一种蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合的制作方法

本实用新型涉及一种蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合，具体地说是一种蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合。

背景技术：

装配式钢管混凝土柱与h钢梁组合结构体系具有大跨度，空间分隔灵活，自重轻，抗震性能好，整体性高，施工方便等优点，与支撑剪力墙核心筒形成复合结构后，有效地推动了装配式钢结构建筑的快速发展。

钢管砼柱，h钢梁，节点等部件的标准化和工业化，符合绿色建筑发展要求。

梁柱连接节点作为柱和梁的传力中枢，其构造措施和计算方法是框架结构设计中的主要问题之一，也是直接影响框架结构力学性能的关键问题之一。因此，节点形式应构造简单，整体性好，传力明确，安全可靠，节约材料和施工方便。

梁柱节点设计不合理将导致"强构件弱点"情况发生，使结构在地震荷载作用下发生严重损害，威胁人民生命及财产安全。

目前传统的连接节点是主要以焊接为主，螺栓连接为辅。由于现场焊接质量不容易控制，脆性断裂部位完全检测具有难度，且焊接时间较长，从而限制了装配式钢结构施工快速的优点。另一方面，现有技术中的连接节点也存在传为路径不清晰的现象，造成了不必要的浪费。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决目前传统的连接节点是主要以焊接为主，螺栓连接为辅。由于现场焊接质量不容易控制，脆性断裂部位完全检测具有难度，且焊接时间较长，从而限制了装配式钢结构施工快速的优点。另一方面，现有技术中的连接节点也存在传为路径不清晰的现象，造成了不必要的浪费和质量的问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合，包括上箱型管柱、下箱型管柱、内王节、十字节、纵横贯通连接架、挑梁、应力主梁及连接组件；

所述上箱型管柱、下箱型管柱均为空心管状结构，二者水平截面的尺寸相同；

所述内王节固定设置于上箱型管柱和下箱型管柱的上端内侧；内王节包括多块星月板、芯管、隐形角撑，星月板的每条边紧贴上箱型管柱或下箱型管柱的内侧面且四角开有缺角孔，星月板的每条边的中部设有用于安装隐形角撑的角撑开口，芯管从上至下贯穿多块星月板的中心；

所述十字节固定设置于上箱型管柱和下箱型管柱的下端内侧，十字节包括一块星月板及固定在星月板上端的十字板；

所述纵横贯通连接架包括横向贯通隔板及卡位角撑,其中部开有让芯管通过的孔，横向贯通隔板的上端面和上箱型管柱的下端面焊接，横向贯通隔板的下端面和上箱型管柱的上端面焊接，横向贯通隔板的边沿超出上箱型管柱、下箱型管柱的端部边沿；贯通隔板每条边的中部设有开有向外开敞的角撑孔，便于卡位角撑卡入并固定，其方位垂直于横向贯通隔板，卡位角撑的内侧边与上箱型管柱的外侧面焊接，卡位角撑的下端侧边与挑梁翼板上端面焊接；

所述挑梁主体结构为与应力主梁规格相同的h型钢，挑梁长度为挑梁高度的50％～80％，其内侧端焊接在下箱型管柱的外壁，挑梁外侧端的腹板上开有多个挑梁连接孔，挑梁的中部设有与挑梁腹板、翼板均垂直的座板a，座板a上开有多个左应力连接孔，座板a与下箱型管柱外壁之间的腹板上固定设有与腹板水平的水平劲板，挑梁的上、下翼板、水平劲板和内王节的星月板位于同一水平位置，以便于直线传力；

所述应力主梁采用h型钢，其靠近挑梁一端的腹板设有主梁连接孔及与应力主梁的腹板、翼板均垂直的座板b，座板b上开有多个右应力连接孔，座板b外侧的应力主梁腹板上设有帮助座板b传力的座板肋；应力主梁的上、下翼板、座板肋、挑梁上下翼板、劲板及内王节的星月板也位于同一水平位置，以便于直线传力；

所述连接组件包括多孔板、横向螺栓及纵向应力杆件，所述多孔板上开有多个和挑梁连接孔及主梁连接孔相对应的锁紧孔，横向螺栓和锁紧孔相配合将挑梁和应力主梁的腹板锁紧连接在一起；所述纵向应力杆件和左连接孔及右应力连接孔相配合，将座板a和座板b张拉收紧连接在一起；

所述上箱型管柱、下箱型管柱为轴心受力构件；

所述内王节、十字节为内部支撑传力构件；

所述挑梁使受力节点外移，对上箱型管柱、下箱型管柱起到保护作用；

所述座板a和座板b同型，用于应力张拉。

所述星月板、挑梁、应力主梁为水平直线传力机构。

所述星月板、座板a、座板b为局部张拉机构。

进一步的，所述上箱型管柱、下箱型管柱为矩管，方管，圆管，也可以是异型截面管。

进一步的，所述星月板的外形与上箱型管柱或下箱型管柱的内截面相贴合，其四角开有圆弧缺角孔，中部开有便于让芯管贯通的中心孔。

进一步的，横向贯通隔板的边沿超出上箱型管柱、下箱型管柱的端部边沿30～100mm，横向贯通隔板的厚度不小于应力主梁翼板厚度的150％。

进一步的，所述卡位角撑高120～200mm，整体形状呈直角梯形。

进一步的，所述挑梁下翼板的下端面设有栈板，以利于应力主梁装时停留，提高吊机工效。

进一步的，所有除上箱型管柱、下箱型管柱外的构件板厚，水平方向不小于挑梁或应力主梁的h型钢翼板厚度+2mm，垂直方向不小于h型钢腹板厚度+2mm，挑梁与应力主梁选用的h钢为同一型号。

本实用新型的有益效果和特点是：

1、结构可靠，传力清晰明确；通过设置挑梁、纵横贯通连接架和星月板，增加了节点核心区的强度，改善了受力分布情况，保证了节点的安全，满足了“强柱弱梁强节点”的抗震设防要求；

2、采用螺栓连接方式既保证了钢柱的整体性，又提高了结构的抗震性能，工厂可标准化制作，装配操作简单，在保证了节点质量的前提下，提高了施工效率；

3、所有构件均可以在工厂内完成制作，现场施工只有少量焊接作业，安全可靠，模块化构件与标准化接口，配合模数化的预制钢梁，满足了改进型装配式建筑的需求；

4、通过螺栓收紧锁紧，局部加入预应力后，增加了抗震延性耗能，对建筑主体起保护作用；

5、同时考虑到震后修复，经济实用；大震后修复，更换应力拉杆及加固其它受损部分即可，修复工程量少，费用可控。

附图说明

图1是本实用新型较佳实施例的整体结构示意图(装配后状态)；

图2是图1虚线处放大的结构示意图；

图3是本实用新型较佳实施例的爆炸结构示意图(图中箭头为装配方向，为了便于表达内部结构，上箱型管柱、下箱型管柱的侧面揭开,纵向应力杆件未装入)；

图4图2虚线处放大的结构示意图；

图5是本实用新型较佳实施例内王节的结构示意图；

图6是图5另一角度的结构示意图；

图7是本实用新型较佳实施例纵横贯通连接架的结构示意图；

图8本实用新型较佳实施例十字节的结构示意图；

图9是图3隐去应力主梁及连接组件后的结构示意图；

图10是图9组合在一起后的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步

实施例1：

请参考图1～图4，一种蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合，包括上箱型管柱1、下箱型管柱2、内王节3、十字节8、纵横贯通连接架4、挑梁5、应力主梁6及连接组件7；

所述上箱型管柱1、下箱型管柱2均为空心管状结构，二者水平截面的尺寸相同；

所述内王节3固定设置于上箱型管柱1和下箱型管柱2的上端内侧；内王节3包括多块星月板31、芯管32、隐形角撑33(图中未画出隐形角撑的具体形状，隐形角撑可以有多种形式，例如插入角撑开口312的矩形或三角形办板)，星月板31的每条边紧贴上箱型管柱1或下箱型管柱2的内侧面且四角开有缺角孔311，星月板31的每条边的中部设有用于安装隐形角撑的角撑开口312，芯管32从上至下贯穿多块(例如3块)星月板31的中心；

请参考图8，所述十字节8固定设置于上箱型管柱1和下箱型管柱2的下端内侧，十字节包括一块星月板及固定在星月板上端的十字板81，十字板81由两块中间局部挖空的矩形板垂直组合而成；

所述纵横贯通连接架4包括横向贯通隔板41及卡位角撑42,其中部开有让芯管32通过的孔，横向贯通隔板41的上端面和上箱型管柱1的下端面焊接，横向贯通隔板41的下端面和上箱型管柱1的上端面焊接，横向贯通隔板41的边沿超出上箱型管柱1、下箱型管柱2的端部边沿；贯通隔板41每条边的中部设有开有向外开敞的角撑孔411，便于卡位角撑卡入并固定，其方位垂直于横向贯通隔板(以利于上下钢管滑入固定)，卡位角撑42的内侧边与上箱型管柱1的外侧面焊接，卡位角撑42的下端侧边与挑梁5翼板上端面焊接；

所述挑梁5主体结构为与应力主梁6规格相同的h型钢，挑梁长度为挑梁高度的50％～80％，其内侧端焊接在下箱型管柱2的外壁，挑梁5外侧端的腹板上开有多个挑梁连接孔51，挑梁5的中部设有与挑梁腹板、翼板均垂直的座板a52，座板a52上开有多个左应力连接孔521，座板a52与下箱型管柱2外壁之间的腹板上固定设有与腹板水平的水平劲板53，挑梁5的上、下翼板、水平劲板53和内王节3的星月板位于同一水平位置，以便于直线传力；挑梁5下翼板的下端面还设有栈板54，以利于应力主梁6装时停留，提高吊机工效。

所述应力主梁6采用h型钢，其靠近挑梁一端的腹板设有主梁连接孔61及与应力主梁的腹板、翼板均垂直的座板b62，座板b62上开有多个右应力连接孔621，座板b62外侧的应力主梁腹板上设有帮助座板b传力的座板肋63；应力主梁6的上、下翼板、座板肋63、挑梁上下翼板、劲板及内王节3的星月板也位于同一水平位置，以便于直线传力；

所述连接组件7包括多孔板71、横向螺栓72及纵向应力杆件73，所述多孔板71上开有多个和挑梁连接孔51及主梁连接孔61相对应的锁紧孔，横向螺栓72和锁紧孔相配合将挑梁5和应力主梁6的腹板锁紧连接在一起；所述纵向应力杆件73和左应力连接孔521及右应力连接孔621相配合，将座板a52和座板b62张拉收紧连接在一起；

所述上箱型管柱1、下箱型管柱2为矩管，方管，圆管，也可以是异型截面管。

实施例2：

请参考图5～图6，作为基于实施例1的优选的方案，所述星月板31的外形与上箱型管柱1或下箱型管柱2的内截面相贴合，其四角开有圆弧缺角孔311，中部开有便于让芯管32贯通的中心孔。

请参考图7，所述卡位角撑42高120～200mm，整体形状呈直角梯形；横向贯通隔板41的边沿超出上箱型管柱1、下箱型管柱2的端部边沿30～100mm，横向贯通隔板的厚度不小于应力主梁6翼板厚度的150％。

实施例3：

作为基于实施例1的优选的方案，上述各构件中，所有除上箱型管柱1、下箱型管柱2外的构件板厚，水平方向不小于挑梁5或应力主梁6的h型钢翼板厚度+2mm，垂直方向不小于h型钢腹板厚度+2mm，挑梁5与应力主梁6选用的h钢为同一型号。

受力情况说明：

所述上箱型管柱1、下箱型管柱2为轴心受力构件；

所述内王节3、十字节8为内部支撑传力构件；

所述挑梁5使受力节点外移，对上箱型管柱1、下箱型管柱2起到保护作用；

所述座板a52和座板b62同型，用于应力张拉。

所述星月板31、挑梁5、应力主梁6为水平直线传力机构。

所述星月板31、座板a、座板b为局部张拉机构。

请参考图1、图3、图4，图9及图10，所述的蓄能及梯度耗能的钢结构梁柱组合的装配施工方法，包括如下步骤：

步骤一：在上箱型管柱1、下箱型管柱2的上端内安置内王节，下端内安置十字节；

步骤二：在下箱型管柱2上端安装纵横贯通架4及挑梁5，然后吊装下箱型管柱2，下端固定于基础上；

步骤三：吊装上箱型管柱1，将其下端部滑入纵横贯通架4的卡位角撑42内并焊接；

步骤四：吊装应力主梁6，通过多孔板71将挑梁5和应力主梁6的腹板连接在一起；通过纵向应力杆件73和左应力连接孔521及右应力连接孔621相配合，将座板a52和座板b62收紧连接在一起；

步骤五：将挑梁5的翼板与应力主梁6翼板焊接；

步骤六：在上箱型管柱1、下箱型管柱2内灌注高强混凝土(特征强度高于60mpa的混凝土)；

步骤七：在应力主梁6上端安装楼层板；

步骤八：连接组件7二次收紧；

步骤九：挑梁腹板与主梁腹板依设计要求确定是否焊接；

步骤十：按照步骤一～步骤八依次逐层安装。

发生地震时，梯度延性耗能表达如下:

(1)应力张拉机构弹性变形，塑性变型；

(2)挑梁翼板与主梁翼板焊接结合处弹性变形，塑性变形；

(3)挑梁腹板与主梁腹板连接成为最终保险机构。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的结构关系及原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。