专利名称：箱形钢柱与工字形钢梁连接节点的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢结构梁与柱连接节点领域，特别是箱形钢柱与工字形钢梁的连接，适用于各种内置横隔板施工比较困难以及需要对节点区进行加固的箱形钢柱与工字形钢梁的连接节点。
背景技术：
对于梁与柱的刚性连接，当柱为箱形钢柱时，由于箱形钢柱翼缘的宽度通常较工字形钢梁翼缘的宽度大，如果不在工字形钢梁翼缘相对应的箱形钢柱内设置加劲板即内置横隔板，梁端弯矩会使箱形钢柱翼缘板受弯而产生明显的变形，满足不了刚性连接的要求。为了避免上述情况目前大多采用的方法是在箱形钢柱内设置加劲板即内置横隔板。
目前常用的内置横隔板施工方法，当箱形钢柱为冷弯矩形钢管柱时，是将冷弯矩形钢管柱在工字形钢梁截面的主轴处截断，将横隔板焊接于相应的位置，然后再将冷弯矩形钢管柱焊接在一起；当箱形钢柱为四块钢板焊接的箱形截面柱时，是将内置横隔板和三块壁板先焊接起来，第四块壁板与横隔板的焊接只能从外边用熔化咀电渣焊来解决。我们可以看出内置横隔板的施工非常不方便。本实用新型考虑从外部加劲的措施即采用外置加劲板来解决箱形钢柱翼缘变形过大、内置横隔板施工困难等问题。
发明内容
本实用新型针对箱形钢柱内设置横隔板施工困难等问题，提出了用外置加劲板代替内置横隔板的解决方案。
本实用新型提供了一种箱形钢柱与工字形钢梁的连接节点，其特征在于，此节点包括有箱形钢柱1、工字形钢梁2和槽形加劲板3，所述箱形钢柱1包括冷弯矩形钢管柱、热轧方坯型钢柱、四块钢板焊接的箱形截面柱；所述工字形钢梁2包括焊接的工字形钢梁以及热轧工字型钢梁；所述槽形加劲板3的高度h与箱形钢柱翼缘5的宽度相同，槽形加劲板3的长度大于A/(1.4hf)，同时满足不小于200mm，不大于4hf，腿宽度b大于A/(2t)，小于工字形钢梁梁高的一半；其中A为与槽形加劲板焊接的工字形钢梁翼缘的面积，hf为焊脚尺寸，t为槽形加劲板腿厚度；两块槽形加劲板3分别用角焊缝焊接于工字形钢梁2上、下翼缘的外表面，并使两块槽形加劲板3的肢尖相对；工字形钢梁2的翼缘和槽形加劲板3与箱形钢柱的翼缘5采用全焊透坡口焊接；工字形钢梁2的腹板与箱形钢柱的翼缘5采用角焊缝或螺栓连接。
槽形加劲板3采用与箱形钢柱翼缘5宽度相匹配的热轧槽钢；当热轧槽钢的高度h与箱形钢柱翼缘5宽度不相匹配时，采用焊接的槽形加劲板3。根据有限元分析建议槽形加劲板3的长度不小于200mm，同时根据角焊缝长度的限制，槽形加劲板3的长度不大于40倍的焊角尺寸，根据等强度原则确定槽形加劲板3的长度以及腿宽度b的最小值。工字形钢梁2的翼缘和槽形加劲板3与箱形钢柱的翼缘5采用全焊透坡口焊接，具体做法参照《建筑钢结构焊接技术规程》。工字形钢梁2与槽形加劲板3焊接的角焊缝焊脚尺寸hf，当工字形钢梁翼缘厚t′＞6mm时，hf≤t′-(1～2)；当工字形钢梁翼缘厚t′≤6mm时，hf≤t′；工字形钢梁2的腹板与箱形钢柱的翼缘5采用角焊缝连接，角焊缝的焊脚尺寸hf满足1.5t2≤hf≤1.2t1,]]>其中t1为工字形钢梁2的腹板厚度与箱形钢柱翼缘5厚度的较小值，t2为两者的较大值。
此实用新型在大多数情况下的破坏形式为首先是槽形加劲板3的屈服，然后是箱形钢柱的腹板4弯曲变形。然而箱形钢柱的腹板4弯曲变形对强柱弱梁的抗震原则而言是非常不利的，也是我们不期望的，解决的方法是在箱形钢柱的腹板4外侧焊接钢板，以此增加箱形钢柱腹板4的厚度，达到更好的抗震效果。本实用新型节点对箱形钢柱与工字形钢梁连接节点的加固改造也有很好的借鉴作用。
本实用新型节点的三个特点一)通过采用外加劲板的连接节点，避免了箱形钢柱内置横隔板施工困难的问题。二)有效地重新分布了工字形钢梁翼缘作用于箱形钢柱翼缘上的应力，从而很好地解决了箱形钢柱翼缘变形过大的问题。三)在钢结构抗震设计中，考虑塑性铰外移的梁柱连接节点设计越来越受到结构师的青睐。塑性铰外移有两种基本的形式，加强梁的端部和将梁截面局部削弱。加强梁的端部的方法之一就是在梁的上翼缘处加盖板，本实用新型节点外置加劲板的设计同时起到了盖板的作用。
图1为箱形钢柱与工字形钢梁连接节点的三视图。其中(a)为主视图，(b)为侧视图，(c)为俯视图。图1中，1、箱形钢柱，2、工字形钢梁，3、槽形加劲板，4、箱形钢柱翼缘，5、箱形钢柱腹板。
图2为槽形加劲板截面图，其中b为腿宽度，h为高度，t为腿厚度。
图3为工字形钢梁的上、下翼缘与箱形钢柱的全焊透焊接构造详图具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的一个具体实例，箱形钢柱采用冷弯矩形钢管柱，工字形钢梁采用热轧工字型钢梁。
冷弯矩形钢管柱1截面尺寸为250×250×10mm，工字型钢梁2截面尺寸为300×145×6.5×10.2mm，为了实现本实用新型节点，取槽形加劲板3的高度为冷弯矩形钢管柱1截面的宽度，从型钢规格表中选取槽形加劲板3的截面尺寸为250×80×9×12mm。
参见图1，槽形加劲板3与工字型钢梁2采用角焊缝焊接，角焊缝厚度取为8mm；工字型钢梁2与槽形加劲板3采用角焊缝连接，焊脚尺寸取为7mm。工字型钢梁2的腹板与冷弯矩形钢管柱1采用焊脚尺寸为7mm角焊缝连接。槽形加劲板3的长度取300mm，实践表明槽形加劲板3的长度，对箱形钢柱与工字型钢梁连接节点所能承受的最大荷载有一定的影响。
将两块槽形加劲板3分别用角焊缝焊接于工字型钢梁2上、下翼缘的外表面，并使两块槽形加劲板3的肢尖相对，这样工字型钢梁2与槽形加劲板3就焊接为一个整体，然后再将这个整体与冷弯矩形钢管柱1连接，工字型钢梁2的翼缘和槽形加劲板3与冷弯矩形钢管柱1采用全焊透坡口焊接，做法见图3。
当箱形截面柱为热轧方坯型钢柱、四块钢板焊接的箱形截面柱，工字形钢梁为焊接工字型钢梁时，本实用新型节点的实施同上。
权利要求1.一种箱形钢柱与工字形钢梁的连接节点，其特征在于，此节点包括有箱形钢柱(1)、工字形钢梁(2)和槽形加劲板(3)，所述箱形钢柱(1)包括冷弯矩形钢管柱、热轧方坯型钢柱、四块钢板焊接的箱形截面柱；所述工字形钢梁(2)包括焊接的工字形钢梁以及热轧工字型钢梁；所述槽形加劲板(3)的高度h与箱形钢柱翼缘(5)的宽度相同，槽形加劲板(3)的长度大于A/(1.4hf)，同时满足不小于200mm，不大于40hf，腿宽度b大于A/(2t)，小于工字形钢梁梁高的一半；其中A为与槽形加劲板焊接的工字形钢梁翼缘的面积，hf为焊脚尺寸，t为槽形加劲板腿厚度；两块槽形加劲板(3)分别用角焊缝焊接于工字形钢梁(2)上、下翼缘的外表面，并使两块槽形加劲板(3)的肢尖相对；工字形钢梁(2)的翼缘和槽形加劲板(3)与箱形钢柱的翼缘(5)采用全焊透坡口焊接；工字形钢梁(2)的腹板与箱形钢柱的翼缘(5)采用角焊缝或螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的箱形钢柱与工字形钢梁的连接节点，槽形加劲板(3)采用与箱形钢柱(1)翼缘宽度相匹配的热轧槽钢；当热轧槽钢的高度与箱形钢柱(1)翼缘宽度不相匹配时，采用焊接的槽形加劲板(3)。
专利摘要一种箱形钢柱与工字型钢梁的连接节点，其特征在于，此实用新型包括有箱形钢柱(1)、工字型钢梁(2)和槽形加劲板(3)，箱形钢柱(1)包括冷弯矩形钢管柱、热轧方坯型钢柱、四块钢板焊接的箱形截面柱；工字形钢梁(2)包括焊接的工字形钢梁以及热轧工字型钢梁；槽形加劲板(3)的高度与箱形钢柱翼缘(5)的宽度相同；两块槽形加劲板(3)分别用角焊缝焊接于工字型钢梁(2)上、下翼缘的外表面，并使两块槽形加劲板(3)的肢尖相对；工字型钢梁(2)和槽形加劲板(3)与箱形钢柱的翼缘(5)连接。此实用新型节点避免了内置横隔板施工困难和柱翼缘变形过大的问题；外置加劲板有效地将节点的塑性铰外移。
文档编号B23K33/00GK2780401SQ20052000563
公开日2006年5月17日 申请日期2005年3月14日 优先权日2005年3月14日
发明者李振宝, 韩军科, 马华, 熊威, 马蘅 申请人:北京工业大学