一种箱型柱与H型钢梁刚接节点的制作方法

一种箱型柱与h型钢梁刚接节点
技术领域
1.本实用新型属于钢结构技术领域，涉及一种箱型柱与h型钢梁刚接节点。


背景技术：

2.目前，钢结构作为符合可持续发展的政策的公认绿色环保型产品，随着经济的发展和综合实力的增强，钢结构建筑迅速发展。与此同时，钢结构装配式建筑的施工方法也一直备受倡导。
3.装配式钢结构建筑的技术难点主要集中在梁柱连接节点上。由于箱型柱双向刚度相近，所以在钢框架结构中应用广泛，箱型柱与h型钢梁刚接节点传统上有三种连接形式：1、h型钢梁的上下翼缘与箱型柱采用全熔透焊缝连接，h型钢梁的腹板与箱型柱采用高強度螺栓连接，即采用栓焊混合连接方式；2、h型钢梁的上下翼缘和腹板与箱型柱均采用焊缝连接，即全焊接连接方式；3、h型钢梁的上下翼缘和腹板与箱型柱均采用高強度螺栓连接，即全螺栓连接方式。但无论采用哪种形式，在h型钢梁上下翼缘处均需要在箱型柱内设置内隔板，该内隔板需要采用电渣焊，该焊接工艺复杂，导致增加项目成本。而且许多项目为了降低项目成本，采用成品箱型柱，则导致无法在内部焊接内隔板，进而导致降低梁柱刚接节点强度，造成项目结构安全隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术中h型钢梁与箱型柱各连接节点形式所存在的各种问题，本实用新型提供一种箱型柱与h型钢梁刚接节点，目的是克服现有箱型柱与h型钢梁刚接节点的不足，使得钢框架结构中，箱型柱与h型钢梁的连接节点实现力的合理传递并满足节点力学性能要求，能够保证节点强度。
5.本实用新型的技术方案具体描述如下：
6.一种箱型柱与h型钢梁刚接节点，包括：
7.箱型柱（1），所述箱型柱（1）的角位置处连接有钢柱角部连接板（4）；
8.h型钢梁（2），所述h型钢梁（2）包括由上至下依次连接的上翼板、腹板和下翼板，所述上翼板和所述下翼板分别连接有梁端翼缘连接板（5），所述梁端翼缘连接板（5）均与钢梁端部连接板（3）连接，所述钢梁端部连接板（3）与所述钢柱角部连接板（4）通过高强螺栓（7）连接，所述钢梁端部连接板（3）与所述h型钢梁（2）的腹板之间连接有钢梁腹板侧劲板（6）。
9.可见，通过钢梁端部连接板（3）与钢柱角部连接板（4）经高强螺栓（7）连接的结构，实现h型钢梁（2）与箱型柱（1）的连接，使得梁端弯矩通过钢梁端部连接板（3）传递至钢柱角部连接板（4），从而传递至箱型柱（1）角部，而由于箱型柱（1）角部刚度较大，则可以无需加内隔板，即能够满足弯矩的可靠传递。同时，通过所述钢梁端部连接板（3）与所述h型钢梁（2）的腹板之间连接有钢梁腹板侧劲板（6），能够保证节点处拥有足够的刚度。
10.而且，为了进一步提高钢柱角部连接板（4）与钢梁端部连接板（3）的连接结构稳定性和可靠性，所述钢柱角部连接板（4）的一个侧面与所述钢梁端部连接板（3）的一个侧面贴
合接触。
11.而且，为了便于钢梁端部连接板（3）同时与钢柱角部连接板（4）和梁端翼缘连接板（5）连接，所述钢梁端部连接板（3）设置为l型的单弯折结构弯折板，所述单弯折结构弯折板包括依次连接的端部侧板体和角部侧板体，所述角部侧板体与所述钢柱角部连接板（4）连接，所述端部侧板体与所述梁端翼缘连接板（5）连接。
12.而且，还可以是，所述钢梁端部连接板（3）设置为n型的双弯折结构弯折板，所述双弯折结构弯折板包括依次连接的第一角部侧板体、端部侧板体和第二角部侧板体，所述端部侧板体与所述梁端翼缘连接板（5）连接，所述第一角部侧板体与一个所述钢柱角部连接板（4）连接，所述端部侧板体与所述梁端翼缘连接板（5）连接，所述第二角部侧板体与另一个所述钢柱角部连接板（4）连接。
13.此时，所述钢柱角部连接板（4）的两侧可以分别与两个所述钢柱角部连接板（4）通过高强螺栓（7）连接。
14.在装配式钢结构的实际应用中，所述箱型柱（1）的四个角位置处分别连接有所述钢柱角部连接板（4）。
15.相匹配的，所述钢柱角部连接板（4）的两侧分别与一个所述双弯折结构弯折板的所述第一角部侧板体及另一个所述双弯折结构弯折板的所述第二角部侧板体连接。
16.相匹配的，所述箱型柱（1）四个角位置处的所述钢柱角部连接板（4）分别通过所述钢梁端部连接板（3）与所述h型钢梁（2）连接。
17.为了提高连接结构的平衡稳定性，每相邻两个所述钢柱角部连接板（4）之间的夹角相等。此时，每相邻两个所述钢柱角部连接板（4）之间的夹角为直角。相匹配的，所述双弯折结构弯折板的所述第一角部侧板体与所述端部侧板体之间夹角、及所述第二角部侧板体与所述端部侧板体之间夹角均为钝角。
18.作为匹配结构，所述梁端翼缘连接板（5）为两个等腰梯形板在底边处连接构成的六边形板，所述端部侧板体与所述六边形板的一个顶边连接，所述上翼板和所述下翼板分别与所述六边形板的另一个顶边连接。
19.本实用新型的有益效果是：
20.本实用新型的箱型柱与h型钢梁刚接节点，能够解决现有技术中，h型钢梁与箱型柱各连接节点形式所存在的各种问题，克服现有箱型柱与h型钢梁刚接节点的不足；其具体具有如下优势：
21.1、使得钢框架结构中，梁端弯矩通过钢梁端部连接板传递至钢柱角部连接板，利用箱型柱角部刚度较大的特性，无需加内隔板，通过高强度螺栓的牢固连接结构，能够满足弯矩的可靠传递；实现箱型柱与h型钢梁的连接节点实现力的合理传递并满足节点力学性能要求，保证节点强度；
22.2、通过所述钢梁端部连接板与所述h型钢梁的腹板之间连接钢梁腹板侧劲板，能够保证节点处具有足够的刚度；
23.3、箱型柱与钢柱角部连接板、h型钢梁与梁端翼缘连接板、及梁端翼缘连接板与钢梁端部连接板均可以在工厂焊接连接为一体，施工时将上述工厂焊接后的一体结构通过摩擦型的高强螺栓现场安装即可，简化安装，提高效率。
24.可见，本技术的箱型柱与h型钢梁刚接节点，相比起传统的设置内隔板的箱型柱，
其加工工艺简单，加工和安装效率更高，且能够更好地保证焊接结构的质量；其刚接节点能够实现全螺栓连接，大大提高现场安装的速度，提高项目整体装配率，适用于多、高层钢框架结构。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
26.图1是本实用新型的箱型柱与h型钢梁刚接节点俯视图；
27.图2是本实用新型的箱型柱与h型钢梁刚接节点侧视图；
28.图3是箱型柱柱顶剖面图；
29.图4是h型钢梁梁端俯视图；
30.图5是本实用新型的箱型柱与h型钢梁刚接节点示意图。
31.各附图标记说明：1：箱型柱，2：h型钢梁，3：钢梁端部连接板，4：钢柱角部连接板，5：梁端翼缘连接板，6：钢梁腹板侧劲板，7：高强螺栓。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
33.以下结合附图，详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。
实施例
34.由于现有技术中h型钢梁与箱型柱各连接节点形式多存在如下缺陷：需要在箱型柱内通过采用电渣焊设置内隔板，其焊接工艺复杂，增加项目成本，且成品箱型柱无法在内部焊接内隔板，导致降低梁柱刚接节点强度，造成项目结构安全隐患。所以本实施例旨在提出一种方案，该方案提供箱型柱与h型钢梁刚接节点，实现如下目的：无需加内隔板，即能够满足弯矩的可靠传递；实现箱型柱与h型钢梁的连接节点实现力的合理传递，满足节点力学性能要求，保证节点强度和足够的刚度。
35.为了实现上述目的，参考图1和图2，本实施例的箱型柱与h型钢梁刚接节点，参考图3和图4，包括箱型柱1和h型钢梁2，参考图5，箱型柱1的角位置处连接有钢柱角部连接板4；h型钢梁2包括由上至下依次连接的上翼板、腹板和下翼板，上翼板和下翼板分别连接有梁端翼缘连接板5，梁端翼缘连接板5均与钢梁端部连接板3连接，钢梁端部连接板3与钢柱角部连接板4通过高强螺栓7连接，钢梁端部连接板3与h型钢梁2的腹板之间连接有钢梁腹板侧劲板6。
36.通过有限元程序加载分析，本实施例的箱型柱与h型钢梁刚接节点，其结构整体变形及应力最大处均出现在钢梁端部连接板3及箱型柱1角部，且钢梁端部连接板3常用钢板
厚度及箱型柱1壁厚能够满足受力要求，箱型柱1无需设置内隔板。所以在结构设计时，仅需要按照荷载大小，选择恰当的钢梁端部连接板3及箱型柱1壁厚，即能够使得本实施例的装配式节点的强度及稳定性能够满足设计需求。
37.参照图1，为了进一步提高钢柱角部连接板4与钢梁端部连接板3的连接结构稳定性和可靠性，钢柱角部连接板4的一个侧面与钢梁端部连接板3的一个侧面贴合接触，贴合接触的钢柱角部连接板4与钢梁端部连接板3，其通过高强螺栓7连接后的结构更加稳定可靠，避免连接结构产生松动和晃动。
38.为了便于钢梁端部连接板3同时与钢柱角部连接板4和梁端翼缘连接板5连接，钢梁端部连接板3设置为l型的单弯折结构弯折板，单弯折结构弯折板包括依次连接的端部侧板体和角部侧板体，角部侧板体与钢柱角部连接板4连接，端部侧板体与梁端翼缘连接板5连接。l型的单弯折结构弯折板的弯折角可以为钝角，以角部侧板体与钢柱角部连接板4、端部侧板体与梁端翼缘连接板5分别能够贴合接触为准。
39.参照图1，还可以是，钢梁端部连接板3设置为n型的双弯折结构弯折板，双弯折结构弯折板包括依次连接的第一角部侧板体、端部侧板体和第二角部侧板体，端部侧板体与梁端翼缘连接板5连接，第一角部侧板体与一个钢柱角部连接板4连接，端部侧板体与梁端翼缘连接板5连接，第二角部侧板体与另一个钢柱角部连接板4连接。此时，钢柱角部连接板4的两侧可以分别与两个钢柱角部连接板4通过高强螺栓7连接。
40.参照图3，此时，在装配式钢结构的实际应用中，箱型柱1的四个角位置处分别连接有钢柱角部连接板4。此时，钢柱角部连接板4的两侧分别与一个双弯折结构弯折板的第一角部侧板体及另一个双弯折结构弯折板的第二角部侧板体连接。则此时，箱型柱1四个角位置处的钢柱角部连接板4分别通过钢梁端部连接板3与h型钢梁2连接。即箱型柱1的同一个水平面的周向上连接有四个h型钢梁2。
41.为了提高连接结构的平衡稳定性，每相邻两个钢柱角部连接板4之间的夹角相等。此时，参照图3，每相邻两个钢柱角部连接板4之间的夹角为直角。作为匹配结构，双弯折结构弯折板的第一角部侧板体与端部侧板体之间夹角、及第二角部侧板体与端部侧板体之间夹角均为钝角，并且，梁端翼缘连接板5可以为等腰梯形板，端部侧板体与等腰梯形板的顶边连接，上翼板和下翼板分别与等腰梯形板的底边连接。具体来说，参照图3，由于每相邻两个钢柱角部连接板4之间的夹角为直角，则每个钢柱角部连接板4与相邻的箱型柱1侧壁之间夹角为135
°
，参照图4，由于端部侧板体与梁端翼缘连接板5顶边贴合接触连接，且与箱型柱1侧壁贴合接触，所以第一角部侧板体与端部侧板体之间夹角、及第二角部侧板体与端部侧板体之间夹角也均为135
°
。
42.或者，参照图1，梁端翼缘连接板5可以为两个等腰梯形板在底边处连接构成的六边形板，端部侧板体与六边形板的一个顶边连接，上翼板和下翼板分别与六边形板的另一个顶边连接。此时，参照图4，在该六边形板中，第一角部侧板体和端部侧板体所连接的两个侧边所夹顶角、及该顶角的对顶角均为135
°
，第二角部侧板体与端部侧板体所连接的两个侧边所夹顶角、及该顶角的对顶角均为135
°
，其余两个对顶角均为90
°
，该两个90
°
的对顶角均有一个侧边分别与第一角部侧板体和第二角部侧板体接触连接。
43.箱型柱1与钢柱角部连接板4、h型钢梁2与梁端翼缘连接板5、及梁端翼缘连接板5与钢梁端部连接板3均可以在工厂焊接连接为一体，其焊接连接可以采用全熔透二级焊缝。
上述实施例的箱型柱与h型钢梁刚接节点，应用于钢框架结构时，其安装方法可以是：首先将箱型柱1的钢柱吊装就位调平，再将h型钢梁2的钢梁自节点上方竖直下放，最后将钢梁端部连接板3与钢柱角部连接板4通过高强螺栓7连接拧牢。可见，其安装极其简便、省时省力。
44.此外，梁端翼缘连接板5可以优选采用5号加强板钢板，以增强h型钢梁2的梁端翼缘处抗拉弯、抗压弯强度，及提高h型钢梁2的梁端面外侧稳定性；钢梁端部连接板3的厚度优选为≥20mm，以进一步保证弯矩可靠传递。
45.一些更为具体的说明如下：箱型柱1为竖向的矩形钢柱，h型钢梁2为横向的钢梁，钢梁端部连接板3为竖向的矩形钢板，钢柱角部连接板4为竖向的矩形钢板，梁端翼缘连接板5为横向钢板。在同一个水平面上，h型钢梁2的腹板两侧可以分别连接有钢梁腹板侧劲板6，该两侧的钢梁腹板侧劲板6构成一组腹板加强结构。钢梁腹板侧劲板6可以为横向的三角形板或梯形板。同一个水平面上，h型钢梁2腹板两侧的钢梁腹板侧劲板6同时与h型钢梁2腹板、钢梁端部连接板3的端部侧板体、第一角部侧板体或第二角部侧板体连接，例如焊接连接。在由上至下的两个以上的多个水平面上，h型钢梁2的腹板可以分别设置腹板加强结构。该由上至下的多组腹板加强结构可以均匀分布。即h型钢梁2腹板两侧可以由上至下均匀分布地连接有多对钢梁腹板侧劲板6。高强螺栓7的数量也可以为两个以上的多组，每组高强螺栓7的数量可以为至少两个的多个，多组高强螺栓7可以成行、或成列、或呈矩阵地均匀分布。
46.为了更好地发挥钢梁端部连接板3传递弯矩的作用，提高其连接处的牢固稳定性，h型钢梁2的竖向高度优选为小于或等于钢梁端部连接板3的竖向长度。或优选为h型钢梁2上翼缘连接的梁端翼缘连接板5顶面与h型钢梁2下翼缘连接的梁端翼缘连接板5底面之间的距离小于或等于钢梁端部连接板3的竖向长度。
47.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。