一种非正交的H型钢梁-H型钢柱连接节点

一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点
技术领域
1.本实用新型属于土木工程技术领域，特别涉及一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点。


背景技术：

2.在钢结构设计中，结构承受竖向和水平作用力时，梁柱节点的连接方式直接影响着结构的安全性和可靠性，节点在钢框架设计和施工中起着至关重要的作用；为提高节点的耗能能力，通过对震后节点的抗震性能试验研究和有限元分析，提出了加强型、削弱型及端板连接型等新型连接形式的节点形式，上述连接形式虽然对节点的延性有所提高，但在地震作用下，节点域会发生整体破坏，未考虑结构受损后的修复。
3.随着近些年复杂建筑形式的流行，非正交梁柱连接节点被越来越多的采用；非正交节点的力学性能相比于正交节点较为复杂，且现有的节点形式多为正交节点，耗能能力和塑性铰外移能力差，未考虑结构受损后的修复。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，以解决非正交节点的耗能能力及塑性铰外移能力较差的技术问题。
5.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.本实用新型提供了一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，其特征在于，包括h型钢柱及斜梁单元；所述斜梁单元水平设置中在h型钢柱的一侧或两侧，所述斜梁单元的一端与h 型钢柱的翼缘板连接，另一端向h型钢柱的腹板所在平面外延伸；
7.所述斜梁单元包括外伸端板连接件、第一h型钢斜梁段、圆钢管、第二h型钢斜梁段、翼缘连接件及腹板连接件；外伸端板连接件的一端与h型钢柱的翼缘板连接，外伸端板连接件另一端与第一h型钢斜梁段的一端连接，第一h型钢斜梁段的另一端与第二h型钢斜梁段对接；翼缘连接件将第一h型钢斜梁段与第二h型钢斜梁段的翼缘板连接在一起，腹板连接件将第一h型钢斜梁段与第二h型钢斜梁段的腹板板连接在一起；
8.第一h型钢斜梁段的腹板上开设钢管安装孔，圆钢管竖向设置在所述钢管安装孔中；圆钢管的中轴面与第一h型钢斜梁段的腹板重合，且圆钢管的四周与所述钢管安装孔的四周固定连接。
9.进一步的，外伸端板连接件包括连接端板、上连接板及下连接板；所述连接端板竖向设置，并紧贴固定在h型钢柱的翼缘板外侧；所述上连接板与所述下连接板水平平行设置，第一h 型钢斜梁段的梁端置于在所述上连接板与所述下连接板之间；
10.所述上连接板的一端与所述连接端板的外侧面上端垂直固定，所述上连接板的另一端与第一h型钢斜梁段的梁端上翼缘板固定连接；所述下连接板的一端与所述连接端板的外侧面下端垂直固定，所述下连接板的另一端与第一h型钢斜梁段的梁端下翼缘板固定连接。
11.进一步的，外伸端板连接件与h型钢柱1的翼缘板之间采用对拉螺栓固定；对拉螺栓的一端与外伸端板连接件连接，另一端与依次贯穿h型钢柱的两个翼缘板设置，并与远离外伸端板连接件一侧的翼缘板固定。
12.进一步的，h型钢柱的腹板外侧设置有槽钢，槽钢与外伸端板连接件位于同一水平面上；槽钢的腹板与h型钢柱的腹板平行，并与h型钢柱的翼缘板外伸端平齐；槽钢的两侧翼缘分别与h型钢柱的两个翼缘板内侧紧贴设置，对拉螺栓贯穿槽钢的两侧翼缘设置。
13.进一步的，圆钢管的上端面与第一h型钢斜梁段的上翼缘板内侧固定连接，圆钢管的下端面与第一h型钢斜梁段的下翼缘板内侧固定连接；圆钢管的两侧分别与第一h型钢斜梁段的腹板垂直固定。
14.进一步的，翼缘连接件对称设置在第一h型钢斜梁段与第二h型钢斜梁段的上下两侧，翼缘连接件的一端与通过高强螺栓与第一h型钢斜梁段的翼缘板连接，翼缘连接件的另一端通过高强螺栓与第二h型钢斜梁段的翼缘板连接。
15.进一步的，腹板连接件对称设置在第一h型钢斜梁段与第二h型钢斜梁段的腹板两侧，腹板连接件的一端与通过高强螺栓与第一h型钢斜梁段的腹板连接，腹板连接件的另一端通过高强螺栓与第二h型钢斜梁段的腹板连接。
16.进一步的，所述上连接板与第一h型钢斜梁段的梁端上翼缘板之间采用高强螺栓固定；所述下连接板与第一h型钢斜梁段的梁端下翼缘板之间采用高强螺栓固定。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
18.本实用新型提供了一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，将斜梁单元水平设置在h 型钢柱的一侧或两侧，并向h型钢柱的腹板所在平面外延伸，形成非正交的梁柱连接形式，有利于实现多元化的建筑使用需求，提高建筑的使用功能和美观性；同时，通过在第一h型钢斜梁段的腹板上设置圆钢管，利用圆钢管替代原有腹板结构，形成对第一h型钢斜梁段的腹板的削弱，有利于塑性铰外移，使地震作用的塑性变形可控的集中在腹板的削弱区，起到保护节点域的作用，有效提高了节点的耗能能力和延性，具有良好的修复能力。
19.进一步的，外伸端板连接件与h型钢柱之间采用对拉螺栓，并在h型钢柱的腹板处设置槽钢，能够有效抵抗由于第一h型钢斜梁段在平面外的偏斜使h型钢柱发生的轻微扭转和屈服，提高了节点域的刚度及稳定性，有利于避免梁在平面外的倾斜对柱造成的不利影响，提高了节点的稳定性，符合强柱弱梁的设计理念。
20.进一步的，翼缘连接件及腹板连接件与第一h型钢斜梁段和第二h型钢斜梁段连接处均采用高强螺栓连接，便于震后维护和构件更换。
21.进一步的，上连接板及下连接板与第一h型钢斜梁段的翼缘板之间采用高强螺栓连接，便于对塑性变形后的第一h型钢斜梁段进行更换和维护，确保地震后结构的快速修复，成本较低。
附图说明
22.图1为本实用新型所述的连接节点的立体结构示意图；
23.图2为本实用新型所述的连接节点的正视图；
24.图3为本实用新型所述的连接节点的俯视图；
25.图4为本实用新型所述的连接节点的右视图。
26.其中，1h型钢柱，2槽钢，3外伸端板连接件，4对拉螺栓，5第一h型钢斜梁段，6高强螺栓，7圆钢管，8第二h型钢斜梁段，9翼缘连接件，10腹板连接件。
具体实施方式
27.为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.以在h型钢柱的两侧分别设置斜梁单元为例。
29.如附图1-4所示，本实用新型提供了一种非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，包括h 型钢柱1、两个槽钢2及两个斜梁单元，两个斜梁单元水平设置在h型钢柱1的两侧；所述斜梁单元的一端与h型钢柱1的翼缘板连接，另一端向h型钢柱1的腹板所在平面外延伸；两个槽钢2对称设置在h型钢柱1的腹板梁侧，所述槽钢2与所述斜梁单元平齐；所述斜梁单元包括外伸端板连接件3、若干对拉螺栓4、第一h型钢斜梁段5、若干高强螺栓6、圆钢管7、第二h型钢斜梁段8、两个翼缘连接件9及两个腹板连接件10。
30.外伸端板连接件3的一端与h型钢柱1的翼缘板连接，外伸端板连接件3的另一端与第一h型钢斜梁段5的一端连接，第一h型钢斜梁段5的另一端与第二h型钢斜梁段8对接；其中，第一h型钢斜梁段5与第二h型钢斜梁段8的翼缘板之间通过翼缘连接件9连接在一起，第一h型钢斜梁段5与第二h型钢斜梁段8的腹板之间通过腹板连接件10连接在一起；第一h型钢斜梁段5的腹板上开设钢管安装孔，圆钢管7竖向设置在所述钢管安装孔中；其中，圆钢管7的中轴面与第一h型钢斜梁段5的腹板重合，且圆钢管7的四周与所述钢管安装孔的四周固定连接。
31.外伸端板连接件3包括连接端板、上连接板及下连接板；所述连接端板竖向设置，并紧贴固定在h型钢柱1的翼缘板外侧；所述上连接板与所述下连接板水平设置，且上下间隔平行，所述上连接板与所述下连接板之间的竖向间距与第一h型钢斜梁段的高度相匹配；第一h型钢斜梁段5的一端为倾斜端，所述倾斜端与所述连接端板的外侧面垂直紧贴设置，并置于所述上连接板与所述下连接板之间；所述上连接板的一端与所述连接端板的外侧面上端垂直焊接固定，所述上连接板的另一端与第一h型钢斜梁段5的倾斜端上翼缘板固定连接；所述下连接板的一端与所述连接端板的外侧面下端垂直固定，所述下连接板的另一端与第一h型钢斜梁段5的倾斜端下翼缘板固定连接。
32.本实用新型中，所述上连接板与第一h型钢斜梁段5的倾斜端上翼缘板之间采用高强螺栓固6定，所述下连接板与第一h型钢斜两端5的倾斜端下翼缘板之间采用高强螺栓6固定；所述连接端板与h型钢柱1的翼缘板之间采用对拉螺栓4固定；对拉螺栓4的一端与所述连接端板连接，另一端依次贯穿h型钢柱1的两个翼缘板设置，并与另一个斜梁单元中的连接端板固定在一起。
33.槽钢2的腹板与h型钢柱1的腹板平行，并与h型钢柱1的翼缘板外伸端平齐；槽钢2 的两侧翼缘分别与h型钢柱1的两个翼缘板内侧紧贴设置，对拉螺栓4贯穿槽钢2的两侧翼缘设置。
34.第一h型钢斜梁段5的腹板上的钢管安装孔大小与所述圆钢管7的尺寸大小相匹配；其中，圆钢管7的上端面与第一h型钢斜梁段5的上翼缘板内侧焊接固定，圆钢管7的下端
面与第一h型钢斜梁段5的下翼缘板内侧焊接固定；圆钢管7的两侧分别与第一h型钢斜梁段 5的腹板焊接固定。
35.本实用新型中，两个翼缘连接件9分别对称设置在第一h型钢斜梁段5与第二h型钢斜梁段8的上下两侧，翼缘连接件9的一端与通过高强螺栓6与第一h型钢斜梁段5的翼缘板连接，翼缘连接件9的另一端通过高强螺栓6与第二h型钢斜梁段8的翼缘板连接；两个腹板连接件10分别对称设置在第一h型钢斜梁段5与第二h型钢斜梁段8的腹板两侧，腹板连接件10的一端与通过高强螺栓6与第一h型钢斜梁段5的腹板连接，腹板连接件10的另一端通过高强螺栓6与第二h型钢斜梁段8的腹板连接。
36.组装过程：
37.本实用新型所述的非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，各构件之间采用高强螺栓及对拉螺栓连接，能够在施工现场进行组装，组装过程具体如下：
38.在工厂内，将h型钢柱1的翼缘板和槽钢2的翼缘通过焊接固定在一起，并将圆钢管7 焊接固定在第一h型钢斜梁段5的腹板上的钢管安装孔中，以使圆钢管7与第一h型钢斜梁段5的组装；外伸端板连接件3的连接端板、h型钢柱1的翼缘以及槽钢2的翼缘上开设螺栓孔，且所述螺栓孔对应匹配设置，通过对拉螺栓4将外伸端板连接件3的连接端板与焊接好的 h型钢柱1和槽钢2相连；第一h型钢斜梁段5的翼缘板与外伸端板连接件3的上连接板或下连接板上开设匹配的螺栓孔，并将焊接固定的第一h型钢斜梁段5和圆钢管7通过高强螺栓6与外伸端板连接件3的上连接板及下连接端相连；第一h型钢斜梁段5的翼缘板、第二h 型钢斜梁段8的翼缘板和翼缘连接件9的螺栓孔相匹配，第一h型钢斜梁段5的翼缘板、第二h型钢斜梁段8的翼缘板通过高强螺栓6与翼缘连接件9相连；第一h型钢斜梁段5的腹板、第二h型钢斜梁段8的腹板和腹板连接件10的螺栓孔相匹配，第一h型钢斜梁段5的腹板、第二h型钢斜梁段8的腹板通过高强螺栓6与腹板连接件10相连。
39.工作原理：
40.本实用新型所述的非正交的h型钢梁-h型钢柱连接节点，通过使梁在平面外产生预设角度的偏斜，从而使h型钢梁和h型钢柱非正交连接；通过对拉螺栓连接h型钢柱1、槽钢2 和外伸端板连接件3组合连接，可以抵抗由于第一h型钢斜梁段5在平面外的偏斜使柱发生的轻微扭转和屈服，提高了节点域的刚度；利用圆钢管7代替第一h型钢斜梁段5的部分腹板，形成对第一h型钢斜梁段5腹板的削弱，耗能能力提高，在荷载作用下塑性铰外移，塑性变形集中在腹板削弱区域，保护了节点域和其它构件；第一h型钢斜梁段5与外伸端板连接件3、第二h型钢斜梁段8之间通过高强螺栓拼接连接，地震后可快速更换焊接好的第一h 型钢斜梁段5和圆钢管7，保证了地震后结构的快速修复功能。
41.本实用新型中，h型钢柱、槽钢和外伸端板连接件通过对拉螺栓连接在一起，h型钢柱的翼缘办与槽钢的翼缘通过焊接相连；第一h型钢斜梁段的翼缘板通过高强螺栓与外伸端板连接件相连，圆钢管与第一h型钢斜梁段腹板和翼缘板通过焊接连接；第二h型钢斜梁段的翼缘板、第一h型钢斜梁段的翼缘板通过以及翼缘连接件通过高强螺栓连接，第二h型钢斜梁段的腹板、第一h型钢斜梁段的腹板通过以及腹板连接件通过高强螺栓连接；有效解决了传统节点施工困难，抗震性能差，受损后不易修复的问题，提高复杂结构中节点的稳定性。
42.本实用新型所述的非正交的h型钢梁-h型钢柱，h型钢柱与斜梁单元之间采用非正
交的连接形式，有利于实现多元化的建筑使用需求，提高建筑的使用功能和美观性；各构件之间采用螺栓进行连接，槽钢的翼缘焊接和圆钢管的焊接于工厂完成，施工方便，节约工期，提高施工效率，符合“绿色建筑”的发展理念；采用圆钢管代替腹板对第一h型钢斜梁段的腹板进行削弱，提高了节点的耗能能力和延性；采用圆钢管代替腹板对第一h型钢斜梁段的腹板进行削弱，有利于使塑性铰外移，在地震作用下使塑性变形集中发生在第一h型钢斜梁段腹板削弱处，保护了节点域，具有良好的修复能力。
43.本实用新型中，采用外伸端板连接件、对拉螺栓、高强螺栓、翼缘连接件、腹板连接件将 h型钢柱、第一h型钢斜梁段、第二h型钢斜梁段进行拼接，并使荷载作用下构件损伤集中在第一h型钢斜梁段，通过对第一h型钢斜梁段构件进行更换，实现可修复功能；结构简单，容易实现，易于加工，节约成本；在节点域处采用对拉螺栓和槽钢，有利于避免梁在平面外的倾斜对柱造成的不利影响，提高了节点的稳定性。
44.上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。