一种h型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法
【专利摘要】本发明公开了一种H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法，格构式钢柱由4根方钢管柱组成，利用连接钢板将4根方钢管柱的内、外侧通过焊接方式相连接，形成以方钢管柱为四角点的内外筒状节点结构；在内外筒状节点结构的顶部和底部设置环形加强钢板以加强相互间连接；最后利用角钢和高强螺栓将格构式钢柱和H型实腹式梁连接。该技术使H型实腹式梁上承受的荷载在传递至格构式钢柱时力臂最小，在很大程度上降低了荷载对格构式钢柱产生的扭矩作用，从而顺利有效地完成H型实腹式梁与格构式钢柱之间的荷载传递功能，且连接节点传力体系明确、受力合理、又便于现场施工和安装。
【专利说明】 一种H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钢结构工程梁柱连接领域，尤其涉及一种适用于H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法。
【背景技术】
[0002]钢结构具有强度高、抗震性能好、自重轻、施工方便等诸多优点，因此在民用和工业建筑中得到广泛地应用。钢框架结构中，连接节点的性能直接影响整个结构体系的刚度、稳定性和承载能力，因此连接节点是保证梁柱协同工作、构成整体结构的关键部分。
[0003]由于节点构造形式的多样性和复杂性，节点的受力性能比较复杂，对节点的设计方法的要求也比较严格。在目前钢结构工程中，梁柱连接技术主要是针对实腹式型钢梁和实腹式型钢柱的连接。格构式钢柱不仅具有受力合理、抗侧刚度大、经济美观等性能，而且在钢结构加固工程中，在既有柱不受影响情况下可以在原柱位新立格构式钢柱进行加固和扩建，因此格构式钢柱在钢结构工程中将会得到广泛的应用。而实腹式梁与格构式钢柱的连接节点设计比较复杂，连接技术也比较薄弱，这就对实腹式梁与格构式钢柱的连接方法提出了很大的挑战。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种钢结构H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法，该方法包括以下步骤:
(I)利用连接钢板连接格构式钢柱形成内外筒状节点结构:格构式钢柱由第一方钢管柱、第二方钢管柱、第三方钢管柱和第四方钢管柱构成。利用第一连接钢板将第一方钢管柱和第二方钢管柱的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第二连接钢板将第三方钢管柱和第四方钢管柱的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第三连接钢板在第一方钢管柱和第三方钢管柱的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板和第二连接钢板连接；利用第四连接钢板在第二方钢管柱和第四方钢管柱的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板和第二连接钢板连接。为保证连接节点的强度及连接钢板的稳定性，在第一方钢管柱和第二方钢管柱之间第一连接钢板的中间位置对接焊接竖向的加劲板。利用第五连接钢板将第一方钢管柱、第二方钢管柱和加劲板的外侧通过对接焊接方式连接；利用第六连接钢板将第三方钢管柱和第四方钢管柱的外侧通过对接焊接方式连接；利用第七连接钢板在第一方钢管柱和第三方钢管柱的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板和第二连接钢板连接；利用第八连接钢板在第二方钢管柱和第四方钢管柱的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板和第二连接钢板连接。
[0006]利用连接钢板将四根方钢管柱连接后就形成了以第一方钢管柱、第二方钢管柱、第三方钢管柱和第四方钢管柱为四角点的内外筒状节点结构。内外筒状节点结构使格构式钢柱的各方钢管柱间协同受力，能够有效防止单根方钢管柱在轴力作用下产生的破坏及局部失稳现象。
[0007](2)在内外筒状节点顶部和底部设置环形加强钢板:在内外筒状节点结构顶部焊接第一加强钢板，在内外筒状节点结构的底部焊接第二加强钢板。加强钢板与方钢管柱、连接钢板和加劲板间及加强钢板之间的连接均采用对接焊接的方式。焊接后的加强钢板形成环形加强钢板，有效提高了连接节点的强度和刚度，加强了方钢管柱和连接钢板之间的连接。
[0008](3)利用角钢和高强螺栓连接H型实腹式梁与格构式钢柱:在H型实腹式梁与格构式钢柱相连一侧的腹板上角焊接角钢，再利用高强螺栓将角钢与第五连接钢板相连以实现H型实腹式梁与格构式钢柱的铰接连接。此种连接方式使H型实腹式梁上承受的荷载对格构式钢柱的力臂最小，因此传递荷载时在格构式钢柱上产生的扭矩作用最小，从而很大程度地降低了格构式钢柱承受扭矩作用时发生的破坏。为便于高强螺栓连接角钢及连接钢板，需要在第五连接钢板上预留螺栓安装手孔。完成角钢与连接钢板的连接后，再对螺栓安装手孔进行补焊封堵以防止局部开洞对连接节点造成的强度削弱。
[0009]本发明的有益效果是，本发明为连接H型实腹式梁与格构式钢柱提供的角钢连接方法使H型实腹式梁上承受的荷载在传递至格构式钢柱时的力臂最小，从而很大程度地减小了荷载对格构式钢柱产生的扭矩作用，有效防止了格构式钢柱受到扭矩作用而发生的破坏。本发明中采用的格构式钢柱不仅具有抗侧刚度大、经济等性能，同时在现有结构的加固和扩建工程中可以在不影响既有柱的情况下在原柱位新立格构式钢柱。该连接方法形成的梁柱连接节点能够满足结构刚度和强度的要求，符合钢结构设计中“强节点、弱构件”的设计原则，能够顺利有效地完成H型实腹式梁与格构式钢柱之间的荷载传递功能，且该连接方法施工方便，是一种可以广泛应用于钢结构工程中的梁柱连接方法，具有广阔的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接示意图；
图2为本发明H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接示意图侧视图；
图3为图1的A-A剖面图；
图4为图1的B-B剖面图；
图中，第一方钢管柱11、第二方钢管柱12、第三方钢管柱13、第四方钢管柱14、第一连接钢板21、第二连接钢板22、第三连接钢板23、第四连接钢板24、第五连接钢板25、第六连接钢板26、第七连接钢板27、第八连接钢板28、加劲板3、H型实腹式梁4、第一加强钢板51、第二加强钢板52、角钢6、高强螺栓7、螺栓安装手孔8。
【具体实施方式】
[0011]为使H型实腹式梁上作用的荷载对格构式钢柱产生的扭矩作用最小，并使H型实腹式梁与格构式钢柱连接节点具有足够的刚度和强度，满足钢结构设计中“强节点、弱构件”原则的要求，需要设计H型实腹式梁与格构式钢柱的连接方式，以确保H型实腹式梁的内力顺利有效地传递至格构式钢柱上并最终传递至柱脚基础。本发明H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法，包括以下步骤:
1、利用连接钢板连接格构式钢柱形成内外筒状节点结构:
如图3所示，格构式钢柱由第一方钢管柱11、第二方钢管柱12、第三方钢管柱13和第四方钢管柱14构成。利用第一连接钢板21将第一方钢管柱11和第二方钢管柱12的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第二连接钢板22将第三方钢管柱13和第四方钢管柱14的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第三连接钢板23在第一方钢管柱11和第三方钢管柱13的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板21和第二连接钢板22连接；利用第四连接钢板24在第二方钢管柱12和第四方钢管柱14的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板21和第二连接钢板22连接。为保证连接节点的强度及连接钢板的稳定性，在第一方钢管柱11和第二方钢管柱12之间第一连接钢板21的中间位置对接焊接竖向的加劲板3。利用第五连接钢板25将第一方钢管柱11、第二方钢管柱12和加劲板3的外侧通过对接焊接方式连接；利用第六连接钢板26将第三方钢管柱13和第四方钢管柱14的外侧通过对接焊接方式连接；利用第七连接钢板27在第一方钢管柱11和第三方钢管柱13的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板21和第二连接钢板22连接；利用第八连接钢板28在第二方钢管柱12和第四方钢管柱14的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板21和第二连接钢板22连接。
[0012]利用连接钢板将四根方钢管柱连接后就形成了以第一方钢管柱11、第二方钢管柱12、第三方钢管柱13和第四方钢管柱14为四角点的内外筒状节点结构。内外筒状节点结构使格构式钢柱的各方钢管柱间协同受力，能够有效防止单根方钢管柱在轴力作用下产生的破坏及局部失稳现象。
[0013]2、在内外筒状节点顶部和底部设置环形加强钢板:
如图1所示，在内外筒状节点结构顶部焊接第一加强钢板51，在内外筒状节点结构的底部焊接第二加强钢板52。第一加强钢板51的形状如图3所示，第二加强钢板52的形状如图4所示。加强钢板与方钢管柱、连接钢板和加劲板间及加强钢板之间的连接均采用对接焊接的方式。焊接后的加强钢板形成环形加强钢板，有效提高了连接节点的强度和刚度，加强了方钢管柱和连接钢板之间的连接。
[0014]3、利用角钢和高强螺栓连接H型实腹式梁与格构式钢柱:
如图4所示，在H型实腹式梁4与格构式钢柱相连一侧的腹板上角焊接角钢6，再利用高强螺栓7将角钢与第五连接钢板25相连以实现H型实腹式梁与格构式钢柱的铰接连接。此种连接方式使H型实腹式梁上承受的荷载对格构式钢柱的力臂最小，因此传递荷载时在格构式钢柱上产生的扭矩作用最小，从而很大程度地降低了格构式钢柱承受扭矩作用时发生的破坏。为便于高强螺栓连接角钢及连接钢板，需要在第五连接钢板25上预留螺栓安装手孔8，如图2所示。完成角钢与连接钢板的连接后，再对螺栓安装手孔8进行补焊封堵以防止局部开洞对连接节点造成的强度削弱。
【权利要求】
1.一种H型实腹式梁与格构式钢柱的角钢连接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)利用连接钢板连接格构式钢柱形成内外筒状节点结构:格构式钢柱由第一方钢管柱(11)、第二方钢管柱(12)、第三方钢管柱(13)和第四方钢管柱(14)构成；利用第一连接钢板(21)将第一方钢管柱(11)和第二方钢管柱(12)的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第二连接钢板(22)将第三方钢管柱(13)和第四方钢管柱(14)的内侧通过角焊接方式进行连接；利用第三连接钢板(23)在第一方钢管柱(11)和第三方钢管柱(13)的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板(21)和第二连接钢板(22)连接；利用第四连接钢板(24)在第二方钢管柱(12)和第四方钢管柱(14)的内侧对应位置处通过对接焊接的方式将第一连接钢板(21)和第二连接钢板(22)连接；为保证连接节点的强度及连接钢板的稳定性，在第一方钢管柱(11)和第二方钢管柱(12)之间第一连接钢板(21)的中间位置对接焊接竖向的加劲板(3);利用第五连接钢板(25)将第一方钢管柱(11)、第二方钢管柱(12)和加劲板(3)的外侧通过对接焊接方式连接；利用第六连接钢板(26)将第三方钢管柱(13)和第四方钢管柱(14)的外侧通过对接焊接方式连接；利用第七连接钢板(27)在第一方钢管柱(11)和第三方钢管柱(13)的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板(21)和第二连接钢板(22)连接；利用第八连接钢板(28)在第二方钢管柱(12)和第四方钢管柱(14)的外侧对应位置处通过对接焊接方式将第一连接钢板(21)和第二连接钢板(22 )连接；利用连接钢板将四根方钢管柱连接后就形成了以第一方钢管柱(11)、第二方钢管柱(12)、第三方钢管柱(13)和第四方钢管柱(14)为四角点的内外筒状节点结构； (2)在内外筒状节点顶部和底部设置环形加强钢板:在内外筒状节点结构顶部焊接第一加强钢板(51)，在内外筒状节点结构的底部焊接第二加强钢板(52);加强钢板与方钢管柱、连接钢板和加劲板间及加强钢板之间的连接均采用对接焊接的方式； (3)利用角钢和高强螺栓连接H型实腹式梁与格构式钢柱:在H型实腹式梁(4)与格构式钢柱相连一侧的腹板上角焊接角钢(6)，再利用高强螺栓(7)将角钢与第五连接钢板(25)相连以实现H型实腹式梁与格构式钢柱的铰接连接；为便于高强螺栓连接角钢及连接钢板，需要在第五连接钢板(25)上预留螺栓安装手孔(8);完成角钢与连接钢板的连接后，再对螺栓安装手孔(8)进行补焊封堵以防止局部开洞对连接节点造成的强度削弱。
【文档编号】E04B1/58GK103790241SQ201410025607
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】龚顺风, 任晓阁, 程鹏, 侯阳阳 申请人:浙江大学