专利名称：一种用于钢管柱-h形梁连接的铸钢模块化节点的制作方法
技术领域：
本发明属于工程技术领域，涉及一种钢框架结构中钢管柱-H形梁连接结构，尤其适用于对抗震性能要求较高的钢框架结构和钢管混凝土框架结构。
背景技术：
铸钢节点在钢管柱-H形梁节点中的应用是一片空白。传统的钢管柱-H形梁节点一般采用焊接连接、螺栓连接或栓焊混合连接，焊缝热影响区和螺栓滑移都是节点的薄弱环节。三种连接方式中，焊接连接使用最多，往往需要焊接加劲肋，如内隔板或外环板，设置内隔板需要两次切割钢管柱，然后才能焊接内隔板，最后再将钢管柱焊接接合，整个过程经历了多道焊接工序；而外环板的存在影响建筑物的美观，并且外环板不能完全适应钢管柱的弯角处的几何形状。焊缝热影响区处于复杂应力状态容易发生脆性断裂，造成节点的延性和耗能能力不足，是工程中应予以规避或严格控制的。钢管柱-H形梁节点的刚度受到加劲肋尺寸和钢管柱壁厚的影响，节点的刚度往往表现为较弱。为避免焊缝和螺栓对节点延性和耗能的不利影响、减少焊接工作量、提高节点刚度，需要研制延性良好、耗能稳定、刚度合适的钢管柱-H形梁节点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于钢管柱-H形梁连接的铸钢模块化节点，解决了钢管柱-H形梁节点对延性 、耗能、刚度的需求问题。为达到上述目的，本发明的解决方案是:一种用于钢管柱-H形梁连接的模块化节点，包括空心设置的连接柱、位于所述连接柱外壁的至少一组连接梁结构以及位于所述连接柱中的上下两组内隔板，所述上下两组内隔板为环形内隔板，所述连接梁结构为H形结构，所述上下两组内隔板分别平齐所述H形连接梁结构的上下翼缘设置。所述模块化节点为铸钢工艺成型。模块化节点结构整体不布设焊缝。所述上下翼缘与所述连接柱节点域为圆角过渡连接。所述上下两组内隔板与所述连接柱节点域为圆角过渡连接.
所述圆角半径至少为梁连接结构翼缘厚度的两倍。所述环形内隔板中设置方形开孔。优选的，所述方形开孔的角部为圆角。所述环形内隔板的板宽度不小于2倍连接壁的柱壁厚度。所述连接柱的柱壁厚度大于所述钢管柱的柱壁厚度。所述连接柱角部的圆角对应钢管柱的弯角设置。所述H形的连接梁结构的尺寸与所述H形梁一致，所述连接梁结构的上下翼缘的宽度以及两者之间的高度对应所述H形梁设置。由于采用上述方案，本发明的有益效果是:
本发明与传统钢管柱-H形梁节点相比具有如下优点:1、节点的延性良好、刚度较高、耗能性能稳定高效，比传统节点具有更优越的抗震性能。2、模块化的铸钢节点与梁段、柱段焊接连接即可，减少了施工工序。
图1是本发明一实施例的铸钢模块化节点的西南等轴测的示意图；图2是本发明实施例的铸钢模块化节点的三维补充示意图；图3是本发明实施例的铸钢模块化节点的平面图的示意图。图4是本发明实施例的铸钢模块化节点的立面图；图5是本发明实施例的内隔板的西南等轴测图的示意图；图6是本发明实施例的具体实施方式
示意图。
具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。如图1至图4所示，一种用于钢管柱-H形梁连接的模块化节点6，包括空心设置的连接柱1、位于连接柱I外壁的至少一组连接梁结构2以及位于连接柱I中的上下两组内隔板3，上下两组内隔板3为环形内隔板，连接梁结构2为H形结构，上下两组内隔板3分别平齐H形连接梁结构的上、下翼缘4设置。下两组内隔板3区中心平面的间距与连接梁结构2翼缘4中心的间距相等。模块化节点6采用铸钢工艺制成，模块化节点6结构整体不布设焊缝。如图6所示，铸钢模块化节点6通过连接梁结构2和连接柱I分别与梁柱焊接连接，内隔板3传递上下翼缘4处的拉压力，并能够提高节点的柱壁刚度，防止梁端上下翼缘4的过度扭结。连接梁结构2采用H形连接件。H形连接件的尺寸与H形梁8—致，上下翼缘4的宽度以及两者之间的高度对应钢管柱-H形梁设置。连接梁结构2的设置数目也依据需要连接的钢管柱-H形梁确定，对于框架结构的中柱节点，整个的铸钢模块化节点6通过四个连接梁结构2进行焊接连接，对于边柱和角柱可分别通过三个和两个对应的连接梁结构2进行焊接连接。连接柱I的尺寸也与钢管柱7的尺寸一致。在实际使用中，由工程师选择确定。本实施例中，上、下翼缘4与连接柱I节点域为圆角过渡连接。节点域为连接柱I上的介于上下翼缘4之间的部分。连接梁结构2与连接柱I的节点域之间的圆角避开传统梁柱焊接节点因在梁端处于复杂受力状态以及焊缝热影响区造成的脆性断裂，降低了复杂受力区域的应力集中程度，使梁的控制截面偏离柱壁一定距离，另外连接梁结构2与节点域间的圆角还能提高节点的刚度。上、下翼缘4与连接柱I节点域连接处的圆角圆弧取值范围由铸造厂的工艺确定，在能够保证铸造质量的前提下，圆弧半径越大，节点域性能越好，但由于半径越大铸造的难度越大，本实施例中，圆角半径至少为连接梁结构2翼缘厚度的两倍。本实施例中，上下两组内隔板3与连接柱I节点域的连接处为圆角过渡连接。圆角半径至少为连接梁结构2翼缘厚度的两倍。根据铸造工艺要求，在铸钢模块化节点6的制作过程中，必须设有上下两组内隔板3才能实现连接梁结构2浇铸，且平齐连接梁结构的上下翼缘4设置的两组内隔板3能有效传递梁翼缘的拉压力。本实施例中，上下两组内隔板3与铸钢模块化节点6的柱壁间设置圆角，同连接梁结构2与节点域间的圆角一样，此处圆角设置可以提高铸钢模块化节点6的刚度。如图5所示，环形内隔板3中设置方形开孔。且环形内隔板的板宽不小于2倍连接柱I的柱壁厚度。由于内隔板3的板宽越大，节点域的性能越好，且方形开孔孔径越大，越便于向钢管柱7中灌注混凝土。但由于目前铸造工艺的限制，内隔板3的板宽度不小于2倍连接柱I的柱壁厚度，待将来的铸造工艺改进后，更大的内隔板宽度越有利于提高节点域的性能。本实施例中，方形开孔的角部为圆角。设置于内隔板3中心的方形开孔在角部也采用圆角平缓过渡，圆角过渡对有利于整个铸钢模块化节点6受力平顺性能。本实施例中，连接柱I的柱壁厚度大于钢管柱7的柱壁厚度。连接柱I壁厚比钢管柱7大，结构受到外加的荷载时，在梁端产生弯矩，弯矩由上下翼缘4的拉压力来平衡，拉压力能使得该上下翼缘4对应的节点-域产生平面外的变形，板越厚则平面外的变形越小，变形越小则说明刚度越大。因而能提高节点的刚度。本发明所示的铸钢模块化节点6能有效地传递梁的弯矩和剪力、柱的压力和弯矩。整个节点区域不布设焊缝，铸钢工艺成型的铸钢节点材料延性能得到保证。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于钢管柱-H形梁连接的模块化节点，其特征在于:包括空心设置的连接柱、位于所述连接柱外壁的至少一组连接梁结构以及位于所述连接柱中的上下两组内隔板，所述上下两组内隔板为环形内隔板，所述连接梁结构为H形结构，所述上下两组内隔板分别平齐于所述H形连接梁结构的上下翼缘设置。
2.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述模块化节点为铸钢工艺成型。
3.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述上下翼缘与所述连接柱节点域为圆角过渡连接。
4.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述上下两组内隔板与所述连接柱节点域为圆角过渡连接。
5.根据权利要求3或4所述的模块化节点，其特征在于:所述圆角半径至少为梁连接结构翼缘厚度的两倍。
6.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述环形内隔板中设置方形开孔，优选的，所述方形开孔的角部为圆角。
7.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述环形内隔板的板宽度不小于2倍连接壁的柱壁厚度。
8.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述连接柱的柱壁厚度大于所述钢管柱的柱壁厚度。
9.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:连接柱角部的圆角对应钢管柱的弯角设置。
10.根据权利要求1所述的模块化节点，其特征在于:所述H形的连接梁结构的尺寸与所述H形梁一致，所述连接梁结构的上下翼缘的宽度以及两者之间的高度对应所述H形梁设置。
全文摘要
一种用于钢管柱‐H形梁连接的模块化节点，包括空心设置的连接柱、位于连接柱外壁的至少一组连接梁结构以及位于连接柱中的上下两组内隔板，上下两组内隔板为环形内隔板，连接梁结构为H形结构，上下两组内隔板分别平齐H形连接梁结构的上下翼缘设置。模块化节点与梁段、柱段直接焊接连接即可，减少了施工工序，且节点的延性良好、刚度较高、耗能性能稳定高效，比传统节点具有更优越的抗震性能。
文档编号E04B1/98GK103174222SQ20131007764
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月11日 优先权日2013年3月11日
发明者王伟, 王明兴, 陈以一 申请人:同济大学