梁端部分约束的h型钢框架节点及其施工方法
【专利摘要】梁端部分约束的H型钢框架节点及其施工方法，节点包括固连的H型钢梁、柱，H型钢梁靠近梁端的梁段外表面上缠绕有外包裹层，其与H型钢梁围成两独立空腔，两空腔内浇筑有混凝土。外包裹层和混凝土协同工作，减缓或抑制H型钢梁的局部屈曲，提高了结构的变形能力及延性；在承受载荷作用时，混凝土参与工作，使H型钢梁的中性轴上移，H型钢梁截面上有更多的部分参与受拉，从而提高抗弯承载能力，迫使塑性铰外移。施工方法：在工厂内将端板、栓钉与H型钢梁焊接，在H型钢柱上焊接横向加劲肋；在H型钢梁梁端预设梁段缠绕外包裹层；向外包裹层与H型钢梁所围成的两空腔内浇筑混凝土；将H型钢梁、柱在施工现场进行连接。该施工方法大幅度节省了现场施工时间和方便了施工。
【专利说明】梁端部分约束的H型钢框架节点及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于建筑结构【技术领域】，特别涉及一种梁端部分约束的H型钢梁框架节点及其施工方法。
【背景技术】
[0002]H型钢框架是目前应用比较广泛的一种钢结构形式，通常由H型钢梁和H型钢柱构成，H型钢梁和H型钢柱通过焊接或者螺栓进行连接。为了提高该种框架的延性，满足抗震设计要求，通常期望在H型钢梁的端部形成塑性铰并保证有一定的转动能力。为了保证钢框架实现“强柱弱梁”、“强节点弱构件”的设计目标，并通过梁端形成的塑性铰来耗散地震动所输入的能力，通常采取构造措施迫使梁端的塑性铰外移。目前，将塑性铰位置从柱面外移的方法主要有两种:1、将梁端局部加强，如在H型钢梁的梁端设置加腋板、盖板等；2、距柱面一定距离的梁截面局部削弱，如局部翼缘削弱或腹部开洞等。但这些措施往往导致节点区域构造复杂、焊缝数量增加，且需要在现场施焊，存在施工难度大和焊缝质量难以保证的不足。此外，由于热影响区钢材脆性增加，往往导致钢梁翼缘产生脆性断裂，进而降低了H型钢框架的变形能力。
【发明内容】
[0003]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种梁端部分约束的H型钢框架节点及施工方法，该节点在满足承载力要求的基础上，具有较高延性和受力可靠，该施工方法具有节省现场施工时间和施工方便的特点。
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0005]梁端部分约束的H型钢框架节点，包括端部焊接有端板的H型钢梁和H型钢柱，H型钢梁端部的端板通过螺纹连接件与H型钢柱固定连接，在H型钢柱上位于节点核心区位置焊接有多个横向加劲肋，其特征在于:在H型钢梁靠近梁端的梁段外表面上缠绕有外包裹层，所述外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两个独立空腔，在两空腔内浇筑有混凝土。
[0006]本发明还可以采用如下技术方案:
[0007]缠绕有外包裹层的梁段的长度为H型钢梁高度的0.5-1倍。
[0008]缠绕有外包裹层的梁段的上翼缘和下翼缘的内侧面上均设有多个栓钉，多个栓钉均嵌固在混凝土内。
[0009]所述外包裹层为碳纤维布外包裹层或芳纶纤维布外包裹层。
[0010]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0011]梁端部分约束的H型钢框架节点的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤:
[0012]I)在工厂内将端板、栓钉与H型钢梁焊接，栓钉焊接在H型钢梁端部上翼缘和下翼缘的内侧面，端板上按设计要求预留螺栓孔，同时在H型钢柱上焊接横向加劲肋；
[0013]2)在H型钢梁梁端预设梁段的上翼缘和下翼缘的外表面上涂抹胶体，然后在该预设梁段上缠绕碳纤维布或芳纶纤维布，在缠绕过程中在碳纤维布或芳纶纤维布的表面上涂抹配套的胶体，缠绕完毕后，形成外包裹层，外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两独立空腔；
[0014]3)当胶体固化后，向外包裹层与H型钢梁所围成的两空腔内浇筑混凝土 ；
[0015]4)当混凝土强度达到设计要求后，将H型钢梁和H型钢柱运抵施工现场，在施工现场用螺纹连接件将H型钢梁与H型钢柱连接成整体，形成梁端部分约束的H型钢框架节点。
[0016]本发明具有的优点和积极效果是:
[0017]1、缠绕在H型钢梁的梁端梁段上的外包裹层和浇筑在空腔内的混凝土协同工作，减缓或抑制H型钢梁的局部屈曲，在满足承载能力要求的基础上，提高了结构的变形能力及延性。
[0018]2、在承受载荷作用时，浇筑在空腔内的混凝土参与工作，使H型钢梁的中性轴上移，H型钢截面上有更多的部分参与受拉，从而提高抗弯承载能力，迫使塑性铰外移，其相比于现有技术，最大限度的减少梁端焊缝的数量。
[0019]3、缠绕外包裹层和向空腔内浇筑混凝土均在工厂内完成，仅需要在施工现场，将H型钢梁和H型钢柱通过螺纹连接件连接固定即可，因此，大幅度节省了现场施工时间和方便了施工。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本发明的结构示意图；
[0021]图2是图1的A-A截面图。
[0022]图中:1、H型钢梁；2、H型钢柱；3、端板；4、横向加劲肋；5、外包裹层；6、混凝土 ；7、栓钉。
【具体实施方式】
[0023]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0024]梁端部分约束的H型钢框架节点，请参阅图1-2，包括H型钢梁I和H型钢柱2，在H型钢梁的端部焊接有端板3。H型钢梁端部的端板通过高强螺栓和配套螺母或其他的螺纹连接件与H型钢柱固定连接。在H型钢柱上位于节点核心区位置焊接有多个横向加劲肋
4。在H型钢梁靠近梁端的梁段外表面上缠绕有外包裹层5，所述外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两独立空腔，在两空腔内浇筑有混凝土 6。混凝土最好采用具有微膨胀效果的混凝土，这样，可充分填充外包裹层与H型钢梁所围成的空腔。
[0025]上述结构中，缠绕有外包裹层的梁段的长度优选为H型钢梁高度的0.5-1倍。该长度值完全符合梁端形成的塑性铰长度通常为0.5-1倍的梁高的要求。
[0026]上述结构中，在缠绕有碳纤维布外包裹层的梁段的上翼缘和下翼缘的内侧面上均进一步焊接有多个栓钉7，多个栓钉均嵌固在混凝土内。采用该栓钉结构，可提高混凝土与H型钢梁翼缘的协同工作，使混凝土更好的参与受压以改变中性轴的位置。
[0027]上述结构中，所述外包裹层优选为碳纤维布外包裹层或芳纶纤维布外包裹层。
[0028]梁端部分约束的H型钢框架节点的施工过程为:
[0029]I)在工厂内将端板、栓钉与H型钢梁焊接，栓钉焊接在H型钢梁端部上翼缘和下翼缘的内侧面，端板上按设计要求预留螺栓孔，同时在H型钢柱上焊接横向加劲肋，其中加劲肋和端板的布置要求与普通H型钢框架节点的相同；
[0030]2)在H型钢梁梁端预设梁段的上翼缘和下翼缘的外表面上涂抹胶体，然后在该预设梁段上缠绕碳纤维布或芳纶纤维布，在缠绕过程中在碳纤维布或芳纶纤维布的表面上涂抹配套的胶体，缠绕完毕后，形成外包裹层，外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两独立空腔；
[0031]3)当胶体固化后，向外包裹层与H型钢梁所围成的两空腔内浇筑混凝土 ；
[0032]4)当混凝土强度达到设计要求后，将H型钢梁和H型钢柱运抵施工现场，在施工现场用高强螺栓及配套螺母或其他的螺纹连接件将H型钢梁与H型钢柱连接成整体，形成梁端部分约束的H型钢框架节点。
[0033]本梁端部分约束的H型钢框架节点具有结构简单，施工方便的优点，其不仅适用于新建的普通工业民用建筑结构，也可用于此类钢框架的结构加固，有广阔的应用前景。
【权利要求】
1.梁端部分约束的H型钢框架节点，包括端部焊接有端板的H型钢梁和H型钢柱，H型钢梁端部的端板通过螺纹连接件与H型钢柱固定连接，在H型钢柱上位于节点核心区位置焊接有多个横向加劲肋，其特征在于:在H型钢梁靠近梁端的梁段外表面上缠绕有外包裹层，所述外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两独立空腔，在两空腔内浇筑有混凝土。
2.根据权利要求1所述的梁端部分约束的H型钢框架节点，其特征在于:缠绕有外包裹层的梁段的长度为H型钢梁高度的0.5-1倍。
3.根据权利要求1所述的梁端部分约束的H型钢框架节点，其特征在于:缠绕有外包裹层的梁段的上翼缘和下翼缘的内侧面上均设有多个栓钉，多个栓钉均嵌固在混凝土内。
4.根据权利要求1所述的梁端部分约束的H型钢框架节点，其特征在于:所述外包裹层为碳纤维布外包裹层或芳纶纤维布外包裹层。
5.梁端部分约束的H型钢框架节点的施工方法，其特征在于，包括以下施工步骤: 1)在工厂内将端板、栓钉与H型钢梁焊接，栓钉焊接在H型钢梁端部上翼缘和下翼缘的内侧面，端板上按设计要求预留螺栓孔，同时在H型钢柱上焊接横向加劲肋； 2)在H型钢梁梁端预设梁段的上翼缘和下翼缘的外表面上涂抹胶体，然后在该预设梁段上缠绕碳纤维布或芳纶纤维布，在缠绕过程中在碳纤维布或芳纶纤维布的表面上涂抹配套的胶体，缠绕完毕后，形成外包裹层，外包裹层与H型钢梁围成周边封闭的两独立空腔； 3)当胶体固化后，向外包裹层与H型钢梁所围成的两空腔内浇筑混凝土； 4)当混凝土强度达到设计要求后，将H型钢梁和H型钢柱运抵施工现场，在施工现场用螺纹连接件将H型钢梁与H型钢柱连接成整体，形成梁端部分约束的H型钢框架节点。
【文档编号】E04B1/58GK103953123SQ201410203534
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】杨新磊, 王海良, 任权昌, 董鹏 申请人:天津城建大学