一种矩形钢管结构的t形平面防屈曲相贯节点的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，包括主管和支管，支管垂直设置在主管上，支管与主管连接处设置加固角钢；第一衬管和第二衬管的一端分别插入主管内部，第一衬管和第二衬管的外表面均与主管的内表面紧密接触，第一衬管位于主管内一端设置第一封口板，第一封口板的中间位置处开有灌浆孔，第二衬管位于主管内一端设置第二封口板，第二封口板的中间位置处开有排气孔，主管内通过所述灌浆孔浇灌混凝土。本实用新型通过在节点处使用加固角钢增加节点承载力，通过灌浆孔和排气孔对主管进行局部灌浆，并且通过衬管缓解主管在管口处的刚度突变问题和应力集中问题，有效地限制了主管在节点处的局部屈曲。
【专利说明】一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种相贯节点，尤其是涉及一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点。
【背景技术】
[0002]近二十年来，钢管结构在我国迅猛发展，由于其质量轻，施工方便，管件截面的对称性有利于单一杆件的稳定性设计，因此广泛应用于体育馆、航站楼、展览馆、办公楼等建筑中；同时，伴随着计算机数控加工技术的发展，相贯节点以其连接简单、加工方便、美观以及节省钢材等优点成为钢管结构中较为常用的节点形式之一；纯钢管相贯节点当支管内力较大，或节点处支管汇集较多时，节点应力集中严重，受力状况复杂，在主管管壁易发生局部屈曲，变形较大，易导致节点先于构件破坏，不能充分发挥钢管良好的承载性能，从而降低钢管结构整体的承载能力；为此，国内外学者也提出了一些解决方案。
[0003]T形钢管相贯节点是钢框架、钢桁架结构中常用节点类型之一，多见于框架柱梁节点以及桁架竖腹杆(支管)与弦杆(主管)相交节点，现有的T形钢管相贯节点，为提高节点承载力，避免节点破坏先于构件，通常采用如下加强方式:
[0004]( I)在主管内设置加劲肋。此方法虽然能够在一定程度上对管节点起到加强作用，并能缓解节点区的应力集中，在理论分析中不失为一种行之有效地加固方案，但是考虑到实际工程的需要，这样的方法在实际的施工过程中，工艺复杂，操作不便，尤其对成品钢管内设加劲肋，需在管壁开槽，工艺要求高,加工成本大。
[0005](2)使用环口板加固。此方法沿主支管相贯线，在主管焊缝热影响区设置环板加固，以增强主管在焊接部位的强度及刚度，既能够提高节点的静力强度，又能增大节点在破坏前的变形能力。这种加固方式，将未加固节点在焊缝周围的破坏转移到在焊缝热影响区以外环口板周围的破坏，改变了节点的破坏模式，但是这种方式又会使结构在环口板边缘的刚度发生突变，产生应力集中，不利于结构的稳定。
[0006](3)插板连接。此方法的本质是在节点连接处设置节点板，在钢管截面上开槽，将连接板插入预开槽中焊接；节点加工复杂，施工焊接量大，且插板与钢管截面极易发生剪切滞后及局部屈曲现象。
[0007](4)主管内整体灌混凝土。此方法是向主管中浇灌混凝土，混凝土凝结后能够提供很好的抗压承载力，并对管壁提供侧向约束，能够在很大程度上限制管节点处主管的屈曲变形，使节点承载能力大大提高。但是这种整体浇灌混凝土的加固方法在很大程度上增加了结构的自重，结构设计荷载增大，延长施工周期，而且使材料产生了不必要的浪费。
[0008]传统的加固方法在一定程度上提高了 T形钢管相贯节点的承载力，但是却也或多或少的存在着一些相应的问题；为此，针对工程中常用的矩形钢管结构，通过研究分析，改进加固方法，提出一种新型矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点。
实用新型内容[0009]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其结构简单，设计合理，实现方便，使用操作便捷，通过加固角钢加强节点的抗拉和抗弯承载力，通过衬管不仅能够使主管延长，也能够增加主管管口处的承载能力，通过对主管局部浇灌混凝土，不仅增加了节点的承载能力，而且能够避免主管因整体灌浆自重增加，工作稳定性高，使用寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0010]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:包括主管和支管，所述支管垂直设置在所述主管上，所述支管与所述主管连接处设置加固角钢；第一衬管和第二衬管的一端分别插入所述主管内部，所述第一衬管和第二衬管的外表面均与所述主管的内表面紧密接触，所述第一衬管位于所述主管内一端设置第一封口板，所述第一封口板的中间位置处开有灌浆孔，所述第二衬管位于所述主管内一端设置第二封口板，所述第二封口板的中间位置处开有排气孔，所述主管内通过所述灌浆孔浇灌混凝土 ；所述第一封口板和第二封口板分别位于所述支管沿主管轴向设置的管壁外侧，所述第一封口板与所述支管管壁之间的距离和第二封口板与所述支管管壁之间的距离相等，所述混凝土的浇灌长度与所述第一封口板和第二封口板之间的距离相等。
[0011]上述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述灌浆孔的孔径为40mm，所述排气孔的孔径为20mm。
[0012]上述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述混凝土为C30强度的微胀细石混凝土。
[0013]上述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述第一封口板与所述支管对应一侧的距离为200mm?500mm之间。
[0014]上述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述主管、支管、第一衬管和第二衬管均为矩形钢管。
[0015]上述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述支管与所述主管通过对接焊缝连接，所述主管与第一衬管和第二衬管均通过点焊缝连接，所述加固角钢与所述主管和支管均通过角焊缝连接。
[0016]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0017]1、本实用新型结构构造外形美观，设计合理，施工便捷且实现方便。
[0018]2、本实用新型通过加固角钢加强主管与支管之间的节点抗拉和抗弯承载力，加固效果明显且施工方便。
[0019]3、本实用新型通过微胀混凝土对主管在节点处的局部灌浆，不仅能够避免主管因整体灌浆自重增加、避免设置加劲肋或插板连接等形式节点，而且通过混凝土的微膨胀作用将主管在两个封口板之间的区域填塞满，为节点处主管内壁提供侧向约束，有效地限制了主管在节点处的局部屈曲，增加了节点的承载能力，降低了工程造价且缩短了工期。
[0020]4、本实用新型通过衬管不仅能够使主管延长，而且能够使主管内部灌浆区与主管管口处未灌浆区之间形成过渡区，增加主管管口处的承载力，大大缓解了主管的刚度突变问题和应力集中问题。
[0021]5、本实用新型通过封口板上的灌浆孔和排气孔，使主管内部灌浆方便，施工质量闻ο
[0022]6、本实用新型传力直接、明确，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0023]综上所述，本实用新型外观优美、传力直接且明确，通过在节点处使用加固角钢增加节点承载力，通过封口板上的灌浆孔和排气孔对主管节点位置处进行局部灌浆，并且通过衬管缓解主管在管口处的刚度突变问题和应力集中问题，有效地限制了主管在节点处的局部屈曲，增强了主管的承载力，工程造价低且工期缩短，结构使用寿命长，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
[0024]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的立体图。
[0026]图2为本实用新型的俯视图。
[0027]图3为图2的A-A剖面图。
[0028]附图标记说明:
[0029]1-主管；2-支管；3-1-第一衬管；
[0030]3-2-第二衬管；4-加固角钢；5-灌浆孔；
[0031]6-排气孔；7-混凝土； 8-1-第一封口板；
[0032]8-2-第二封口板。
【具体实施方式】
[0033]如图1、图2和图3所示，本实用新型包括主管I和支管2，所述支管2通过对接焊缝垂直固定在主管I上，并使用加固角钢4通过角焊缝固定在所述支管2与所述主管I的连接处，更加增强了节点的抗拉和抗弯能力；第一衬管3-1和第二衬管3-2的一端分别插入所述主管I内部，所述第一衬管3-1和第二衬管3-2的外表面均与所述主管I的内表面紧密接触，所述主管I的端口处通过点焊缝分别与第一衬管3-1和第二衬管3-2连接，第一衬管3-1和第二衬管3-2不仅延长了主管I长度，使主管I便于续接，而且使主管I内部灌浆区与管口未灌浆区之间形成过渡区，增加了主管I管口处的承载力，缓解了主管I的刚度突变问题和应力集中问题；所述第一衬管3-1位于所述主管I内一端设置第一封口板8-1，所述第二衬管3-2位于所述主管I内一端设置第二封口板8-2，所述第一封口板8-1和第二封口板8-2分别位于所述支管2沿主管I轴向设置的管壁外侧，所述第一封口板8-1与所述支管2管壁之间的距离和第二封口板8-2与所述支管2管壁之间的距离相等，且该距离为200mm~500mm之间；所述第一封口板8_1的中间位置处开有孔径为40mm的灌衆孔5,所述第二封口板8-2的中间位置处开有孔径为20mm的排气孔6，通过所述灌浆孔5给主管I内部浇灌强度为C30的微胀细石混凝土 7，所述混凝土 7的浇灌长度与所述第一封口板8-1和第二封口板8-2之间的距离相等，通过混凝土 7的微膨胀作用将主管I在所述第一封口板8-1和第二封口板8-2之间的区域填塞满，为节点处主管内壁提供侧向约束，有效地限制了主管I在节点处的局部屈曲，增加了主管I的承载力且工程造价较低。
[0034]如图1、图2和图3所示，本实施例中，所述主管1、支管2、第一衬管3-1和第二衬管3-2均为矩形钢管。[0035]本实用新型的加工过程为:在主管I上焊接支管2，构成T形钢管结构，在主管I与支管2的节点处通过角焊缝固定加固角钢4 ;根据工程具体需要，计算出第一衬管3-1和第二衬管3-2在主管I中插入的最佳位置，并将第一衬管3-1和第二衬管3-2 —端分别插入主管I内，使第一衬管3-1和第二衬管3-2处于此最佳位置，并通过点焊缝固定第一衬管3-1和第二衬管3-2 ;从第一封口板8-1上的灌浆孔5给主管I内部浇灌混凝土 7，加强主管I在节点处的防屈曲能力。
[0036]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:包括主管(I)和支管(2)，所述支管(2)垂直设置在所述主管(I)上，所述支管(2)中轴线与所述主管(I)中轴线处于同一平面，所述支管(2)与所述主管(I)连接处设置加固角钢(4);第一衬管(3-1)和第二衬管(3-2 )的一端分别插入所述主管(I)内部，所述第一衬管(3-1)和第二衬管(3-2 )的外表面均与所述主管(I)的内表面紧密接触，所述第一衬管(3-1)位于所述主管(I)内一端设置第一封口板(8-1)，所述第一封口板(8-1)的中间位置处开有灌浆孔(5)，所述第二衬管(3-2)位于所述主管(I)内一端设置第二封口板(8-2)，所述第二封口板(8-2)的中间位置处开有排气孔(6)，所述主管(I)内通过所述灌浆孔(5)浇灌混凝土(7);所述第一封口板(8-1)和第二封口板(8-2)分别位于所述支管(2)沿主管(I)轴向设置的管壁外侧，所述第一封口板(8-1)与所述支管(2)管壁之间的距离和第二封口板(8-2)与所述支管(2)管壁之间的距离相等，所述混凝土(7)的浇灌长度与所述第一封口板(8-1)和第二封口板(8-2)之间的距离相等。
2.按照权利要求1所述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述灌浆孔(5)的孔径为40mm，所述排气孔(6)的孔径为20mm。
3.按照权利要求1所述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述混凝土(7)为C30强度的微胀细石混凝土。
4.按照权利要求1所述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述第一封口板(8-1)与所述支管(2)管壁之间的距离为200mm?500mm之间。
5.按照权利要求1所述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述主管(I)、支管(2)、第一衬管(3-1)和第二衬管(3-2)均为矩形钢管。
6.按照权利要求1所述的一种矩形钢管结构的T形平面防屈曲相贯节点，其特征在于:所述支管(2 )与所述主管(I)通过对接焊缝连接，所述主管(I)与第一衬管(3-1)和第二衬管(3-2)均通过点焊缝连接，所述加固角钢(4)与所述主管(I)和支管(2)均通过角焊缝连接。
【文档编号】E04B1/58GK203701298SQ201420059591
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月8日 优先权日:2014年2月8日
【发明者】陈建锋, 周天华, 康佳琦 申请人:长安大学