新型箭头拼接型节点域全螺栓梁柱连接节点及安装方法与流程

本发明涉及结构工程，具体地说是新型箭头拼接型节点域全螺栓梁柱连接节点及安装方法。

背景技术：

1、装配式钢结构体系是按照统一、标准的建筑部规格制作的房屋单元或构件，在工厂经过预制生产后运至施工现场装配而产生的建筑，钢结构具有良好的机械加工性能，易拼装，装配后的建筑具有轻质高强、节能环保、施工速度快、工业化程度高的特点，发展装配式钢结构是我国绿色建筑和建筑工业化的迫切要求。

2、然而在实际工程应用中的实心式截面柱例如方钢管柱与pec柱(partiallyencased compositecolumn，是采用h型钢或热轧薄壁钢板组合截面，并在翼缘和腹板间设置一定间距的横向拉结筋，浇筑混凝土而成的组合柱)与工字梁的连接还未有便捷高强的拼接节点形式，柱的实心截面使得柱柱和梁柱之间难以预留螺栓连接位置，为了实现装配式钢结构体系的工厂预制现场组装的绿色施工模式，装配式方钢管柱与工字梁连接以及pec柱与工字梁连接现可用单边螺栓进行连接，但是这种连接螺栓强度并不足以承担节点域复杂受力特性，难以同时实现装配式钢结构的便捷与高强。

技术实现思路

1、针对上述现有技术中的不足，本发明提出了新型箭头拼接型节点域全螺栓梁柱连接节点及安装方法，解决现有技术中精度控制效果差，导致生产成本高的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种新型箭头拼接型节点域全螺栓梁柱连接节点，包括上柱组件，下柱组件，工字梁组件及高强螺栓；其中，所述上柱组件包括方钢管柱上柱端，所述方钢管柱上柱端底部设置有上柱端板，所述上柱端板底部设置有上柱十字连接板，所述下柱组件包括方钢管柱下柱端，所述方钢管柱下柱端顶部设置有下柱端板，所述下柱端板顶部设置有下柱开槽十字连接板，所述工字梁组件包括箭头式工字梁端和设置在所述箭头式工字梁端一侧的工字梁端板，所述工字梁端板与箭头式工字梁端形成箭头形状；所述上柱十字连接板插入所述下柱开槽十字连接板槽口，所述上柱十字连接板和所述下柱开槽十字连接板板件分别开设有螺栓孔，所述上柱十字连接板和所述下柱开槽十字连接板螺栓孔的位置相对应；四根所述工字梁组件分别与所述下柱开槽十字连接板斜对角连接，所述工字梁端板开设有螺栓孔与所述下柱开槽十字连接板开设的螺栓孔位置对应，通过高强螺栓固定连接所述工字梁端板、所述上柱十字连接板和所述下柱开槽十字连接板；所述箭头式工字梁端上翼缘及下翼缘端部处开设位置对称的螺栓孔，所述上柱端板与所述下柱端板开设有位置对称的螺栓孔分别与所述箭头式工字梁端上下翼缘螺栓孔对齐，并通过高强螺栓连接所述上柱端板与所述箭头式工字梁端上翼缘，通过高强螺栓连接所述下柱端板与所述箭头式工字梁端下翼缘。

3、进一步的，所述上柱组件的上柱十字连接板焊接在所述上柱端板上，所述上柱十字连接板板件方向与所述方钢管柱上柱端的主轴方向成45°角，所述下柱组件的下柱开槽十字连接板焊接在所述下柱端板上，所述下柱开槽十字连接板板件方向与所述方钢管柱下柱端的主轴方向成45°角，所述下柱开槽十字连接板开槽宽度与所述上柱十字连接板的板件厚度一致。

4、进一步的，所述上柱十字连接板和所述下柱开槽十字连接板开设的螺栓孔沿主轴轴对称；所述上柱十字连接板和所述下柱开槽十字连接板高度一致；所述上柱十字连接板插入所述下柱开槽十字连接板槽沟时，所述上柱十字连接板与所述下柱开槽十字连接板边缘能够完全吻合。

5、进一步的，所述箭头式工字梁端上下翼缘端部设置为等腰直角三角形结构，三角形结构底边与上下翼缘横截面重合且底边截面延长长度与所述下柱开槽十字连接板相邻两个板端边缘距离一致，三角形结构两侧边截面垂直且长度分别与所述下柱开槽十字连接板相邻两端板件长度一致，在两侧翼缘端部的三角形直角边分别焊接所述工字梁端板，所述工字梁端板长度与直角边长一致，所述工字梁端板高度与所述箭头式工字梁端腹板高度一致。

6、进一步的，所述箭头式工字梁端尖角两边所述工字梁端板分别开设螺栓孔在与所述下柱开槽十字连接板和所述上柱十字连接板对接螺栓孔对齐，高强螺栓分别依次穿过所述工字梁端板、所述下柱开槽十字连接板一侧板件、所述上柱十字连接板、所述下柱开槽十字连接板另一侧板件、相邻的箭头式工字梁端一侧所述工字梁端板板件完成紧固。

7、进一步的，所述上柱端板为面积略大于所述方钢管柱上柱端柱截面的正方形板件，所述上柱端板板件各边分别延出小正方形板件，在延出小正方形板件连接处做倒角处理，小正方形板件开设螺栓孔；所述下柱端板为面积略大于所述方钢管柱下柱端柱截面的正方形板件，所述下柱端板板件各边分别延出小正方形板件，在延出小正方形板件连接处做倒角处理，小正方形板件开设螺栓孔。

8、进一步的，所述箭头式工字梁端上翼缘与下翼缘分别开设对称螺栓孔，所述箭头式工字梁端连接所述上柱组件和下柱组件的螺栓孔可与所述上柱端板和所述下柱端板的螺栓孔相对应，各螺栓孔中心轴对称分布。

9、进一步的，所述上柱组件和下柱组件由方钢管柱替换为pec柱，其余各构件均可同样适配节点。

10、本发明还提供了一种新型箭头拼接型节点域全螺栓梁柱连接节点的安装方法，包括以下步骤：

11、s1：上柱组件、下柱组件及箭头式工字梁组件在工厂完成组件的焊接及组装，上述的上柱组件和下柱组件的柱截面形式可以选择方钢管截面或pec柱截面，柱子与端板，端板与十字连接板或开槽十字连接板在工厂中完成焊接；

12、s2：吊装上柱组件，将上柱十字连接板插入下柱开槽十字连接板中，注意连接板高度一致，上下无缝隙，连接板螺栓孔对齐；

13、s3：吊装箭头式工字梁端分别与十字连接板的一个对角对接，十字连接板螺栓孔与箭头式工字梁端板处螺栓孔对齐，上柱端板螺栓孔与工字梁上翼缘螺栓孔对齐，下柱端板螺栓孔与工字梁下翼缘螺栓孔对齐，保证端板与十字连接板无缝隙，重复上述操作依次吊装其余三个方向上的工字梁组件，完成梁柱节点拼接；

14、s4：拧上高强螺栓施加预紧力，完成安装。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、(1)本发明通过独立出一个特殊空间节点域作为连接实心截面柱和工字梁的节点形式实现了各组件工厂焊接制作，现场拼接装配，可以保证装配式钢结构体系施工过程中的绿色化，便捷化，提高现场施工效率，节省施工时间；

17、(2)本发明通过四个方向的箭头式工字梁与上下柱十字连接板的拼接，保证了节点域整体性，提高了节点的整体刚度；

18、(3)在实际结构应用后节点域中各个方向的梁端力矩可由其他方向的梁端互相承担，在梁端下侧受压区，四个方向的梁可互相挤压抵抗力矩；在梁端上侧受拉区，可由连接高强螺栓预紧力抵抗力矩，保证节点域强度，实现了强节点要求；

19、(4)采用高强螺栓即可实现作为节点域各组件拼接后的紧固，强度满足结构要求，安全可靠；

20、(5)所采用的各个方向工字梁组件设计完全一致，上下柱组件两端设计均一致，工厂焊接简单化流程化，现场安装速度快，满足了装配式钢结构体系的工业化需求。