用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁及其连接方法与流程

本发明涉及一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁及其连接方法，属于土木工程安装施工技术领域。

背景技术：

随着现代建筑对美观和个性的要求导致建筑的体型日益复杂，许多体型复杂的公共建筑由多个规则的框架结构组合而成。不同规则结构之间的连接通常设置结构缝，或者设置一个刚度很大的整体转换层，但这些方法很难克服不规则结构由于地震力作用扭转等不利影响，且不经济。

常规的连接方式有刚性连接、铰接、设置抗震缝以及各种耗能减震的阻尼器。刚性连接和铰接属于强连接方式，连接后的结构整体协调，共同受力，改变了结构原先的动力特性，使彼此独立的各单体规则结构组合成一个复杂结构系统。地震作用下这种组合结构的反应远比单体结构复杂，会出现较强的耦联振动、扭转加大等现象。设置抗震缝以及阻尼器属于弱连接方式，各单体结构之间可较好的独立工作，相互影响较小，但抗震缝的设置导致单体结构保温、防水处理困难，且阻尼器的经济成本较高，对于高层复杂建筑结构形式而言此类连接方式的经济性、安全性不满足要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，可有效降低地震作用下不规则结构的扭转效应；进一步地，提供一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，可将规则结构的建筑组合成复杂不规则结构的建筑，有效降低地震作用下不规则结构的扭转效应，达到少设或不设伸缩缝、抗震缝；更进一步地，提供一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，保温、防水处理简单，经济成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，包括两块平行设置的竖向钢板，所述竖向钢板的两个末段设置有水平内凹的弯弧，两块竖向钢板的弯弧相对设置，所述竖向钢板的两端与锚固钢板连接，所述锚固钢板上设有安装用的螺栓孔，所述竖向钢板的上下侧边分别与水平钢板连接，两块所述竖向钢板的核心段被数条加劲肋连接固定。

所述弯弧矢高不小于100mm，两块所述竖向钢板的弯弧拱顶间距离为2- 5mm。

用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，包括以下步骤：首先确定需要连接的两个规则结构的固定面，两个被连接的所述规则结构同轴对称，且对称轴穿过所述固定面；然后再将所述锚固钢板与固定面贴合，将穿过所述螺栓孔的锚栓打入混凝土进行牢固锚定，再将所述竖向钢板焊接在两端的锚固钢板之间，最后焊接所述加劲肋及上下水平钢板，完成整个连接钢梁的安装。

所述锚固钢板与固定面采用直接锚固方式，所述弯弧拱顶设置于距两端距离为1/6~1/3倍的梁长的位置处。

所述锚固钢板固定在的固定面的牛腿结构上，所述弯弧位于牛腿支撑范围内。

所述固定面为边柱或梁柱节点的外立面。

所述连接钢梁安装后，所述竖向钢板的弯弧段上方的楼板断开，采用铝合金面板填充断开的楼板。

所述铝合金面板两端用密封膏封实。

所述铝合金面板与连接钢梁之间设置有止水带。

本发明所达到的有益效果：

本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，连接钢梁横向刚度较小，以避免地震作用下由于单体规则结构的刚度不同带来的扭转效应。

本发明在水平纵向有足够的承载力及刚度，以保证其无论在受压或受拉情况下都能够帮助连接结构有效地传递力。

本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，单体规则结构被钢梁连接后，在连接方向上的尺寸变长，竖向钢板中的弯弧横向刚度较大，在连接方向上提供较好的变形能力以减小由于温度变化带来的附加压力的不利影响，且变形的幅度不会过大，不会影响连接件传递力的能力，且两块钢板的弯弧拱顶间留有一定间距以适应温度变化引起的变形。

带弯弧的竖向钢板之间设置了防止整体失稳的横向加劲肋进行约束，可以保证连接装置在多遇地震作用下处于弹性工作阶段，罕遇地震作用下不至于过早屈曲，其刚度和稳定性得以保持，而且可以通过竖向钢板和加劲肋组成的钢核心单元滞回耗能耗散地震能量，达到保护建筑结构主体的目的。弯弧段上方的楼板用铝合金面板代替楼板，且两端密封膏封实，可释放温度效应影响。

铝合金面板与连接钢梁之间设置有止水带，起防水和抗腐蚀作用。

因此，本发明所提供的一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁及其连接方法，可将不同平面尺寸、不同高度的规则结构组合成良好协同工作的复杂不规则结构、超长结构，有效降低地震作用下不规则结构的扭转效应，以达到少设或不设伸缩缝、抗震缝，并且保温、防水处理简单，经济成本低，在复杂不规则建筑结构的连接构造方面有较大应用前景。

附图说明

图1是本发明连接钢梁的结构示意图；

图2是本发明不含水平钢板的连接钢梁结构示意图；

图3是本发明实施例一连接钢梁固定方式示意图；

图4是本发明实施例二连接钢梁固定方式示意图；

图5是本发明连接钢梁弯弧段楼板构造示意图；

图6是三角形不规则建筑结构单体连接形式平面示意图；

图7是一字形不规则建筑结构单体连接形式平面示意图；

图8是“L”形不规则建筑结构单体连接形式平面示意图；

图9是多面体不规则建筑结构单体连接形式平面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1和2所示的一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，包括两块平行设置的竖向钢板1，所述竖向钢板1的两个末段设置有水平内凹的弯弧2，两块竖向钢板1的弯弧2相对设置，所述竖向钢板1的两端与锚固钢板3连接，所述锚固钢板3上设有安装用的螺栓孔4，所述竖向钢板1的上下侧边分别与水平钢板5连接，两块所述竖向钢板1的核心段被数条加劲肋6连接固定。

所述弯弧2矢高100mm，两块所述竖向钢板1的弯弧2拱顶间距离为2mm。

如图6所示，为本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，应用在三角形不规则建筑结构中的单提连接形式平面示意图，首先根据结构设计计算结果确定需要设置连接梁的区域，连接钢梁从底部到顶部依次安装，根据连接区域的跨度预确定中部带弯弧2的竖向钢板1的长度，先在工厂预制连接钢梁的组成构件，之后进行现场安装，先将端部锚固钢板3牢固锚固在规则结构中的边柱或梁柱节点区内，后将中部带弯弧2的竖向钢板1与端部锚固钢板3焊接，最后焊接核心区加劲肋6及上下水平钢板5，完成整个连接钢梁的安装。

如图3所示，所述锚固钢板3与固定面采用直接锚固方式，所述弯弧2拱顶设置于距两端距离为1/6倍的梁长的位置处。

所述固定面为边柱或梁柱节点的外立面。

如图5所示，上部楼板在弯弧2段处断开，采用铝合金面板，两端用密封膏封实，以释放温度效应影响。同时面板与连接钢梁之间设置止水带，起防水和抗腐蚀作用。

实施例二

如图1和2所示的一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，包括两块平行设置的竖向钢板1，所述竖向钢板1的两个末段设置有水平内凹的弯弧2，两块竖向钢板1的弯弧2相对设置，所述竖向钢板1的两端与锚固钢板3连接，所述锚固钢板3上设有安装用的螺栓孔4，所述竖向钢板1的上下侧边分别与水平钢板5连接，两块所述竖向钢板1的核心段被数条加劲肋6连接固定。

所述弯弧2矢高110mm，两块所述竖向钢板1的弯弧2拱顶间距离为3mm。

如图7所示，为本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，应用在一字型不规则建筑结构中的单提连接形式平面示意图，首先根据结构设计计算结果确定需要设置连接梁的区域，连接钢梁从底部到顶部依次安装，根据连接区域的跨度预确定中部带弯弧2的竖向钢板1的长度，先在工厂预制连接钢梁的组成构件，之后进行现场安装，先将端部锚固钢板3牢固锚固在规则结构中的边柱或梁柱节点区内，后将中部带弯弧2的竖向钢板1与端部锚固钢板3焊接，最后焊接核心区加劲肋6及上下水平钢板5，完成整个连接钢梁的安装。

如图4所示，所述锚固钢板3与固定面采用直接锚固方式，所述弯弧2拱顶设置于距两端距离为1/6倍的梁长的位置处。

所述固定面为边柱或梁柱节点的外立面。

如图5所示，上部楼板在弯弧2段处断开，采用铝合金面板，两端用密封膏封实，以释放温度效应影响。同时面板与连接钢梁之间设置止水带，起防水和抗腐蚀作用。

实施例三

如图1和2所示的一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，包括两块平行设置的竖向钢板1，所述竖向钢板1的两个末段设置有水平内凹的弯弧2，两块竖向钢板1的弯弧2相对设置，所述竖向钢板1的两端与锚固钢板3连接，所述锚固钢板3上设有安装用的螺栓孔4，所述竖向钢板1的上下侧边分别与水平钢板5连接，两块所述竖向钢板1的核心段被数条加劲肋6连接固定。

所述弯弧2矢高115mm，两块所述竖向钢板1的弯弧2拱顶间距离为4mm。

如图8所示，为本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，应用在“L”形不规则建筑结构中的单提连接形式平面示意图，首先根据结构设计计算结果确定需要设置连接梁的区域，连接钢梁从底部到顶部依次安装，根据连接区域的跨度预确定中部带弯弧2的竖向钢板1的长度，先在工厂预制连接钢梁的组成构件，之后进行现场安装，先将端部锚固钢板3牢固锚固在规则结构中的边柱或梁柱节点区内，后将中部带弯弧2的竖向钢板1与端部锚固钢板3焊接，最后焊接核心区加劲肋6及上下水平钢板5，完成整个连接钢梁的安装。

如图3所示，所述锚固钢板3与固定面采用直接锚固方式，所述弯弧2拱顶设置于距两端距离为1/6倍的梁长的位置处。

所述固定面为边柱或梁柱节点的外立面。

如图5所示，上部楼板在弯弧2段处断开，采用铝合金面板，两端用密封膏封实，以释放温度效应影响。同时面板与连接钢梁之间设置止水带，起防水和抗腐蚀作用。

实施例四

如图1和2所示的一种用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁，包括两块平行设置的竖向钢板1，所述竖向钢板1的两个末段设置有水平内凹的弯弧2，两块竖向钢板1的弯弧2相对设置，所述竖向钢板1的两端与锚固钢板3连接，所述锚固钢板3上设有安装用的螺栓孔4，所述竖向钢板1的上下侧边分别与水平钢板5连接，两块所述竖向钢板1的核心段被数条加劲肋6连接固定。

所述弯弧2矢高120mm，两块所述竖向钢板1的弯弧2拱顶间距离为5mm。

如图9所示，为本发明所提供的用于复杂不规则结构建筑的连接钢梁的连接方法，应用在多面体不规则建筑结构中的单提连接形式平面示意图，首先根据结构设计计算结果确定需要设置连接梁的区域，连接钢梁从底部到顶部依次安装，根据连接区域的跨度预确定中部带弯弧2的竖向钢板1的长度，先在工厂预制连接钢梁的组成构件，之后进行现场安装，先将端部锚固钢板3牢固锚固在规则结构中的边柱或梁柱节点区内，后将中部带弯弧2的竖向钢板1与端部锚固钢板3焊接，最后焊接核心区加劲肋6及上下水平钢板5，完成整个连接钢梁的安装。

如图4所示，所述锚固钢板3与固定面采用直接锚固方式，所述弯弧2拱顶设置于距两端距离为1/3倍的梁长的位置处。

所述固定面为边柱或梁柱节点的外立面。

如图5所示，上部楼板在弯弧2段处断开，采用铝合金面板，两端用密封膏封实，以释放温度效应影响。同时面板与连接钢梁之间设置止水带，起防水和抗腐蚀作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。