外加强环式钢梁柱节点结构的制作方法

外加强环式钢梁柱节点结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构，将横梁插入设置在上、下加强环板件之间，横梁中H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件对应配合，横梁与立柱及上、下加强环板件分别焊接固定在一起，由于构成横梁的H型钢支撑在上、下加强环板件之间，焊接固定后整体性更好，加强环区域刚度和强度显著提高，不易发生屈曲现象，使用过程中更加安全可靠，此外，这种连接结构省略了现有加强腹板的制作装配工序，涉及工件少，结构更简单，焊接工作量小，施工更方便，可以广泛用于各种钢结构建筑的钢管立柱与H型钢梁的连接。
【专利说明】外加强环式钢梁柱节点结构

【技术领域】
[0001]本实用新型属于钢结构设计及施工领域，涉及一种用于抗震的钢结构节点形式，特别是一种方钢管-H型钢节点结构。

【背景技术】
[0002]近年来，我国钢结构建筑迅猛发展，住建部印发的《建筑业发展“十二五”规划》明确，“十二五”期间将增大钢结构工程所占的比例，推进资源节约型社会建设，把超高层钢结构工程和住宅工程关键技术作为基础研究课题，为开展钢结构住宅产业化课题研究提供依据，推广钢结构住宅。钢结构住宅在发达国家已有较为成熟的经验，在我国应用也有20多年，但一直未能广泛推广，关键节点设计水平落后是主要原因之一。
[0003]现有节点结构中，如图1、图2和图3所示，方钢管-H型钢外加强环节点形式在钢管混凝土结构中已有较为成熟的应用，在钢结构建筑中的应用也趋于广泛，其在方钢管制成的立柱I上固定设置两个加强环4，在加强环4之间设置加强腹板3，加强腹板3分别与两个加强环4及立柱I焊接固定，H型钢粱2再与加强环4及加强腹板3对焊成一体。研究结果表明，由于方钢管柱在两个方向上刚度一致，可以避免H型钢截面在弱轴方向上刚度不足的弊端，加强环式梁柱节点力学性能良好，节点区承载力大于梁身，满足“强柱弱梁，节点更强”的要求，环板和钢管柱共同工作，能可靠地将梁内力传给柱肢，且管壁受力均匀，防止了局部应力集中。但是，工程实践也表明，方钢管-H型钢外加强环节点存在以下缺点:
[0004](I)为了满足塑性铰外移的要求就要将加强环4的强度和刚度予以加强，否则就易出现加强环4局部屈曲的情况；(2)加强环之间要焊接加强腹板3来传递梁腹板的剪力，加强环要通过全熔透对接焊缝与梁翼缘进行焊接，梁腹板与加强环之间的腹板也要通过全熔透对接焊缝连接，焊缝多，焊接工作量大，对焊接质量要求较高；(3)为了满足施焊和焊接残余的释放，往往要在梁腹板和加强环之间的加强腹板上下切割圆角5，加工工序较多。
[0005]综上所述，市场迫切需要一种结构更简单，施工更容易，可靠性更高的新型钢结构节点形式。


【发明内容】

[0006]本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种施工简便、强度和刚度更高、能够更好地满足抗震需求的外加强环式钢梁柱节点结构。
[0007]本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构是这样实现的，包括钢管制成的立柱及H型钢制成的横梁，立柱的外表面固定设置加强环，所述加强环包括上、下加强环板件，其特征在于横梁插入设置在上、下加强环板件之间，横梁中H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件对应配合，横梁与立柱及上、下加强环板件分别焊接固定在一起。其中，构成立柱的钢管管腔中还可以填充混凝土。
[0008]横梁中H型钢的上、下翼缘对应立柱的配合部位均设置豁口，仅H型钢的腹板与立柱焊接相连，H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件焊接相连。横梁中H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件通过角焊缝连接，H型钢的腹板与立柱之间也采用角焊缝连接。为了便于设置角焊缝，上、下加强环板件与H型钢的上、下翼缘配合部位的宽度分别大于上、下翼缘的宽度。同样道理，上、下加强环板件之间的间距与横梁的高度相同，便于在横梁中H型钢的上、下翼缘对应上、下加强环板件之间设置角焊缝。
[0009]要指出的是，本实用新型中构成立柱的钢管的横截面轮廓形状为圆形或多边形，所述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形甚至十个边以上的多边形。
[0010]与现有技术相比，本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构具有如下优点:
[0011]I)利用横梁直接与立柱以及上、下加强环板件配合并采用角焊缝的形式焊接固定，省略了现有加强腹板的加工及装配工序，涉及工件少，结构更简单，焊缝也更少，焊接工作量小，施工更方便；
[0012]2)构成横梁的H型钢支撑在上、下加强环板件之间，焊接固定后整体性更好，加强环区域刚度和强度显著提高，不易发生屈曲现象，使用过程中更加安全可靠；
[0013]3)使用相同规格材料的情况下，本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构的强度和刚度更好，更容易实现塑形铰外移的目的，提高结构的延性，有利于节省材料，降低成本。
[0014]本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构的构造简单，整体性好，可以有效避免加强环板件局部屈曲的情况发生，性能可靠，其施工便利，建设成本低，可以广泛用于各种钢结构建筑的钢管立柱与H型钢梁的连接。

【专利附图】

【附图说明】
[0015]图1为现有技术中方钢管-H型钢外加强环节点的构造示意图。
[0016]图2为图1的A-A向剖视图。
[0017]图3为图1的B-B向剖视图。
[0018]图4为本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构的构造示意图。
[0019]图5为图4的C-C向剖视图。
[0020]图6为图4的D-D向剖视图。
[0021]图7为图4的C-C向剖视图之二。

【具体实施方式】
[0022]实施例一
[0023]如图4、图5和图6所示本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构，包括方钢管制成的立柱10及H型钢制成的横梁，所述H型钢由上翼缘14、下翼缘15及腹板16组成；立柱10的外表面固定设置加强环，所述加强环包括上加强环板件12和下加强环板件13，横梁插入设置在上、下加强环板件之间，构成横梁的H型钢的上翼缘14与上加强环板件12对应配合并利用角焊缝固连在一起，下翼缘15与下加强环板件13对应配合并利用角焊缝固连在一起，此外，H型钢的腹板16与立柱10也通过角焊缝固连在一起,从而实现横梁与立柱10、上加强环板件12及下加强环板件13分别焊接固定在一起。需要说明的是，为了满足施焊和焊接残余应力释放的要求，横梁中H型钢的上翼缘14和下翼缘15对应立柱10的配合部位均设置豁口 11，H型钢中仅腹板16与立柱10互相配合焊接固定。
[0024]与现有技术相比，本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构具有如下优点:
[0025]I)利用横梁直接与立柱以及上、下加强环板件配合并采用角焊缝的形式焊接固定，省略了现有技术中加强腹板的加工及装配工序，涉及工件少，结构更简单，焊缝也更少，焊接工作量小，施工更方便；
[0026]2)构成横梁的H型钢支撑在上、下加强环板件之间，焊接固定后整体性更好，加强环区域刚度和强度显著提高，不易发生屈曲现象，使用过程中更加安全可靠；
[0027]3)使用相同规格材料的情况下，本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构的强度和刚度更好，更容易实现塑形铰外移的目的，提高结构的延性，有利于节省材料，降低成本。
[0028]应用时，为了保证上、下加强环板件之间的间距与横梁的高度相同，在焊接装配时可以采用上、下加强环板件分别先与横梁的上翼缘及下翼缘对应焊接固定，再与立柱焊接固定的装配顺序；也可以采用先将下加强环板件与横梁的下翼缘对应焊接固定，再将下加强环板件及横梁与立柱焊接固定，最后将上加强环板件依次与横梁的上翼缘和立柱焊接固定的装配顺序，当然还可以根据这种装配原理先焊连上加强环板件与横梁的上翼缘，再将上加强环板件及横梁与立柱焊接固定，最后将下加强环板件依次与横梁的下翼缘和立柱焊接固定，都可以起到很好的效果。需要指出的是，为了提高立柱10的强度，如图7所示，还可以在构成立柱10的钢管管腔内填充混凝土 17。此外，为了便于在上加强环板件12与H型钢的上翼缘14之间及下加强环板件13与H型钢的下翼缘15之间设置角焊缝，上、下加强环板件与H型钢的上、下翼缘配合部位的宽度分别大于上、下翼缘的宽度。当然，设置角焊缝连接仅是本实用新型的优选方案，在实际应用中，也可以采用全熔透对接焊缝连接等其他焊接方式，也可以实现很好的效果。另外，在图4、图5、图6和图7所示技术方案中，均以方钢管形式的立柱为例对本实用新型的技术原理给予了说明，在实际应用中，构成立柱的钢管的横截面轮廓形状也可以为圆形或其他多边形，例如还可以是三角形、矩形、梯形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形甚至超过十条边的多边形等形状。上述这些技术方案都是基于本实用新型技术原理的简单变化，也可以实现很好的技术效果，都在本实用新型要求的保护范围之中，在此仅以文字的形式给予说明，不再一一【专利附图】

【附图说明】。
[0029]本实用新型外加强环式钢梁柱节点结构的构造简单，整体性好，可以有效避免加强环板件局部屈曲的情况发生，性能可靠，其施工便利，建设成本低，可以广泛用于各种钢结构建筑的钢管立柱与H型钢梁的连接。
【权利要求】
1.一种外加强环式钢梁柱节点结构，包括钢管制成的立柱及H型钢制成的横梁，立柱的外表面固定设置加强环，所述加强环包括上、下加强环板件，其特征在于横梁插入设置在上、下加强环板件之间，横梁中H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件对应配合，横梁与立柱及上、下加强环板件分别焊接固定在一起。
2.根据权利要求1所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于构成立柱的钢管管腔中填充混凝土。
3.根据权利要求1或2所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于横梁中H型钢的上、下翼缘对应立柱的配合部位均设置豁口，仅H型钢的腹板与立柱焊接相连，H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件焊接相连。
4.根据权利要求3所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于横梁中H型钢的上、下翼缘分别与上、下加强环板件通过角焊缝连接，H型钢的腹板与立柱之间也采用角焊缝连接。
5.根据权利要求4所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于上、下加强环板件与H型钢的上、下翼缘配合部位的宽度大于上、下翼缘的宽度。
6.根据权利要求1所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于上、下加强环板件之间的间距与横梁的高度相同。
7.根据权利要求1所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于构成立柱的钢管的横截面轮廓形状为圆形或多边形。
8.根据权利要求7所述的外加强环式钢梁柱节点结构，其特征在于所述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形。
【文档编号】E04B1/58GK203924362SQ201420320081
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】徐培蓁, 祝令民, 左斌, 李青 申请人:青岛理工大学