一种基于变形需求的装配式钢管柱-H型梁防连续倒塌节点

摘要

本发明公开了一种基于变形需求的装配式钢管柱‑H型梁防连续倒塌节点，所述钢管柱的侧面设置有第一腹板及第二腹板，上外隔板及下外隔板套接固定于钢管柱上，第一腹板及第二腹板位于上外隔板与下外隔板之间；其中，H型钢梁的上翼缘通过上翼缘变形元件与上外隔板相连接；H型钢梁的下翼缘通过下翼缘变形元件与下外隔板相连接；H型钢梁的腹板通过第二腹板变形元件及第二垫板与第二腹板相连接，H型钢梁的腹板通过第一腹板变形元件及第一垫板与第一腹板相连接，该节点具有良好的防连续倒塌能力。

说明书

技术领域

本发明属于装配式钢结构领域，涉及一种基于变形需求的装配式钢管柱1-H型梁防连续倒塌节点。

背景技术

梁柱节点是框架结构的一个重要组成部分，在框架结构中起到传递和分配内力的作用，影响整个结构整体的受力和安全。在多高层钢框架结构中，方钢管柱和H型钢梁作为主要的承重构件。但因方钢管截面的封闭性以及圆钢管截面独特的曲面性，制约着其装配式的发展。现有的结构中，方钢管和H型钢梁的连接节点形式主要为焊接，施工工期较长，且焊缝质量难以保证，容易诱发脆性断裂，节点的塑性转动能力较差，耗能和变形能力不够，结构整体的防连续倒塌能力较差，严重影响结构的安全性。因此，一种既便于装配又有较好的变形能力的新型方钢管柱1-H型梁节点就很有必要。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于变形需求的装配式钢管柱-H型梁防连续倒塌节点，该节点具有良好的防连续倒塌能力。

为达到上述目的，本发明所述的基于变形需求的装配式钢管柱-H型梁防连续倒塌节点包括钢管柱、上外隔板、下外隔板、H型钢梁、第一垫板、第二垫板、上翼缘变形元件、下翼缘变形元件、第一腹板变形元件、第二腹板变形元件；

所述钢管柱的侧面设置有第一腹板及第二腹板，上外隔板及下外隔板套接固定于钢管柱上，第一腹板及第二腹板位于上外隔板与下外隔板之间；

其中，H型钢梁的上翼缘通过上翼缘变形元件与上外隔板相连接；H型钢梁的下翼缘通过下翼缘变形元件与下外隔板相连接；H型钢梁的腹板通过第二腹板变形元件及第二垫板与第二腹板相连接，H型钢梁的腹板通过第一腹板变形元件及第一垫板与第一腹板相连接。

上翼缘变形元件及下翼缘变形元件均包括第一上固定板、第一下固定板、第一侧板、第二侧板及第一变形折板，第一侧板固定于第一上固定板与第一下固定板之间，第二侧板固定于第一上固定板与第一下固定板之间，第一变形折板的一端固定于第一上固定板的底部，第一变形折板的另一端固定于第一下固定板的上表面上，其中，第一侧板及第二侧板上均开设有若干第一孔洞；

上翼缘变形元件中的第一上固定板通过第一螺栓固定于上外隔板上，上翼缘变形元件中的第一下固定板通过第二螺栓固定于H型钢梁的上翼缘上，下翼缘变形元件中的第一上固定板通过第三螺栓固定于H型钢梁的下翼缘上，下翼缘变形元件中的第一下固定板通过第四螺栓固定于下外隔板上。

所述第一孔洞为长条形结构，在第一侧板及第二侧板上相邻第一孔洞之间形成若干狗骨式耗能棒。

第一腹板变形元件及第二腹板变形元件均包括第三侧板、第四侧板、第二上固定板、第二下固定板及第二变形折板，其中，第二上固定板固定于第三侧板与第四侧板之间，第二下固定板固定于第三侧板与第四侧板之间，且第二上固定板及第二下固定板上均开设有若干第二孔洞；第二变形折板的一端固定于第三侧板上，第二变形折板的另一端固定于第四侧板上，且第二变形折板位于第二上固定板及第二下固定板之间；

第五螺栓依次穿过第一腹板变形元件中的第三侧板、第一垫板、H型钢梁的腹板、第二垫板及第二腹板变形元件中的第四侧板将第一腹板变形元件、H型钢梁及第二腹板变形元件相连接，第一腹板变形元件中的第四侧板通过第六螺栓固定于第一腹板上，第二腹板变形元件中的第三侧板通过第七螺栓固定于第二腹板上。

第二孔洞为长条形结构，在第二上固定板及第二下固定板上相邻第二孔洞之间形成狗骨式耗能棒。

第一螺栓、第二螺栓、第三螺栓、第四螺栓、第五螺栓、第六螺栓及第七螺栓均为高强度螺栓。

所述钢管柱为圆钢管柱。

所述钢管柱为方钢管柱。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于变形需求的装配式钢管柱-H型梁防连续倒塌节点在具体操作时，钢管柱的侧面设置有第一腹板、第二腹板、上外隔板及下外隔板，利用上翼缘变形元件及下翼缘变形元件将H型钢梁的上翼缘及下翼缘与上外隔板及下外隔板相连接，利用第一腹板变形元件及第二腹板变形元件将H型钢梁的腹板与第一腹板及第二腹板相连接，梁柱连接简单、整体性好、传力明确、安全可靠，节点塑性转动能力强、防倒塌性能较高；承载力强，施工方便，解决了一类钢管柱与H型钢梁的装配式节点相连问题，可应用于高层及超高层结构体系中，推动了钢管柱与H型钢梁装配化进程的发展。

附图说明

图1为钢管柱1为方钢管柱时本发明的结构示意图；

图2为钢管柱1为方钢管柱时本发明的分解图；

图3为钢管柱1为圆钢管柱时本发明的结构示意图；

图4为钢管柱1为圆钢管柱时本发明的分解图；

图5为钢管柱1为方钢管柱时钢管柱1的示意图；

图6为钢管柱1为圆钢管柱时钢管柱1的示意图；

图7为上翼缘变形元件9的结构图；

图8为上翼缘变形元件9的截面图；

图9为第一腹板变形元件11的结构图；

图10为第一腹板变形元件11的截面图；

图11为H型钢梁6的结构图。

其中，1为钢管柱、2为上外隔板、3为下外隔板、4为第一腹板、5为第二腹板、6为H型钢梁、7为第一垫板、8为第二垫板、9为上翼缘变形元件、10为下翼缘变形元件、11为第一腹板变形元件、12为第二腹板变形元件、13为第二螺栓。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

参考图1至图11，本发明所述的基于变形需求的装配式钢管柱-H型梁防连续倒塌节点包括钢管柱1、上外隔板2、下外隔板3、H型钢梁6、第一垫板7、第二垫板8、上翼缘变形元件9、下翼缘变形元件10、第一腹板变形元件11及第二腹板变形元件12；

所述钢管柱1的侧面设置有第一腹板4、第二腹板5，上外隔板2及下外隔板3套接固定于钢管柱1上，第一腹板4及第二腹板5位于上外隔板2与下外隔板3之间；

上翼缘变形元件9及下翼缘变形元件10均包括第一上固定板、第一下固定板、第一侧板、第二侧板及第一变形折板，第一侧板固定于第一上固定板与第一下固定板之间，第二侧板固定于第一上固定板与第一下固定板之间，第一变形折板的一端固定于第一上固定板的底部，第一变形折板的另一端固定于第一下固定板的上表面上，其中，第一侧板及第二侧板上均开设有若干第一孔洞；

所述第一孔洞为长条形结构，使得在第一侧板及第二侧板上相邻第一孔洞之间形成若干狗骨式耗能棒；

上翼缘变形元件9中的第一上固定板通过第一螺栓固定于上外隔板2上，上翼缘变形元件9中的第一下固定板通过第二螺栓13固定于H型钢梁6的上翼缘上，下翼缘变形元件10中的第一上固定板通过第三螺栓固定于H型钢梁6的下翼缘上，下翼缘变形元件10中的第一下固定板通过第四螺栓固定于下外隔板3上。

第一腹板变形元件11及第二腹板变形元件12均包括第三侧板、第四侧板、第二上固定板、第二下固定板及第二变形折板，其中，第二上固定板固定于第三侧板与第四侧板之间，第二下固定板固定于第三侧板与第四侧板之间，且第二上固定板及第二下固定板上均开设有若干第二孔洞；第二变形折板的一端固定于第三侧板上，第二变形折板的另一端固定于第四侧板上，且第二变形折板位于第二上固定板及第二下固定板之间；

第二孔洞为长条形结构，从而在第二上固定板及第二下固定板上相邻第二孔洞之间形成狗骨式耗能棒。

第五螺栓依次穿过第一腹板变形元件11中的第三侧板、第一垫板7、H型钢梁6的腹板、第二垫板8及第二腹板变形元件12中的第四侧板将第一腹板变形元件11、H型钢梁6及第二腹板变形元件12相连接，第一腹板变形元件11中的第四侧板通过第六螺栓固定于第一腹板4上，第二腹板变形元件12中的第三侧板通过第七螺栓固定于第二腹板5上。

所述钢管柱1为圆钢管柱或者方钢管柱。

第一螺栓、第二螺栓13、第三螺栓、第四螺栓、第五螺栓、第六螺栓及第七螺栓均为高强度螺栓。

本发明的具体施工过程为：

在工厂中进行钢管柱1、上外隔板2、下外隔板3、H型钢梁6、第一腹板4、第二腹板5、第一垫板7、第二垫板8、上翼缘变形元件9、下翼缘变形元件10、第一腹板变形元件11及第二腹板变形元件12的制作，再将第一腹板4、第二腹板5、上外隔板2及下外隔板3与钢管柱1相焊接，然后运输到施工现场，再将各部件通过第一螺栓、第二螺栓13、第三螺栓、第四螺栓、第五螺栓、第六螺栓及第七螺栓相连接。

当所述钢管柱1为圆钢管柱时，则上外隔板2、下外隔板3、第一腹板4及第二腹板5均为与钢管柱1表面贴合的结构，其他的部件预制以及装配顺序均一样，不再赘述。由此，形成完整的一种基于变形需求的装配式圆钢管柱-H型梁防连续倒塌节点。

本发明主要的创新点在于在《矩形钢管混凝土技术规程》(CECS159:2004)推荐的外隔板式节点结构的基础上，增设翼缘变形元件和腹板变形元件，且两者内部均设置有变形折板，当结构所受荷载过大时，变形元件上的变形折板和狗骨式耗能棒一起发挥作用，使节点域发生变形抵抗荷载，大大增强了结构的防连续倒塌性能。且整体结构采用高强螺栓连接，一方面能够避免钢管柱和H型钢梁6节点连接需要工地现场焊接的问题，极大的节省了经济成本和时间成本，推动同类连接方式装配式的发展；另一方面当保证节点整体性和刚性的前提下，使结构具有较高的承载能力和塑性转动能力，使结构具有良好的防连续倒塌能力。

以上表述仅为本发明的较佳实施例，并不是对发明的限定，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。