一种钢结构节点的制作方法

1.本发明涉及建筑钢结构技术领域，特别是涉及一种钢结构节点。


背景技术：

2.最近几年，国家大力发展建筑工业化，出台了一系列政策鼓励实施建筑工业化，工厂加工，到现场安装，实现建造技术进步，解决用工荒，建筑工人年龄老化，技术工种短缺且水平不高的问题，推动我国建筑产业新旧动能转换。
3.尤其提到大力发展钢结构建筑。鼓励医院、学校等公共建筑优先采用钢结构，积极推进钢结构住宅和农房建设。完善钢结构建筑防火、防腐等性能与技术措施，加大热轧工字型钢、耐候钢和耐火钢应用，推动钢结构建筑关键技术和相关产业全面发展。
4.在钢结构建筑中，钢架与钢管柱之间的连接处即为钢结构节点，目前，钢结构节点常采用如下结构：
5.1、在钢管柱外侧周围包覆钢板并与钢管柱穿孔塞焊后，钢梁翼缘与钢板焊接，该类型节点传力不直接，且制作麻烦，各种研究表明，此种节点并不适宜用于高层钢结构梁柱连接节点，尤其是高烈度抗震地区；
6.2、使用两块较大的竖向侧板与钢梁翼缘焊接，在钢梁翼缘上加焊加强型翼缘连接板与竖向侧板焊接，以达到强节点弱构件的目的，能够达到在大震下耗能的目的；但此种节点梁腹板两侧均有较大的竖向侧板，梁腹板无法与钢管柱焊接传递剪力，竖向力也通过梁翼传至两侧的竖向侧板进行传递，竖向力传力不直接，受力复杂并且制作较为困难，且费时费料，较为浪费；
7.综上所述，现有技术的钢结构节点具有如下缺点：若钢梁翼缘与钢管柱周围贴板焊接进行传力，则会导致不能在翼缘上设置空隙用来解决上下穿管的问题；腹板不能与钢管柱焊接导致竖向力不能通过腹板直接穿给钢管柱，而要通过钢梁翼缘传给侧板等再传给钢管柱，传力较为复杂，设计时难以计算清楚，难以从设计源头上保证工程质量；若采用较为肥大的节点，需从钢管柱两侧钢板连接侧板与钢梁翼缘焊接，导致节点处比钢梁宽出较多影响建筑功能；若采用矩形节点板则较为浪费材料，为做到强节点，则需使矩形板节点伸入楼板较多，从而会影响楼板施工。
8.为了解决上述问题，本发明提出一种钢结构节点。


技术实现要素：

9.为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了一种钢结构节点，包括钢管柱、呈工字型的钢梁；所述钢梁包括梁腹板和位于所述梁腹板两侧的翼缘板；所述梁腹板端部固定于所述钢管柱的外侧；至少一个所述翼缘板与所述钢管柱之间通过翼缘连接板固定连接，其中，所述翼缘连接板垂直固定于所述翼缘板的侧面，所述翼缘连接板的端面固定于所述钢管柱的外侧；所述钢管柱设有与每个所述翼缘连接板相对应的传力板，以将所述钢梁的竖向力通过所述传力板传递给所述钢管柱。
10.优选地，所述传力板与所述翼缘连接板相对且同平面设置。
11.优选地，所述传力板至少为所述钢管柱的侧板，设于所述钢管柱内腔中的隔板的一种。
12.优选地，所述翼缘连接板与所述钢管柱、所述翼缘连接板与所述翼缘板之间均采用焊接连接；和/或所述梁腹板与所述钢管柱焊接连接，或者通过过渡板进行连接，所述过渡板的一端螺接或焊接于所述梁腹板、另一端螺接或焊接于所述钢管柱。
13.优选地，所述翼缘连接板一体成型，其包括矩形板、至少一个加强板；所述至少一个加强板设于所述矩形板的侧面并共平面；所述翼缘连接板具有所述加强板的一端为大端、另一端为小端，所述翼缘连接板的大端连接于所述钢管柱。
14.优选地，所述加强板远离所述钢管柱的一端为斜面或曲面。
15.优选地，所述加强板呈直角梯形，多个所述翼缘连接板的侧面可首尾搭接形成整体板材。
16.优选地，所述翼缘板的端面与所述钢管柱外侧面之间留有至少一个预留空隙。
17.优选地，所述预留空隙位于所述翼缘板的端部，所述梁腹板穿设于所述预留空隙的中部、并将所述预留空隙分隔为两个穿管通道。
18.优选地，所述预留空隙在穿设管线后通过混凝土或弹性隔声材料进行封闭。
19.本发明的有益效果：
20.1、钢梁通过传力板将竖向力传递给钢管柱，传力更加直接，有利于设计计算，进而从设计源头上保证工程质量，同时，使得钢梁与钢管柱的连接结构更加可靠，进一步提高节点的强度；
21.2、钢管柱与钢梁之间连接翼缘连接板，该连接为梁端加强型连接，通过翼缘连接板对梁端进行加强，使梁端具有较高的承载能力，使梁端塑性铰向节点外移动一定尺寸，一般在特殊形状的翼缘连接板外一倍梁高范围内，使工字型钢梁在此范围内变形耗能，同时由于离开了节点区，其变形对节点区影响变小，保护了节点区域，有利于实现强节点弱构件的设防目标；在保证连接结构强度的同时，更加节省材料，提高施工效率。
附图说明
22.附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
23.图1是一种实施例的结构示意图(两个传力板分别为钢管柱侧板及隔板)；
24.图2是图1的俯视图；
25.图3是图1的主视图；
26.图4是一种实施例的俯视图(两个传力板均为钢管柱侧板)；
27.图5是一种实施例的俯视图(两个传力板均为隔板)；
28.图6是翼缘连接板的结构示意图；
29.图7是四个翼缘连接板分割前的拼接图。
30.图中：1
‑
钢管柱，2
‑
钢梁，3
‑
梁腹板，4
‑
翼缘板，5
‑
翼缘连接板，6
‑
隔板，7
‑
矩形板，8
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加强板，9
‑
预留空隙，10
‑
侧板。
具体实施方式
31.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
33.如图1
‑
图7所示，一种钢结构节点，包括钢管柱1、呈工字型的钢梁2；钢梁2包括梁腹板3和位于梁腹板3两侧的翼缘板4；梁腹板3端部固定于钢管柱1的外侧；至少一个翼缘板4与钢管柱1之间通过翼缘连接板5固定连接，其中，翼缘连接板5垂直固定于翼缘板4的侧面，翼缘连接板5的端面固定于钢管柱1的外侧；钢管柱1设有与每个翼缘连接板5相对应的传力板，以将钢梁2的竖向力通过传力板传递给钢管柱1。
34.值得说明的是，此处的竖向为沿着钢管柱1长度方向，也即是与钢梁2长度方向相互垂直的方向。
35.采用这种结构，钢梁2通过传力板将竖向力传递给钢管柱1，传力更加直接，有利于设计计算，进而从设计源头上保证工程质量，同时，使得钢梁2与钢管柱1的连接结构更加可靠，进一步提高节点的强度；
36.钢管柱1与钢梁2之间连接翼缘连接板5，该连接为梁端加强型连接，通过翼缘连接板5对梁端进行加强，使梁端具有较高的承载能力，使梁端塑性铰向节点外移动一定尺寸，一般在特殊形状的翼缘连接板5外一倍梁高范围内，使工字型钢梁2在此范围内变形耗能，同时由于离开了节点区，其变形对节点区影响变小，保护了节点区域，有利于实现强节点弱构件的设防目标；在保证连接结构强度的同时，更加节省材料，提高施工效率。
37.显然可想到的是，钢梁2不局限于工字型钢梁2，还可采用t型等钢梁2，优先采用国家标准规格的型钢梁2，钢管柱1优先采用成品冷弯矩形钢管，尤其是建设部提出的《钢结构住宅主要构件尺寸指南》以提高建筑工业化建造程度，节省资源、能源，促进建筑建造环保进程；
38.对于工字型钢梁2，钢梁2的每个翼缘板4均连接有翼缘连接板5，即翼缘连接板5设置四个，对梁端进行加强。
39.翼缘板4的端面与钢管柱1之间可为间隙配合或利用涂装材料等进行连接。
40.一种实施方式中，传力板与翼缘连接板5相对且同平面设置，使得竖向力传递更加直接可靠，进一步提高连接强度。
41.进一步的方案中，传力板至少为钢管柱1的侧板10，设于钢管柱1内腔中的隔板6的一种，传力板的结构具有以下三种形式：
42.一、如图4所示，钢梁2两侧的翼缘连接板5间距与钢管柱1的宽度相等，则两个传力板均为钢管柱1的侧板10，也即是两侧的翼缘连接板5分别与钢管柱1的两个相对的侧板10对应设置；
43.二、如图5所示，钢梁2两侧的翼缘连接板5间距小于钢管柱1的宽度，且钢梁2连接于钢管柱1的中部，则两个传力板均为隔板6，也即是钢管柱1内固定有两个隔板6，两个隔板6分别与两侧的翼缘连接板5对应设置；
44.三，如图1
‑
图3所示，钢梁2两侧的翼缘连接板5间距小于钢管柱1的宽度，且钢梁2
连接于钢管柱1的边缘，则其中一个传力板为钢管柱1的侧板10、与其中一侧的翼缘连接板5对应设置，另一个传力板则为设于钢管柱1内的一个隔板6、与另一侧的翼缘连接板5对应设置；
45.采用上述结构，无需要求翼缘连接板5与钢管柱1的侧板10对应，进而使得钢梁2的布置更加灵活，不受钢管柱1的大小限制，即无需限制钢管柱1的两侧板10间距，使得工程中可使用尺寸较大的钢管柱1，提高节点的结构强度，更适用于多高层建筑，避免肥大型节点的同时，方便施工和加工，有利于提升工程质量。
46.钢梁2与钢管柱1垂直设置，具体为，钢梁2的长度方向与钢管柱1的一个侧面相互垂直，结构更加合理，提高节点整体强度。
47.一种实施方式中，翼缘连接板5与钢管柱1、翼缘连接板5与翼缘板4之间均采用焊接连接；和/或梁腹板3与钢管柱1焊接连接，或者通过过渡板进行连接，过渡板的一端螺接或焊接于梁腹板3、另一端螺接或焊接于钢管柱1，均优先采用焊接连接，过渡板与钢管柱1的焊接要求等同于梁腹板3与钢管柱1的焊接。
48.钢梁2的翼缘板4与翼缘连接板5的焊接优先采用全熔透焊以满足抗震要求，焊缝等级应为一级，焊接优先在工厂完成，以提高其制作质量；也可通过加工t型钢或工字型钢横放也即h型放置并加工h型钢梁2翼缘板4等方式获得类似此形状的连接方式。
49.梁腹板3与钢管柱1的连接，优先采用焊接连接；梁腹板3厚度大于16mm时，应采用k型坡口全熔透焊与钢管柱1焊接；梁腹板3厚度不大于16mm时，应采用双面角焊缝与钢管柱1焊接；
50.翼缘连接板5与钢管柱1的连接，应采用全熔透焊缝，使之具有更好的抗震性能，焊缝等级应为一级。
51.隔板6与钢管柱1的连接采用全熔透焊接，需在工厂制作完成，焊缝等级为一级；且隔板6前后均需与钢管柱1全熔透焊接。
52.一种实施方式中，如图6所示，翼缘连接板5一体成型，其包括矩形板7、至少一个加强板8；至少一个加强板8设于矩形板7的侧面并共平面；翼缘连接板5具有加强板8的一端为大端、另一端为小端，翼缘连接板5的大端连接于钢管柱1。其目的是为了增加翼缘连接板5的整体抗弯模量以及钢梁2与钢管柱1的连接面积，也即用来获得较大抗弯截面模量，以及较强的焊缝连接。
53.矩形板7的尺寸较小，特别是翼缘连接板5位于钢梁2以上的部分具有较小的尺寸，对楼板施工，特别是工业化楼板产品施工具有特别大的意义，不仅有利于保证楼板钢筋的保护层厚度，方便钢筋设置，还减小了对楼板的工业化模板的铺设影响。
54.当然，翼缘连接板5也可不设置加强板8，仅包括矩形板7，则结构更加紧凑。
55.具体地方案中，加强板8远离钢管柱1的一端为斜面或曲面，通过斜面或曲面使得加强板8的截面逐渐变小，根据弯矩衰减曲线，截面逐渐变化至较小的形状，用来保证强节点、强连接、弱构件的抗震目标。
56.具体地方案中，加强板8可设置两个，分别位于矩形板7的两侧，且两侧的矩形板7结构及尺寸相同、对称设置，或者，加强板8仅设置一个，位于矩形板7的一侧，方便同一类型节点获得四个相同规格的翼缘连接板5，便于工业化制作。
57.进一步的方案中，同一侧的两个翼缘连接板5可以为一体结构，可适用于尺寸较小
的钢梁2，或者为间隔设置的分体结构，可适用于尺寸较大的钢梁2，可分别适用于不同尺寸的钢梁2，应用更加灵活。
58.具体的方案中，加强板8呈直角梯形，如图7所示，多个翼缘连接板5的侧面可首尾搭接形成整体板材，也即是多个翼缘连接板5可利用近似于矩形的条型钢板加工而成，采用最优的加工方式，可节省材料及方便加工。
59.当工字型钢梁2跨度在某一范围时，翼缘连接板5可以对某一规格的钢梁2确定固定规格尺寸，方便保证强连接弱构件；
60.由于国标梁规格固定，且建设部提出的《钢结构住宅主要构件尺寸指南》中梁规格固定，相对固定的梁规格，此翼缘连接板5可以制作为工业化产品，针对使用标准规格梁定向制作，配套标准规格梁制定标准规格连接板，促进建筑工业化进程。
61.一种实施方式中，翼缘板4的端面与钢管柱1外侧面之间留有至少一个预留空隙9，在翼缘连接板5与钢管柱1之间设有预留空隙9，用于自钢梁2上方到钢梁2下方穿设备管线，比如灯具的开关控制电线需要设置在楼板内或吊顶内，即可通过预留空隙9进行安装，布线更加合理和方便，建筑更加紧凑、美观；
62.进一步的方案中，预留空隙9位于翼缘板4的端部，梁腹板3穿设于预留空隙9的中部、并将预留空隙9分隔为两个穿管通道，可作为不受力部位预留空隙9，方便穿设备管线的同时，还方便梁腹板3或过渡板与钢管柱1的焊接。
63.进一步的方案中，预留空隙9在穿设管线后通过混凝土或弹性隔声材料进行封闭，用以解决隔声问题。
64.当梁柱节点下方无填充墙时，应设置铰接节点，避免影响建筑功能。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
66.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
67.本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。