一种采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点的制作方法

本发明属于钢结构连接技术领域，具体涉及一种采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点。

背景技术：

钢管柱的截面为封闭截面，其与钢梁的连接比开口截面梁柱连接要更加复杂。需在钢管壁上开设临时手孔，以安装内部螺母，螺栓安装完成后，需现场焊接，将临时手孔封闭，传统的做法复杂，开设临时手孔不仅会削弱构件强度，还会增加现场的焊接量。为了减少施工现场的焊接量，增大钢结构的装配化程度，可以在此类连接中采用单面连接螺栓，实现单边装配连接节点。

单面连接螺栓是指只需要在被连接件的一侧操作就可以完成装配的紧固件，广泛用于建筑混凝土结构和钢结构中封闭截面构件的连接。目前常用的单面连接螺栓为膨胀螺栓。但膨胀螺栓的构造复杂，安装时需要很大的扭矩把大扩头拧进套管内，而且使用膨胀螺栓不可避免的对周围的结构产生很大的挤压，甚至造成破坏，影响结构的安全。热熔钻孔螺栓是通过热熔钻孔形成带有内螺纹的孔，通过外螺栓直接拧入完成紧固安装，该种连接螺栓的强度主要取决于螺栓从孔中的抗拔强度，螺栓孔制作复杂，要求精度高，而连接强度难以保证。相比而言，插销螺栓有很多优点，应当推广应用。

插销螺栓是指螺栓柱内存在插销，当插销螺栓穿入螺栓孔定位后，插销从螺杆内弹出，顶在螺栓孔的内侧，在钢管柱内锚固螺杆，通过在钢管的外侧旋紧螺母即可完成连接。相比于膨胀螺栓，插销螺栓构造简单，安装使用快捷方便，不但可以在连接件的内侧形成可靠的锚固，而且还不会对结构造成损害。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种构造简单，连接牢固，安装使用快捷方便的采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点，包括钢管柱和钢梁，所述钢梁端部固定连接端板，所述端板与钢管柱对应位置处设有预制螺栓孔，所述预制螺栓孔内穿设紧固有单面连接螺栓，所述单面连接螺栓包括螺栓柱，所述螺栓柱一端具有螺纹，螺栓柱另一端设有开槽，所述开槽内可转动连接有限位件，所述限位件一端与阻碍限位件进行转动的卡止部件相配合，所述限位件的另一端与螺栓柱之间连接有弹出部件，限位件转动前，由卡止部件限制限位件完全嵌入开槽内，松开卡止部件后弹出部件将限位件弹出转动，限位件凸出开槽，以锁紧钢管柱。

进一步的，所述开槽为L形，所述开槽具有与限位件相配合的开槽垂直限位面和开槽水平限位面；将开槽设置成带有垂直限位面和水平限位面的L形，可以在限位件转动前和转动后都起到限位作用，更好的控制限位件可完全嵌入开槽内以方便螺栓柱穿入连接孔内，也可以更好的控制限位件凸出开槽后与钢管柱更可靠的配合，使钢管柱和钢梁的锁紧连接更加方便可靠。

进一步的，所述限位件为与开槽形状相匹配的L形，所述限位件具有与开槽垂直限位面相配合的转动垂直限位面，限位件还具有与开槽水平限位面相配合的转动水平限位面；使限位件的形状与开槽相配合，限位件和开槽之间也具有相互配合的限位面，可以更好的实现开槽对限位件的限位。

进一步的，所述限位件还具有与钢管柱侧面配合的紧固卡合面；紧固卡合面可以与钢管柱侧面紧密配合，通过该紧固卡合面，限位件将钢管柱和钢梁紧固连接。

优选的，所述限位件的与转动水平限位面连接的第一侧面为弧面或斜面，所述第一侧面与紧固卡合面连接；将限位件的第一侧面设置为弧面或斜面，可以防止螺栓柱在穿越螺栓孔时被卡住。

进一步优选的，所述限位件的与紧固卡合面连接的第二侧面为弧面或斜面；在限位件转动时，防止限位件与螺栓柱产生干涉。

进一步的，所述螺栓柱具有螺纹的一端内部设有与开槽连通的槽孔，所述卡止部件穿设于所述槽孔内；将卡止部件设置在螺栓柱内部与开槽连通的槽孔内，可以很好的固定卡止部件的位置，卡止部件与限位件配合后，抽动卡止部件即可实现限位件的转动，方便操作。

进一步的，所述限位件与卡止部件配合的一端设有凹槽，限位件转动前所述凹槽与卡止部件相卡合；限位件通过凹槽与卡止部件配合，构造简单，卡止部件插入该凹槽内可以方便可靠的限制限位件不进行转动。

所述限位件通过转轴与螺栓柱可旋转连接，所述转轴垂直开槽设置；既可以将限位件固定位置，又可以让限位件绕该转轴处旋转。

所述限位件的宽度与开槽宽度相配，所述限位件的长度小于开槽长度；限位件的宽度和开槽宽度相配，可以使螺栓柱在穿入螺栓孔内时，避免限位件因凸出开槽而卡在螺栓孔处，造成连接困难，也避免了因此而造成对螺栓孔的破坏，使螺栓柱螺纹处与螺栓孔连接时不够稳固可靠。

所述螺栓柱具有螺纹的一端配合有垫片和紧固螺母；通过垫片和紧固螺母将钢管柱和钢梁的连接锁紧。

本发明的工作原理为：

使用单面连接螺栓连接钢管柱和钢梁时，先由卡止部件限制限位件不能转动，此时限位件完全嵌入开槽内，将螺栓柱穿入钢管柱和端板的预制螺栓孔内，然后将卡止部件抽出，则弹出部件即时将限位件弹出转动，限位件凸出开槽，将钢管柱卡合，再在螺栓柱的螺纹端旋紧螺母完成钢管柱和钢梁的紧固连接。

本发明的有益效果为：

1.本发明采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点，构造简单、连接牢固、安装使用快捷方便、是十分理想的连接节点。

2.本发明在现场安装就位后，在预制螺栓孔内插入单面连接螺栓，直接从外侧旋紧螺母即可完成节点的装配，避免了在钢管柱的柱壁上开设安装孔，将手伸入钢管柱内部操作，实现了单边连接，施工现场无需焊接，装配化程度更高。

3.本发明中单面连接螺栓采用了弹出部件弹出限位件，并设卡止部件作弹出开关。弹出便捷，控制简单，固定方便。

4.本发明中单面连接螺栓的限位件定位后其前端顶在螺栓柱上，而不是完全通过转轴传力，强度更高，连接更安全。

附图说明

图1为本发明钢管柱与钢梁端板连接节点的结构示意图；

图2为本发明钢管柱与钢梁端板连接节点的水平剖面图；

图3为采用普通螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点的结构及安装示意图；

图4为本发明中单面连接螺栓的剖面图；

图5为本发明中单面连接螺栓拔出限位件后定位的剖面图；

图6为本发明中单面连接螺栓的分解结构示意图；

图中，1为螺栓柱，11为螺纹段，12为开槽，121开槽垂直限位面，122开槽水平限位面，13为卡止部件，2为螺母，3为平垫片，4为限位件，41为弹簧，42为转轴，5转动垂直限位面，6转动水平限位面，7紧固卡合面，8第一侧面，9第二侧面，10凹槽，11为矩形钢管柱，12为临时手孔，13为H型钢梁，14为端板，15为单面连接螺栓，16为普通螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，一种采用单面连接螺栓的钢管柱与钢梁端板连接节点，包括：矩形钢管柱11，H型钢梁13，端板14和插销螺栓15。矩形钢管柱11在柱壁节点处开设预制螺栓孔。H型钢梁13梁端焊接端板14，并在端板14上预制螺栓孔。单面连接螺栓41插入矩形钢管柱11和端板14上的预制螺栓孔内，施工现场安装就位后，插销螺栓前端的插销旋出，在钢管柱内形成锚固，从外侧旋紧螺母完成单边连接节点的装配，无需在钢管柱内连接螺母，连接实施更方便。

H型钢梁13的焊接端板14可为外伸端板，平端板和柔性端板。

本发明的钢管柱为矩形钢管或内部浇筑混凝土，型钢矩形钢管混凝土柱。

如图4-图6所示，单面连接螺栓，按本发明背景技术处的定义，该螺栓属于插销螺栓，该螺栓结构中的限位件为插销。该单面连接螺栓包括：螺栓柱1、螺母2、平垫片3和限位件4。螺栓柱1的前端设有开槽12，开槽12内转动连接限位件4，螺栓柱1的后端为螺纹段11，螺纹段11上套有平垫片3和螺母2。

开槽12可以为径向通槽，也可以设置为径向非通槽，只要保证限位件4转动后可伸出开槽12外部能够卡住钢管柱即可。

矩形钢管柱11和端板14上的预制螺栓孔直径稍大于螺栓柱1直径，便于装配。

螺栓柱1前端的开槽12要与限位件4形状相适应，开槽12为L形，开槽12未贯穿整个螺栓柱1前端，其中螺栓柱前端保留的部分可以参与传力，也可以作为弹开部件的支点。

螺栓柱1后端内部开设直通开槽12的槽孔，槽孔贯穿螺栓柱后端，槽孔内设置卡止部件13顶进限位件4的凹槽内，作为限位件4转动的开关。卡止部件13可以采用长条形小圆柱体。限位件4的前端设有弹开部件，本发明中选用弹簧41，也可以是其他能起到弹开作用的弹性元件等，限位件4和弹簧41之间通过点焊或卡扣连接。限位件4通过转轴42与螺栓柱1相连，并通过弹簧41弹出并固定限位件4的位置。弹簧41的一端固定在限位件4前端的一个侧面上，限位件4装进开槽12后，弹簧41的另一端顶在开槽12前端保留的部分。弹簧41也可以替换成橡胶等其他具有弹性的部件。

作为限位件4的开关的卡止件也可以设置为在螺栓柱1外部套设的活动套，单面连接螺栓穿入螺栓孔前，活动套卡套在限位件4的外部，在单面连接螺栓穿入螺栓孔时，活动套可以被钢管柱和钢梁阻拦而与限位件分离，限位件4在穿出螺栓孔时则可以弹开起到卡止作用。活动套可以采用软性材质，如橡胶、塑料等。

限位件4的形状为L形，限位件4后端设有凹槽10，卡止部件13可以顶进凹槽10控制限位件4的弹出定位。

开槽12具有与限位件4相配合的开槽垂直限位面121和开槽水平限位面122，限位件4具有与开槽垂直限位面121相配合的转动垂直限位面5，限位件4还具有与开槽水平限位面122相配合的转动水平限位面6，将开槽和限位件设置成带有垂直限位面和水平限位面的L形，可以在限位件转动前和转动后都起到限位作用，更好的控制限位件可完全嵌入开槽内以方便螺栓柱穿入连接孔内，也可以更好的控制限位件凸出开槽后与钢管柱更可靠的配合，使钢管柱和钢梁的锁紧连接更加方便可靠。

限位件4还具有与钢管柱侧面配合的紧固卡合面7，限位件4的与转动水平限位面6连接的第一侧面8为弧面或斜面，即限位件4前端的外侧为光滑的圆弧段，第一侧面8与紧固卡合面7连接，可以防止插销螺栓在穿越螺栓孔时被卡住，方便穿孔。限位件4的与紧固卡合面连7接的第二侧面9为弧面或斜面；在限位件转动时，防止限位件与螺栓柱产生干涉。

限位件4的宽度与开槽12宽度相配，限位件4的长度小于开槽12长度(图中沿螺栓柱的轴向即为长度方向，螺栓柱的径向为宽度方向)；限位件的宽度和开槽宽度相配，可以使螺栓柱在穿入螺栓孔内时，避免限位件因凸出开槽而卡在螺栓孔处，造成连接困难，也避免了因此而造成对螺栓孔的破坏，使螺栓柱螺纹处与螺栓孔连接时不够稳固可靠。

本发明转轴42可以做的很细，从而减少了开孔对螺栓柱截面强度的削弱。本发明螺栓制作和安装使用快捷方便，结构简单，螺栓柱的直径前后一致，降低了对钻孔扩孔的要求，广泛适用于钢结构中的单面连接。

如图1、图3所示，本发明单面连接螺栓连接节点和普通螺栓连接节点的结构及安装方式对比，单面连接螺栓连接节点安装时，在矩形钢管柱11和端板14上的预制螺栓孔内插入单面连接螺栓15，插入后拔出螺栓柱1后端的卡止部件13，限位件4不受卡止部件13的限位力，弹簧41把限位件4弹出定位，然后从连接外侧拧紧螺母2完成节点装配。普通螺栓连接节点安装时，在矩形钢管柱11和端板14上的螺栓孔内插入普通螺栓16，需要工人通过柱壁临时手孔12伸入柱内拧紧螺母完成节点装配。由此可见，单面连接螺栓连接节点相比于普通螺栓连接节点直接在节点外侧拧紧螺母即可完成装配，连接方便，实现了单边连接，提高了连接装配效率，施工现场无需焊接，并且避免了柱壁开设临时手孔，减少了开孔对柱强度的削弱。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。