一种外伸式端板节点的制作方法

本发明属于结构工程钢结构领域，具体涉及一种外伸式端板节点。

背景技术：

随着多高层、超高层建筑的大量兴建，钢结构应用越来越多。结构设计中梁柱节点常采用全焊接或翼缘焊接—腹板螺栓连接，节点区强度、刚度较大。但对于地震及火灾作用下节点区延性、变形能力及安全储备考虑不够充分，存在大震作用下节点断裂破坏导致建筑物破坏、倒塌的隐患，与“大震不倒”的抗震设计原则不符，不具备二次防护能力。如何提高钢结构梁柱节点在地震及火灾作用下的延性、变形能力、耗能能力和节点安全储备是钢结构设计、施工中亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种外伸式端板节点，以提高钢结构连接的安全性和耗能能力。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种外伸式端板节点，包括钢梁、钢柱、角钢、端板及螺栓，所述钢梁为工字型钢梁，所述钢柱为h型钢柱，所述端板焊接在钢梁端部，所述角钢包括l型角钢及顶底角钢，所述l型角钢、顶底角钢及螺栓均为不锈钢材质；所述端板为外伸式端板，所述钢梁腹板与翼缘、端板、钢柱翼缘及角钢上对应设有用于穿过螺栓的螺栓孔，所述l型角钢设置在钢梁腹板与端板间，l型角钢一边通过螺栓与钢梁腹板连接，另一边通过螺栓与端板及钢柱翼缘相连接；所述顶底角钢有两个，对应设置在钢梁翼缘两侧，各顶底角钢的一边通过螺栓与钢梁翼缘连接，另一边通过螺栓与端板及钢柱翼缘相连接。

进一步，所述工字型钢梁由钢板焊接而成。

进一步，所述工字型钢梁为轧制型钢。

进一步，所述h型钢柱由钢板焊接而成。

进一步，所述h型钢柱为轧制型钢。

进一步，所述螺栓为高强不锈钢螺栓。

本发明的有益效果在于：

(1)能够有效保障结构系统的安全性和整体性，增加了钢连接区域的延性、抗火能力和耗能能力。

(2)该节点包括两种连接类型(半刚性连接和柔性连接)，同时具备两种破坏机理，允许梁端端板在极端荷载工况中发生破坏，由柔性连接提供较好变形能力和耐火极限。

(3)采用装配式钢结构连接，构件在工厂预制，制作质量高，可实现现场快速装配，节省工期。

该装配式钢结构刚度大、结构稳定性好，连接受力性能优越，可用于钢结构抗火体系和高烈度地震区高层钢结构建筑中，具有较为广阔的应用前景。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为钢梁的结构示意图；

图3为钢柱的结构示意图；

图4为l型角钢的结构示意图；

图5为顶底角钢的结构示意图；

图6为端板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明中的外伸式端板节点，包括钢梁1、钢柱2、角钢、端板4及螺栓5，所述钢梁1为工字型钢梁，所述钢柱2为h型钢柱，所述端板4焊接在钢梁1端部，所述端板4为外伸式端板，所述角钢包括l型角钢3及顶底角钢7，所述l型角钢3、顶底角钢7及螺栓5均为不锈钢材质；所述钢梁1腹板与翼缘、端板4、钢柱2翼缘及角钢上对应设有用于穿过螺栓的螺栓孔6，所述l型角钢3设置在钢梁1腹板与端板4间，l型角钢3一边通过螺栓5与钢梁1腹板连接，另一边通过螺栓5与端板4及钢柱2翼缘相连接；所述顶底角钢7有两个，对应设置在钢梁1翼缘两侧，各顶底角钢7的一边通过螺栓5与钢梁1翼缘连接，另一边通过螺栓5与端板4及钢柱2翼缘相连接。

本发明中，钢梁1与端板4间既有焊接，又有通过不锈钢l型角钢、不锈钢顶底角钢及不锈钢螺栓的二次连接，钢梁1与钢柱2间则对应通过不锈钢螺栓、焊接端板及两种角钢连接起来。一方面，工字型钢梁1与h型钢柱2的连接方式采用了两种不同钢材材料，包括普通钢材(钢梁、钢柱及端板)和耐火性不锈钢材料(角钢及螺栓)，从而增强了钢连接的变形能力和耐火能力。另一方面，工字型钢梁1与h型钢柱2的连接方式采用了组合钢连接类型，包括半刚性连接和柔性连接两种连接类型，同时具备两种破坏机理。

该连接方式克服了传统节点在高温作用下因焊缝残余应力和热影响区域影响发生钢板连接处开裂现象；由于角钢3及螺栓5为不锈钢材质，增强了钢连接区域的延性和鲁棒性，使得在火灾作用下，节点端板即使发生破坏也拥有足够的延性转换受力机理形成二次防护能力，即在钢梁两端形成塑性铰，大大提高了工字型钢梁的协同变形能力，形成悬链性效应保证结构不会发生连续性倒塌；即保障了连接节点在端板焊缝区域发生破坏后，连接节点仍以铰接的形式继续工作。该钢结构连接节点也可以用于抗震区域，利用不锈钢角钢优异的延性、变形能力和二次防护机理，在地震荷载或者往复荷载作用下耗散多余能量，保障结构的安全性和整体性。

本发明中的工字型钢梁及h型钢柱可由钢板焊接而成，也可采用轧制型钢。可在现场直接安装，施工速度较快且构件制作质量高。

优选的，螺栓为高强不锈钢螺栓，可进一步改善螺栓性能。

本实施例中工字型钢梁及h型钢柱均由钢板焊接而成，其装配程序如下：

a.在工厂用钢板焊接成工字型钢梁1，并在钢梁腹板及翼缘上开螺栓孔6；

b.在工厂用钢板焊接成h型钢柱2，并在钢柱翼緣上开螺栓孔，螺栓孔直径和位置与工字型钢梁端板上的螺栓孔保持一致；

c.在工厂切割矩形端板4一块，并在端板上开螺栓孔，螺栓孔位置及直径与h型钢柱上螺栓孔保持一致；将端板4焊接于工字型钢梁1开孔侧一端，并将其中心对齐；

d.在工厂制作不锈钢l型角钢3及顶底角钢7，并在l型角钢3及顶底角钢7上开螺栓孔，螺栓孔位置及直径分别与钢柱翼緣及钢梁腹板、钢梁翼缘上的螺栓孔位置及大小保持一致；

e.用不锈钢螺栓5分别连接不锈钢l型角钢3、顶底角钢7、外伸式端板4和h型钢柱翼緣，并连接钢梁腹板与翼缘。

总的来说，该节点克服了传统节点在火灾及和地震作用下焊缝连接区域容易发生破坏的不足，通过采用两种不同钢材和两种破坏机理模式，互相补充，保障了钢结构体系的整体性和完整性，可用于抗火和高烈度地震区钢结构体系中；通过l型角钢及顶底角钢对钢梁及外伸式端板进行二次连接以及节点形式上改变，大幅度提高了该节点的抗弯承载能力和刚度，可做刚接节点假定。采用现场装配式施工方法，还有助于节省工期。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种外伸式端板节点，属于结构工程钢结构领域。本发明中，钢梁与端板间既有焊接，又有通过不锈钢L型角钢、顶底角钢及不锈钢螺栓的二次连接，钢梁与钢柱间则对应通过不锈钢螺栓、焊接端板及两种不锈钢角钢连接起来。该连接方式克服了传统节点在高温作用下因焊缝残余应力和热影响区域影响发生钢板连接处开裂现象；增强了钢连接区域的延性和鲁棒性，使得在火灾作用下，节点端板即使发生破坏也拥有足够的延性转换受力机理形成二次防护能力；该连接节点也可以用于抗震区域，利用不锈钢角钢优异的延性、变形能力和二次防护机理，在地震荷载或者往复荷载作用下耗散多余能量，保障了结构的安全性和整体性。

技术研发人员：胡鹰;徐谭楚民;张川;崔佳
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2017.06.14
技术公布日：2017.08.22