钢结构梁柱耗能铰接节点、钢结构连体结构及施工方法与流程

本发明属于建筑施工，具体涉及一种钢结构梁柱耗能铰接节点、钢结构连体结构及施工方法。

背景技术：

1、目前，大跨度钢结构连廊跨越两幢高层建筑的结构形式运用越来越广泛，通常将这种结构称为连体结构。此结构形式的优势在于，连体结构的连接体能为两高层塔楼提供一定的连接刚度，同时，可以满足建筑造型和功能上的要求。另一方面，此结构形式的问题在于，由于两幢主体结构基础沉降差异、混凝土徐变和收缩差异而导致的连接体层标高发生不同变化，会造成连体结构产生附加内力。

2、在现有规范中，连体结构的连接体与主体结构的连接节点一般采用钢结构梁柱铰接节点。常见的钢结构梁柱铰接节点一般是将梁的腹板与柱翼缘或腹板采用角钢或端板通过高强度螺栓相连；或将梁简支于设置在柱的支托或顶板上，采用焊接或高强度螺栓连接。这些连接方式无法提供足够的刚度，节点只能传递梁端的剪力，而不能传递梁端弯矩或只能传递少量弯矩。

3、结构基础沉降、混凝土徐变和收缩均为随时间不断发展的变量，在规范常见的梁柱铰接节点连接情况下，连体结构因上述原因产生的附加内力无法释放，且会随着时间不断增加，这会影响连接体(比如钢结构连廊)的使用寿命和塔楼主体结构的安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种钢结构梁柱耗能铰接节点、钢结构连体结构及施工方法，钢结构梁柱耗能铰接节点设置在连接体的两端，使连体结构在连接体两端标高不一致的情况下，也不会产生附加内力，从而延长连体结构的使用寿命和保证主体结构的安全性。

2、第一方面，本发明提供一种钢结构梁柱耗能铰接节点，包括：

3、第一连接件，固定设置在钢柱一侧，所述第一连接件上设置有第一支撑孔；

4、第二连接件，横向穿插于钢梁的安装孔，且与所述钢梁活动连接，用于支撑所述钢梁，所述第二连接件穿插在所述第一支撑孔内，且与所述第一支撑孔的孔壁保持径向间距；以及

5、耗能连接件，连接于所述第一连接件和第二连接件之间。

6、进一步地，所述耗能连接件包括多个耗能单元，多个耗能单元沿所述第一支撑孔的周向分布，包围在所述第二连接件的周围；每个所述耗能单元的两端分别与所述第一连接件和所述第二连接件连接。

7、通过将多个耗能单元沿第一支撑孔周向分布，包围第二连接件，实现第一连接件与第二连接件的耗能连接，提升了铰接节点的耗能效果。

8、进一步地，每个所述耗能单元包括第一顶板、第二顶板以及连接于所述第一顶板和所述第二顶板之间的至少一个弹簧；所述第一顶板与所述第一连接件固定连接，所述第二顶板与所述第二连接件固定连接。

9、进一步地，所述耗能单元还包括导向限位组件，所述导向限位组件为长度可调结构，设置在所述弹簧内，用于限制所述弹簧的形变量。

10、通过导向限位组件引导弹簧的形变方向以及限制弹簧的形变量，保证了弹簧的压缩变形效果。

11、进一步地，所述导向限位组件包括相配合的活塞杆和活塞套筒；所述活塞套筒与所述第一顶板连接，所述活塞杆与所述第二顶板连接。

12、进一步地，所述第二连接件包括轴销和限位环；所述限位环设置在所述第一支撑孔内，且与所述第一支撑孔的孔壁保持径向间距，所述耗能连接件连接于所述第一连接件和所述限位环之间；所述轴销穿插在所述限位环和所述钢梁的安装孔内。

13、通过限位环套装在轴销外，利用限位环连接耗能连接件，避免轴销直接与耗能连接件接触，而轴销沿限位环任意径向方向的位移都可通过限位环传递至耗能连接件，提升了铰接节点的耗能效果以及连接质量。

14、进一步地，所述第二连接件还包括紧固件，设置在所述轴销的两端。

15、通过紧固件可限制钢梁与轴销的沿轴销轴向的最大位移量，避免钢梁与轴销分离，保证连接质量。

16、进一步地，所述第一连接件包括端板以及间距设置在所述端板同侧的第一耳板和第二耳板；所述端板固定设置在钢柱一侧，所述第一耳板和所述第二耳板夹持于所述钢梁的两侧，所述第一耳板和所述第二耳板上分别设置有所述第一支撑孔；所述第二连接件包括两个限位环，两个限位环分别设置在所述第一耳板和所述第二耳板的第一支撑孔内。

17、通过第一耳板和第二耳板对钢梁的夹持作用，进一步提升了钢梁与钢柱的连接质量。两个限位环分别支撑轴销，轴销受力均匀，且轴销可在一定范围内倾斜或扭转，进一步消除钢梁因倾斜或扭转而产生的附加轴力。

18、第二方面，本发明提供一种钢结构连体结构，包括连接体以及设置于连接体两端的主体结构，所述连接体包括钢梁，所述主体结构包括钢柱，所述钢梁与所述钢柱通过所述的钢结构梁柱耗能铰接节点连接。

19、第三方面，本发明提供一种利用所述钢结构梁柱耗能铰接节点施工钢结构连体结构的方法，包括：

20、施工两个保持横向间距的主体结构；两个主体结构的相对侧端分别设置有钢柱；

21、将钢结构梁柱耗能铰接节点的预设有第一支撑孔的第一连接件固定在钢柱的一侧；

22、将钢结构梁柱耗能铰接节点的耗能连接件与第一连接件连接；

23、将连接体吊装至两个主体结构的钢柱之间，所述连接体包括两端预设有安装孔的钢梁，调整钢梁位置，使其两端与钢柱保持间距；

24、将钢结构梁柱耗能铰接节点的第二连接件穿插于所述钢梁的安装孔，且与所述钢梁活动连接，用于支撑所述钢梁；将第二连接件穿插在所述第一支撑孔内，且与所述第一支撑孔的孔壁保持径向间距；将第二连接件与所述耗能连接件连接。

25、本发明的有益效果包括：

26、1.通过第二连接件与钢梁活动连接，且支撑钢梁，并使第二连接件穿插在与钢柱连接的第一连接件的第一支撑孔内，实现钢柱与钢梁的连接，而通过限制第二连接件与第一支撑孔的孔壁保持间距，使钢梁可相对于钢柱移动和转动，当与钢柱连接的钢梁两端的标高发生不同变化时，钢梁不会产生附加弯矩和附加剪力。

27、2.由于第二连接件横向穿插于钢梁的安装孔，且第二连接件与钢梁和第一连接件均活动连接，因此第一连接件可相对第二连接件水平移动，与之配合的钢梁也不会因倾斜而产生附加轴力。

28、3.通过耗能连接件连接第一连接件和第二连接件，有助于钢结构梁柱耗能铰接节点的耗能。

29、4.钢结构梁柱耗能铰接节点构造合理，受力明确。另外，待两个主体结构变形趋于平稳以后，可直接将钢梁与第一连接件焊接固定，或用角钢进行加固，便于节点由铰接向刚接转化。

技术特征：

1.一种钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述耗能连接件包括多个耗能单元，多个耗能单元沿所述第一支撑孔的周向分布，包围在所述第二连接件的周围；每个所述耗能单元的两端分别与所述第一连接件和所述第二连接件连接。

3.根据权利要求2所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，每个所述耗能单元包括第一顶板、第二顶板以及连接于所述第一顶板和所述第二顶板之间的至少一个弹簧；所述第一顶板与所述第一连接件固定连接，所述第二顶板与所述第二连接件固定连接。

4.根据权利要求3所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述耗能单元还包括导向限位组件，所述导向限位组件为长度可调结构，设置在所述弹簧内，用于限制所述弹簧的形变量。

5.根据权利要求4所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述导向限位组件包括相配合的活塞杆和活塞套筒；所述活塞套筒与所述第一顶板连接，所述活塞杆与所述第二顶板连接。

6.根据权利要求1所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述第二连接件包括轴销和限位环；所述限位环设置在所述第一支撑孔内，且与所述第一支撑孔的孔壁保持径向间距，所述耗能连接件连接于所述第一连接件和所述限位环之间；所述轴销穿插在所述限位环和所述钢梁的安装孔内。

7.根据权利要求6所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述第二连接件还包括紧固件，设置在所述轴销的两端。

8.根据权利要求6所述的钢结构梁柱耗能铰接节点，其特征在于，所述第一连接件包括端板以及间距设置在所述端板同侧的第一耳板和第二耳板；所述端板固定设置在钢柱一侧，所述第一耳板和所述第二耳板夹持于所述钢梁的两侧，所述第一耳板和所述第二耳板上分别设置有所述第一支撑孔；所述第二连接件包括两个限位环，两个限位环分别设置在所述第一耳板和所述第二耳板的第一支撑孔内。

9.一种钢结构连体结构，其特征在于，包括连接体以及设置于连接体两端的主体结构，所述连接体包括钢梁，所述主体结构包括钢柱，所述钢梁与所述钢柱通过如权利要求1所述的钢结构梁柱耗能铰接节点连接。

10.一种利用如权利要求1所述钢结构梁柱耗能铰接节点施工钢结构连体结构的方法，其特征在于，包括：

技术总结
本申请涉及建筑施工技术领域，提供钢结构梁柱耗能铰接节点、钢结构连体结构及施工方法。钢结构梁柱耗能铰接节点包括：第一连接件，固定设置在钢柱一侧，第一连接件上设置有第一支撑孔；第二连接件，横向穿插于钢梁的安装孔，且与钢梁活动连接，用于支撑钢梁，第二连接件穿插在第一支撑孔内，且与第一支撑孔的孔壁保持径向间距；以及耗能连接件，连接于第一连接件和第二连接件之间。本发明的钢结构梁柱耗能铰接节点使钢梁可相对于钢柱移动和转动，当与钢柱连接的钢梁两端的标高发生不同变化时，钢梁不会产生附加弯矩和附加剪力。从而延长连体结构的使用寿命和保证主体结构的安全性。

技术研发人员：李剑,周云,潘恒,杜宗,廖鑫,吴昊,陈嘉豪,罗先明
受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13