一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的制作方法

本发明属于钢结构技术领域，更具体地说，是涉及一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点。

背景技术：

在传统的钢结构住宅中，由于墙体厚度尺寸一般较小，框架柱通常采用矩形钢管混凝土柱或者异形柱，以保证框架柱可以包裹在墙体内部。由于钢管柱截面较小，为了保证混凝土浇筑密实，框架柱与钢梁的连接一般采用侧板加强型节点。侧板加强型节点由于其受力机理明确，构造简单，施工方便等优点在多层及高层钢结构住宅中得到了广泛的应用。但是，传统侧板加强型节点在钢梁翼缘板处、钢梁翼缘板与侧板间的对接焊缝处在强震作用下由于应力集中及焊缝质量缺陷易引起撕裂问题；另外，传统侧板加强型节点存在侧板的边角突出钢梁翼缘的问题，上侧板突出钢梁上翼缘，导致楼板布置困难；下侧板突出钢梁下翼缘，造成室内凸角，影响居住舒适度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点，旨在解决上述现有技术中的问题，消除框架柱与钢梁连接结构中焊缝质量缺陷和应力集中引起的撕裂，以及钢梁翼缘处的凸角。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点，包括竖向设置的矩形钢管混凝土柱、水平设置在同一水平面内的h型钢梁和连接部；

所述h型钢梁的数量为四根，垂直连接于所述矩形钢管混凝土柱的四个侧面上；所述连接部固定围设于所述矩形钢管混凝土柱的侧面上且呈十字状，所述连接部的四个伸出端分别与所述h型钢梁的一端固定连接；

所述连接部包括与所述矩形钢管混凝土柱的侧面垂直固定连接的连接角钢和沿所述连接角钢的长度方向设置且与所述连接角钢固定连接的连接短梁，所述h型钢梁与所述连接短梁固定连接；

所述连接角钢包括第一角钢和第二角钢，所述第一角钢的横向肢被部分切除并围设于所述矩形钢管混凝土柱的棱角处，所述第二角钢固定连接于所述第一角钢的竖向肢的外侧面上。

进一步地，所述第一角钢的横向肢的一个端面和所述第一角钢的竖向肢的内侧面同时与所述矩形钢管混凝土柱的相邻两侧面贴紧，所述第一角钢的竖向肢和横向肢分别与所述矩形钢管混凝土柱的侧面通过焊接固定连接。

进一步地，所述连接短梁的数量为四根，每根所述连接短梁与四根所述第一角钢或所述第二角钢固定连接，所述第一角钢的数量为八根，所述第二角钢的数量为八根。

进一步地，所述矩形钢管混凝土柱的横截面包括长边和短边，所述长边对应的侧面与所述第一角钢的竖向肢的内侧面贴紧且固定连接，所述短边对应的侧面与所述第一角钢的横向肢的端面贴紧且固定连接。

进一步地，所述第二角钢的一端与所述第一角钢的竖向肢的外侧面采用对接焊缝垂直固定连接。

进一步地，所述连接短梁包括水平设置的两个短梁翼缘板和垂直连接于两个所述短梁翼缘板之间的短梁腹板，所述短梁翼缘板两侧与所述连接角钢的横向肢通过角焊缝固定连接，所述短梁翼缘板端部与所述矩形钢管混凝土柱通过对接焊缝固定连接。

进一步地，所述短梁翼缘板与所述连接角钢的横向肢焊接之处为楔形，焊缝沿所述短梁翼缘板上的斜边分布；所述短梁翼缘板的端面与所述矩形钢管混凝土柱通过对接焊缝固定连接。

进一步地，所述短梁腹板与所述h型钢梁的腹板通过高强螺栓紧固连接。

进一步地，所述h型钢梁的宽度与所述短边长度相等，所述h型钢梁与所述矩形钢管混凝土柱对正设置，所述h型钢梁的腹板与所述连接短梁的连接端伸出所述h型钢梁的翼缘板之外，所述短梁腹板与所述h型钢梁的腹板上设有相互对正的用于供所述高强螺栓穿过的通孔。

进一步地，所述短梁翼缘板与所述h型钢梁的翼缘板通过焊接固定连接。

本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的有益效果在于：传统侧板加强型节点中钢梁翼缘板与侧板间的对接焊缝由第一角钢的转角代替，能够明显降低节点抗震性能对对接焊缝质量的依赖；同时第一角钢替代传统侧板加强型节点中的侧板，消除了侧板的边角在h型钢梁端部的翼缘板处形成的凸角，解决了因凸角导致的楼板布置困难和居住舒适度降低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的整体结构组成示意图；

图2为连接角钢设置于矩形钢管混凝土柱侧面的示意图；

图3为第一角钢的结构示意图；

图4为连接短梁的结构示意图；

图5为短梁腹板与h型钢梁的腹板连接处的剖面示意图；

图6为h型钢梁与连接短梁连接端的结构示意图。

图中：1、矩形钢管混凝土柱，2、h型钢梁，3、连接短梁，3a、短梁翼缘板，3b、短梁腹板，41、第一角钢，42、第二角钢，5、高强螺栓。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图3，现对本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点进行说明。所述一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点，包括竖向设置的矩形钢管混凝土柱1、水平设置在同一水平面内的h型钢梁2和连接部；矩形钢管混凝土柱1属于现有技术中的钢管混凝土，是在矩形钢管中灌入混凝土并捣实，以加大矩形钢管的强度和刚度的一种组合结构；h型钢梁为h型钢，具有上下翼缘和腹板。

h型钢梁2的数量为四根，垂直连接于矩形钢管混凝土柱1的四个侧面上；所述连接部固定围设于矩形钢管混凝土柱1的侧面上且呈十字状，所述连接部的四个伸出端分别与h型钢梁2的一端固定连接；矩形钢管混凝土柱1从所述连接部的中心穿过，并与所述连接部固定连接，h型钢梁2通过连接部与矩形钢管混凝土柱1固定连接。

所述连接部包括与矩形钢管混凝土柱1的侧面垂直固定连接的连接角钢和沿所述连接角钢的长度方向设置且与所述连接角钢固定连接的连接短梁3，h型钢梁2与连接短梁3固定连接；在矩形钢管混凝土柱1与h型钢梁2的连接中，矩形钢管混凝土柱1首先与连接角钢固定连接，连接角钢再与连接短梁3固定连接，连接短梁3与h型钢梁2固定连接。

所述连接角钢包括第一角钢41和第二角钢42，第一角钢41的横向肢被部分切除并围设于矩形钢管混凝土柱1的棱角处，第二角钢42固定连接于第一角钢41的竖向肢的外侧面上；角钢由相互垂直的两个条状钢板组成，在本节点中将水平的条状钢板称为横向肢，将竖直的条状钢板称为竖向肢，在横向肢与竖向肢组成的拐角中，将拐角内侧的面称为横向肢和竖向肢的内侧面，对应的称另外一侧的面为外侧面；第一角钢41包含两种结构，一种结构如图3所示，另一种结构与图3中的结构互为镜像，两者结构类似且功用相同，故统一称其为第一角钢。第一角钢41的横向肢被部分切除，因此第一角钢41的竖向肢内侧和横向肢的一个端面能够围成一个直角空间，四个第一角钢41分别围设在矩形钢管混凝土柱1的四个棱角上便可将矩形钢管混凝土柱1围住。

本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的有益效果在于：传统侧板加强型节点中钢梁翼缘板与侧板间的对接焊缝由第一角钢41的转角代替，相比侧板加强型节点，能够明显降低节点抗震性能对对接焊缝质量的依赖，尤其适用于钢结构住宅中钢梁宽度与钢管柱短边同宽的构件截面形式；同时第一角钢41替代传统侧板加强型节点中的侧板，消除了侧板的边角在h型钢梁2端部的翼缘板处形成的凸角，解决了因凸角导致的楼板布置困难和居住舒适度降低的问题。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，第一角钢41的横向肢的一个端面和第一角钢41的竖向肢的内侧面同时与矩形钢管混凝土柱1的相邻两侧面贴紧，第一角钢41无缝围设于矩形钢管混凝土柱1的棱角上，第一角钢41的竖向肢和横向肢分别与矩形钢管混凝土柱1的侧面通过焊接固定连接。焊缝位置位于第一角钢41的竖向肢的内侧面与矩形钢管混凝土柱1的侧面重合的三个边沿以及横向肢的外侧面与矩形钢管混凝土柱1的侧面垂直相交之处。通过焊接能够保证第一角钢41牢固的与矩形钢管混凝土柱1固定连接。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，连接短梁3的数量为四根，与h型钢梁2的数量对应；每根连接短梁3与四根第一角钢41或第二角钢42固定连接，两根连接短梁3连接于第一角钢41上，两根连接短梁3连接于第二角钢42上；第一角钢41的数量为八根，第二角钢42的数量为八根，第一角钢41和第二角钢42设置在连接短梁3的四个端角处。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，矩形钢管混凝土柱1的横截面包括长边和短边，即矩形钢管混凝土柱1的截面为不等边矩形；所述长边对应的侧面与第一角钢41的竖向肢的内侧面贴紧且固定连接，所述短边对应的侧面与第一角钢41的横向肢的端面贴紧且固定连接，即第一角钢41的竖向肢设置于所述长边对应的侧面上，与矩形钢管混凝土柱1的侧面重合部分的第一角钢41的竖向肢具有足够长度，从而保证焊缝具有足够长度，第一角钢41与矩形钢管混凝土柱1之间具有足够的焊接强度。

进一步地，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，第二角钢42的一端与第一角钢41的竖向肢的外侧面采用对接焊缝垂直固定连接。通过对接焊缝保证第二角钢42牢固的与第一角钢41固定连接。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，连接短梁3包括水平设置的两个短梁翼缘板3a和垂直连接于两个短梁翼缘板3a之间的短梁腹板3b，短梁翼缘板3a的两侧与连接角钢的横向肢通过角焊缝固定连接，短梁翼缘板3a的端部与矩形钢管混凝土柱1通过对接焊缝固定连接。连接短梁3的结构形式与h型钢类似。短梁翼缘板3a与连接角钢的横向肢焊接连接，保证连接短梁3牢固的与连接角钢固定连接。

进一步地，参阅图1及图4，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，短梁翼缘板3a与连接角钢的横向肢焊接之处为楔形，焊缝沿所述短梁翼缘板上的斜边分布。短梁翼缘板3a上的楔形结构，即短梁翼缘板3a的端角被切除一块三角形后形成的结构，焊缝位置位于楔形结构的斜边与连接角钢横向肢的外侧面相交之处。现有的研究成果表明短梁翼缘板3a上的应力分布呈现外侧大中间小的状态，对短梁翼缘板3a进行楔形化处理切除了短梁翼缘板3a的部分外侧部位，减小了短梁翼缘板3a上的应力；同时楔形结构中的斜边提供了短梁翼缘板3a与连接角钢横向肢上侧面的理想的焊接位置，保证短梁翼缘板3a与连接角钢的焊接牢固可靠。称短梁翼缘板3a位于短梁腹板3b一侧的表面为内表面，另外一侧的表面为外表面，一般的，连接角钢横向肢的外侧面与短梁翼缘板3a的内表面贴紧。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，短梁腹板3a与h型钢梁2的腹板通过高强螺栓5紧固连接。在地震中，焊接节点容易因脆断而被破坏，螺栓连接能够增大节点的抗震性能。

进一步地，请参阅图4至图6，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，h型钢梁2的宽度与所述短边长度相等，h型钢梁2与所述矩形钢管混凝土柱1对正设置，h型钢梁2的腹板与连接短梁3的连接端伸出h型钢梁2的翼缘板之外，短梁腹板3b与h型钢梁2的腹板上设有相互对正的用于供高强螺栓5穿过的通孔。h型钢梁2的腹板位于h型钢梁2的翼缘板的中线处，h型钢梁2的翼缘板与短梁翼缘板3a宽度一致且端面对正重合。h型钢梁2的腹板与短梁腹板3b通过设置的相互对正的通孔设置高强螺栓5，因此短梁腹板3b不能在短梁翼缘板3a的中线处，否则h型钢梁2的腹板与短梁腹板3b无法相互重合，从而无法设置相互对正的通孔。h型钢梁2的腹板因需要与短梁腹板3b连接，因此，如图6所示，h型钢梁2的腹板需要伸出h型钢梁2的翼缘板之外，因此长度大于h型钢梁2的翼缘板。一般的，h型钢梁2的翼缘板与短梁翼缘板3a宽度一致且端面对正重合；同时，h型钢梁2与矩形钢管混凝土柱1对正，h型钢梁2的腹板处于整体结构的对称平面处，因此，如图4所示，短梁腹板3b不在对称平面处，需要偏离对称平面设置。

进一步地，作为本发明提供的一种装配式矩形钢管混凝土柱-钢梁加强型节点的一种具体实施方式，短梁翼缘板3a与h型钢梁2的翼缘板通过焊接固定连接，焊缝位置位于短梁翼缘板3a与h型钢梁2的翼缘板的相接之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。