钢结构建筑中梁体间的装配连接结构的制作方法

本发明涉及建筑结构领域，特别是钢结构建筑领域，具体而言是一种涉及钢结构建筑中于梁体间设置的装配式连接结构，该装配式连接结构在钢结构建筑中能广泛应用。

背景技术：

在建筑领域，装配式钢结构因其形成的建筑框架具有质量轻、强度高、抗震性能好、施工速度快、节能环保等优点，而成为建筑业发展的热点方向。在装配式钢结构中，柱梁连接节点是装配式钢结构的重要组成部分,其对于建筑结构的整体受力性能具有重要影响。

多数的钢结构建筑中，柱梁连接节点采用在混凝土立柱上预先设置一段预埋钢梁，然后通过焊接或者螺栓连接的方式，在预埋钢梁的端部装配中间钢梁的连接结构形式。将预埋钢梁与中间钢梁的相对端通过焊接的装配形式进行连接，存在着在焊接连接位置应力集中，钢结构机械性能相对薄弱的问题，而且还存在现场对钢梁进行焊接,层间焊接强度、难度大且无法精准定位的操作困难问题。将预埋钢梁与中间钢梁的相对端通过螺栓连接的手段进行装配，形成的钢结构主要通过钢材自身的塑性变形进行耗能，强震过后，震损和形成的破坏会给修复和后续使用带来困难，已经越来越不能适应人们对结构抗震性能的新要求。因此，如何使得钢结构在梁柱节点处，受地震作用时能够具有好的延展性、变形能力、耗能能力是钢结构设计、施工中函待解决的问题。

技术实现要素：

针对钢结构建筑中形成的钢梁连接结构存在着的延展性差、抗震能力弱的问题，本发明提供了一种能够应用在钢结构建筑中梁体间的装配连接结构。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种钢结构建筑中梁体间的装配连接结构，包括预埋钢梁、中间钢梁、螺栓地安装在所述预埋钢梁与所述中间钢梁相对接端位置的翼缘盖板和腹板盖板。预埋钢梁与中间钢梁均呈h状，钢梁的腹板端部及翼板上分布在腹板两侧的翼板设有供螺栓穿过的孔，翼缘盖板的两端分别对应预埋钢梁的翼缘自由端和中间钢梁的翼缘自由端，并由螺栓组固定在两个钢梁之间，腹板盖板的两端分别对应预埋钢梁的腹板自由端和中间钢梁的腹板自由端，也是由螺栓组固定在两个钢梁之间。

在所述翼缘盖板的中部，且对应于所述预埋钢梁与所述中间钢梁相对接端的位置设有弯曲部ⅰ。所述腹板盖板上设有缓冲结构，该缓冲结构能够在遭遇地震时发生弹性变形而按照滞回特性耗散震能，达到削弱所述中间钢梁和所述预埋钢梁在地震发生时承受的作用力的目的，在遭遇一般强度的地震时能够防止梁体轻易地发生变形，而对楼板造成破坏。在遭遇强烈的地震后，主要在连接结构的弯曲部ⅰ和缓冲结构处发生严重变形，但仍能在震后保持较好的刚性。

在本专利的实施方案下，借助翼缘盖板上设置的弯曲部ⅰ产生的弹性弹性变形，以及腹板盖板上设置的缓冲结构能够产生的弹性变形，极大地耗散了地震中钢梁承受的作用力，包括承受的扭力及拉伸力，进而能够显著减轻钢梁发生的变形，避免对楼板造成损害。经历中、强地震后，主要是连接结构处的连接部件发生变形，后期修复工作中仅需要更换连接部件即可。故而本专利所提供的钢梁间的装配连接结构，使其在正常使用条件下连接结构是刚性的，而在遇到地震时，依靠该连接结构能按照可靠的滞回特性传动震能，地震停止后又能表现为刚性行为，提高连接结构的抗倒塌能力。而且其施工难度低，占用空间小，在大地震作用下损伤较小，能提供中、大地震后的可修复功能。

具体实施方案下，所述弯曲部ⅰ为相对钢梁的翼缘外端面向外侧或向内侧弯曲的弧形结构，且所述弯曲部ⅰ相对钢梁的翼缘外端面向内侧弯曲时，翼缘的端部设有为所述弯曲部ⅰ实施让位的让位缺口。所述弯曲部ⅰ可为单级的弧形弯曲结构，或者多级的循环弯曲结构。

在不增加翼缘盖板厚度的前提下，为补足翼缘盖板因设置所述弯曲部ⅰ而对板的平整刚度造成的不利影响，即保证两个钢梁的连接结构处具有足够的平面刚性。具体实施方案下，在钢梁的翼缘内端面上且在钢梁腹板的两侧，分别设置盖板。所述盖板对应在翼缘盖板的下方或上方，与同一侧的翼缘盖板通过同一组螺栓固定在钢梁的翼缘上。所述盖板跨于两钢梁的对接端之间，盖板的厚度小于所述翼缘盖板的厚度，优选不大于翼缘盖板厚度的1/2。所述盖板背离翼缘的端面上设有沿纵向的支撑筋，以增加盖板的板面刚性，盖板的侧面中部设有应力槽，以使得盖板在翼缘盖板的弯曲部ⅰ出现一定程度的弹性变形时能够断裂，避免盖板在翼缘盖板发生塑性变形时方断裂，故而当盖板承受到较大的拉伸力时，会先于翼缘盖板断裂。如果以增加翼缘盖板厚度的方式补足翼缘盖板因设置所述弯曲部ⅰ而对其板面刚度造成的不利影响，则会对弯曲部ⅰ的弹性变形能力造成不利影响。通过前述的实施手段，甚至可以相对减小翼缘盖板的厚度，以适当增强弯曲部ⅰ的弹性变形响应能力。如果既不增加翼缘盖板的厚度，又不采用前述的实施手段，还可以通过增加腹板盖板厚度的方式补足两个钢梁连接结构处的连接刚性。

具体实施方案下，所述弯曲部ⅰ为在翼缘的外端面上沿翼缘宽度方向弯曲的弧形结构，亦可为单级的弧形弯曲结构，或者多级的循环弯曲结构。

上述提及的实施方案中，弯曲部ⅰ或者沿翼缘盖板的厚度方向弯曲，或者沿翼缘盖板板面的宽度方向弯曲，甚至还可以同时沿翼缘盖板的厚度方向和板面方向弯曲。

具体实施方案下，所述缓冲结构为设置在所述腹板盖板中部的弯曲部ⅱ，该弯曲部ⅱ对应于所述预埋钢梁与所述中间钢梁相对接端的位置。具体地：

部分实施例中，所述弯曲部ⅱ朝所述预埋钢梁的腹板板面与所述中间钢梁的腹板板面相对接端处的内侧弯曲，两腹板的端部设有为弯曲部ⅱ实施让位的让位槽口。

部分实施例中，所述弯曲部ⅱ朝所述预埋钢梁的腹板板面与所述中间钢梁的腹板板面相对接端的外侧弯曲。

所述弯曲部ⅱ可为在钢梁长度方向上的一级或者多级弯曲循环结构。

具体实施方案下，所述腹板盖板对应于所述中间钢梁腹板的一段上设有与螺栓对应的条形孔，且装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔的中部，最好相对靠近预埋钢梁腹板端，而且该特征设置区别于其他实施方案中的，所述腹板盖板对应于所述中间钢梁腹板的一段上设有与螺栓对应的孔为圆孔的特征。故而设置一下特征相辅助，即，所述腹板盖板的外端面上设有缓冲板，该缓冲板螺栓地连接在所述腹板盖板上，且于对应所述预埋钢梁与所述中间钢梁相对接端的位置设置弯曲部ⅲ。

需要指明的是缓冲板沿纵向布置且跨于两钢梁的对接端之间，其上设置的与螺栓相配合的孔为圆孔。

所述缓冲板上的弯曲部ⅲ在腹板盖板的板面上沿板面的宽度方向延伸。

在设置了弯曲部ⅱ的同时，弯曲部ⅲ与弯曲部ⅱ正对。

具体实施方案下，所述缓冲结构为于所述腹板盖板的外端面上设有的缓冲板，以及于所述腹板盖板对应于所述中间钢梁腹板的一段上设有的与螺栓对应的条形孔，装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔的中部。

所述缓冲板螺栓地连接在所述腹板盖板上，且于对应所述预埋钢梁与所述中间钢梁相对接端的位置设置弯曲部ⅲ。

所述缓冲板上的弯曲部ⅲ在腹板盖板的板面上沿宽度方向延伸。此实施方式中不包含技术特征弯曲部ⅱ。

具体实施方案下，所述缓冲结构包括于所述腹板盖板对应于所述中间钢梁腹板的一段上设有的与螺栓对应的条形孔，装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔的中部。以及推力板和弧形板。

所述推力板螺栓地安装在所述腹板盖板对应在所述中间钢梁腹板的一段上，且相对腹板盖板对应在中间钢梁腹板的一段的端部向内缩入。

所述弧形板的两端设有耳部，对应两耳部设有两端穿设至腹板两侧的腹板盖板外端面的螺柱，且螺柱的端部设有螺母将所述弧形板压在所述腹板盖板的外端面上。所述弧形板的拱面与所述推力板延伸至腹板内的一端端面接触。

本专利的有益效果：

本专利所涉及的技术方案，有效地解决了钢结构建筑抗震能力较弱，抗震结构占用空间大、施工操作困难的问题。设计的装配连接结构，使其在正常使用条件下连接结构是刚性的，而在遇到地震时，依靠该连接结构能按照可靠的滞回特性传动震能，地震停止后又能表现为刚性行为，提高结构的抗倒塌能力，且施工难度低，占用空间小，在大地震作用下损伤较小，能提供中、大震后的可修复功能。

附图说明

图1为本专利实施方案的一种结构示意图。

图2为本专利实施方案下，预埋钢梁与中间钢梁相对端的一种对应结构示意图。

图3为本专利实施方案下，腹板盖板与钢梁的腹板间连接结构的俯视向剖面示意图。

图4为本专利实施方案的另一种结构示意图。

图5为本专利实施方案的第三种结构示意图。

图6为本专利实施方案的第四种结构示意图。

图7为本专利实施方案的第五种结构示意图。

图中：1混凝土立柱，2预埋钢梁，21翼缘a，22腹板a，221圆孔，3中间钢梁，31翼缘b，32腹板b，321圆孔，4翼缘盖板，41弯曲部ⅰ，411连接筋板，5腹板盖板，51弯曲部ⅱ，52条形孔，53推力板，54弧形板，541耳部，542螺柱孔，543螺柱，6让位缺口，7让位槽口，8盖板，81应力槽，82支撑筋，9缓冲板，91弯曲部ⅲ，911弯曲筋板

具体实施方式

说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图4至图7中所示的一种钢结构建筑中梁体间的装配连接结构，包括一端预设在混凝土立柱1中的预埋钢梁2，与预埋钢梁2延伸至混凝土立柱1外的一端对接的中间钢梁3，以及螺栓地安装在所述预埋钢梁2与所述中间钢梁3相对接端位置的翼缘盖板4和腹板盖板5。图示中，预埋钢梁2和中间钢梁3均呈h形，预埋钢梁2包括有翼缘a21和腹板a22，中间钢梁3包括有翼缘b31和腹板b32，其中腹板a22上设有与螺栓对应匹配的圆孔221，腹板b32上设有与螺栓对应匹配的圆孔321。

所述翼缘盖板4的中部，对应于所述预埋钢梁2与所述中间钢梁3相对接端的位置设有弯曲部ⅰ41。如图1及图6至图7所示，所述弯曲部ⅰ41为相对钢梁(即预埋钢梁2、中间钢梁3)的翼缘(即翼缘a21、翼缘b31)外端面向内侧弯曲的弧形结构，此时，翼缘的端部设有为所述弯曲部ⅰ41实施让位的让位缺口6。如图4至图5所示，所述弯曲部ⅰ41为相对钢梁(即预埋钢梁2、中间钢梁3)的翼缘(即翼缘a21、翼缘b31)外端面向外侧弯曲的弧形结构。前述各图示中，所述弯曲部ⅰ41可为单级的弧形弯曲结构，或者多级的循环弯曲结构。

在不增加翼缘盖板4厚度的前提下，为补足翼缘盖板4因设置所述弯曲部ⅰ41而对其板面刚度造成的不利影响，即保证预埋钢梁2和中间钢梁3的连接结构处具有足够的刚性。具体实施方案下，在翼缘a21、翼缘b31内端面上且在腹板a22、腹板b32的前后两侧，分别设置盖板8。所述盖板8对应在翼缘盖板4的下方或上方，与同一侧的翼缘盖板4通过同一组螺栓固定在钢梁的翼缘上。所述盖板8的厚度小于所述翼缘盖板4的厚度，优选不大于翼缘盖板4厚度的1/2。所述盖板8背离翼缘的端面上设有沿纵向延伸(即沿钢梁长度方向延伸)的支撑筋82，盖板8的侧面中部设有应力槽81，使得盖板8承受到较大的拉伸力时，会先于翼缘盖板4断裂。如果以增加翼缘盖板厚度的方式补足翼缘盖板因设置所述弯曲部ⅰ而对其平整刚度造成的不利影响，则会对弯曲部ⅰ的弹性变形能力造成不利影响。通过前述的实施手段，甚至可以相对减小翼缘盖板的厚度，以适当增强弯曲部ⅰ的弹性变形响应能力。如果既不增加翼缘盖板的厚度，又不采用前述的实施手段，还可以通过增加腹板盖板5厚度的方式补足两个钢梁在连接结构处的连接刚性。

如图1、图6和图7所示，其弯曲部ⅰ41朝翼缘(翼缘a21、翼缘b31)的外端面内侧延伸，进而在翼缘盖板4的上端面上，设置弯曲部ⅰ41的位置，沿前后方向相间地设置有多个连接筋板411(弯曲部ⅰ41的上方形成前后延伸的凹槽，连接筋板411设置在该凹槽内沿槽的宽度方向延伸)。

部分实施例中，所述弯曲部ⅰ还可为在翼缘a或翼缘b的外端面上沿翼缘的宽度方向延伸且弯曲成弧形的结构，亦可为单级的弧形弯曲结构，或者多级的循环弯曲结构。即，图示中的弯曲部ⅰ相对翼缘的外端面朝外端面的内侧或外侧方向延伸，延伸方向垂直于翼缘的外端面。弯曲部ⅰ沿翼缘的宽度方向延伸时，弯曲部ⅰ的延伸方向与翼缘的外端面相对平行。

如图1至图7所示，所述腹板盖板5上设有缓冲结构，该缓冲结构能够在遭遇地震时发生弹性变形而按照滞回特性耗散震能，而达到能够显著地削弱所述中间钢梁3和所述预埋钢梁2在地震发生时承受的作用力的目的。

在本专利的实施方案下，借助翼缘盖板4上设置的弯曲部ⅰ41产生的弹性变形，以及腹板盖板5上设置的缓冲结构能够产生的弹性变形，极大地耗散了地震中钢梁承受的作用力，包括承受的扭力及拉伸力，进而能够显著减轻钢梁发生的变形，避免对楼板造成损害。经历中、强地震后，主要是连接结构处的连接部件发生严重变形，后期修复工作中仅需要更换连接部件即可。

故而本专利所提供的钢梁间的装配连接结构，使其在正常使用条件下连接结构是刚性的，而在遇到地震时，依靠该连接结构能按照可靠的滞回特性传动震能，地震停止后又能表现为刚性行为，提高连接结构的抗倒塌能力。而且施工难度低，占用空间小，在大地震作用下损伤较小，能提供中、大地震后的可修复功能。

所述腹板盖板5上设有的缓冲结构，其具体形式如下：

如图1至图5所示，所述缓冲结构为设置在所述腹板盖板5中部的弯曲部ⅱ51，该弯曲部ⅱ51对应于所述预埋钢梁2与所述中间钢梁3相对接端的位置。如图，部分实施例中，所述弯曲部ⅱ51朝所述预埋钢梁2的腹板a22的板面与所述中间钢梁3的腹板b32的板面相对接端处的内侧弯曲(如图3)，两腹板的端部设有为弯曲部ⅱ51实施让位的让位槽口7(如图2)。

部分实施例中，所述弯曲部ⅱ还可朝所述预埋钢梁的腹板板面与所述中间钢梁的腹板板面相对接端的外侧弯曲。即与图3所示的弯曲方向相反。

地震发生时，两钢梁的受力被弯曲部ⅰ41与弯曲部ⅱ依靠其弯曲结构的弹性变形吸收。一般翼缘盖板的厚度小于腹板盖板的厚度，强震发生时，翼缘盖板一般会先于腹板盖板断裂或者相对出现较大的形变。让位槽口7的设置能够使得弯曲部ⅱ相对弯曲部ⅰ有更大的弯曲弧形结构，故而吸能能力更好。弯曲部ⅱ可为一级(如图4)或多级循环(如图5)的弯曲弧形结构。

如图7所示，所述腹板盖板5对应于所述中间钢梁3的腹板b32的一段上设有与螺栓对应的条形孔52，且装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔52的中部，最好相对靠近预埋钢梁2腹板a22的端部。需要指明的是，除非特别说明，在本专利的方案中，与螺栓匹配的孔一般为圆孔。所以部分实施方式下(如图1所示的实施例)，腹板盖板5对应中间腹板的一段上设置的与螺栓对应的孔为圆孔。

所述腹板盖板5的外端面上设有缓冲板9，该缓冲板9螺栓地连接在所述腹板盖板5上，且于对应所述预埋钢梁2与所述中间钢梁3相对接端的位置设置弯曲部ⅲ91。如图7，所述缓冲板9上的弯曲部ⅲ91在腹板盖板5的板面上沿板面的宽度方向延伸。在设置了弯曲部ⅱ51的同时，弯曲部ⅲ91与弯曲部ⅱ51正对。缓冲板9上设置的预埋钢梁的腹板a上设置的螺栓一级中间钢梁的腹b上设置的螺栓相匹配的孔的圆孔。

因为螺栓对应腹板盖板5在中间钢梁的腹板b上的一段上的孔为条形孔52，所以该部分内的螺栓相对腹板盖板在纵向上有一定的游动行程。螺栓受到纵向的作用力首先会使得缓冲板9的弯曲部ⅲ91发生弹性变形，来吸收震能，故而一般强度的地震时腹板盖板不会发生形变，遇到中、高强度的地震时腹板盖板的弯曲部ⅱ51能与弯曲部ⅲ91同时借助弹性形变吸收震能。

所以一般震动作用下，依靠本专利提供的装配连接结构形成的可靠的滞回特性传动震能，不会促使腹板盖板5产生塑性变形。地震发生时能够借助翼缘盖板4和缓冲板9的塑性变形，吸收震能，减小地震对建筑钢梁结构的破坏，避免钢梁的梁体受到较大的拉伸，而使得楼板断裂。其有助于提高钢结构建筑的抗震能力，而且该种抗震结构还具有占用空间小、施工操作简单、快捷的优点。

受到强烈的地震作用，即便翼缘盖板4断裂，能借助螺栓与条形孔之间存在的游动间距，以及缓冲板9的弯曲部ⅲ91有一定的拉伸变形行程，延缓过大的震动作用力作用到腹板上，避免对腹板与腹板盖板之间的装配连接结构形成剧烈冲击，且最终能够依靠缓冲板9和腹板盖板5的双重塑性变形实施吸能、抗震，有助于进一步规避强震作用下钢结构倒塌的可能，提升钢结构建筑的的安全性能。震损后直接更换梁体节点连接处的连接部件即可，有助于使得震后修复工作能够顺利进行。

具体实施方案下，可不在腹板盖板的中间设置弯曲部ⅱ。此时，参照图7，所述缓冲结构为于所述腹板盖板5的外端面上设有的缓冲板9，以及于所述腹板盖板5对应于所述中间钢梁3腹板b32的一段上设有的与螺栓对应的条形孔52，装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔52的中部。所述缓冲板9螺栓地连接在所述腹板盖板5上，且于对应所述预埋钢梁2与所述中间钢梁3相对接端的位置设置弯曲部ⅲ91。所述缓冲板9上的弯曲部ⅲ91在腹板盖板5的板面上沿板面的宽度方向延伸。

关于上述言及方案中的缓冲板9，其弯曲部ⅲ91的凹槽内可设置一道或者多道弯曲筋板911，如图7所示。该处设置的弯曲筋板911厚度不易大，弯曲筋板911的波浪状弯曲结构应至少有两个循环谷点(此时有一个峰点)或者说至少有两个循环峰点(此时有一个谷点)。这样的设置能够使得所述弯曲筋板911的弹性变形相应能力相较于所述弯曲部ⅲ91响应的更快，以尽早地吸收震能。根据弯曲筋板循环数的多少，遭遇强烈地震的过程中，当弯曲部ⅲ发生较大的弹性变形时，(部分或全部的)弯曲筋板可能会被拉直甚至会被拉断。如果弯曲筋板的循环较多，遭遇中、强震后不会轻易断裂，怎能够增强钢结构整体在震后的支撑刚性特性，更有利地避免出现倒塌。

具体实施方案下，如图6所示，所述缓冲结构包括于所述腹板盖板5对应于所述中间钢梁3腹板b32的一段上设有的与螺栓对应的条形孔52，装配后螺栓的螺杆对应在所述条形孔52的中部，以及推力板53和弧形板54。所述推力板53螺栓地安装在所述腹板盖板5对应在所述中间钢梁3腹板b32的一段上，且相对腹板盖板5对应在中间钢梁3腹板b32的一段的端部向内(图示的左)缩入。

所述弧形板54的两端设有耳部541，对应两耳部541设有两端穿设至腹板两侧设置的腹板盖板5外端面的螺柱543，且螺柱543的端部设有螺母将所述弧形板54压在所述腹板盖板5的外端面上。腹板b32及与腹板b32对应的腹板盖板端部设有螺柱孔542(为圆孔)。所述弧形板54的拱面与所述推力板53延伸至腹板b32内的一端端面接触，如图示，推力板的该端面上设有弧形的凹槽部。钢梁的腹板能够带动推力板53移动而压迫弧形板54发生弹性变形来吸收震能，同时推力板相对腹板盖板滑移时产生的摩擦，也能吸收一定的震能。如图示，所述弧形板51的拱面顶部设为加厚部分。螺柱543除了两端延伸出耳部外的外壁上设有与螺母匹配的外螺纹，中间的柱面为光柱面，以充分保证螺柱的外径不太大的前提下，能够在弧形板变形中保持刚性，能够承受较大的剪切力。

在图6所示的实施例基础上，可在其腹板盖板上再设置弯曲部ⅱ。

图7中所示的弯曲部ⅲ91弯曲的方向相反，其他实施形式中方向可为一致的。而且缓冲板的个数可为一个或者多个。

上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。