一种方钢管柱-H型钢梁连接节点

一种方钢管柱-h型钢梁连接节点
技术领域
1.本实用新型属于土木工程技术领域，特别涉及一种方钢管柱-h型钢梁连接节点。


背景技术：

2.钢结构以其自重轻、延性好、工厂化制造、施工方便、施工周期短、抗震性能好及环境污染少等优势，成为多高层建筑、大跨建筑中广泛采用的结构类型之一。在钢结构设计中，梁柱节点连接形式的设计是尤为重要的，节点的构造形式直接影响着节点刚度、强度和耗能能力以及整体结构的稳定性。
3.目前，国内外对方钢管柱-h型钢梁节点的研究实践相对较少，方钢管柱-h型钢梁连接节点通常采用全焊接连接；在偶然荷载(火灾、爆炸等)作用下，全焊接连接节点经常发生毫无预兆的脆性破坏；且以焊接为主的连接形式施工不方便，施工工期长，焊缝质量难以保证，转动能力和耗能能力差，对结构的稳定性和施工效率造成不利的影响。
4.抗震设计的基本原则是“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件”，而传统的节点连接形式在连接处未采用加强措施，对柱也未进行加强，容易在焊缝处发生脆性破坏，违背了“强柱弱梁，强节点弱构件”的基本原则。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种方钢管柱-h型钢梁连接节点，以解决现有的梁柱节点节点域受力性能较差，容易发生脆性破坏的技术问题。
6.为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种方钢管柱-h型钢梁连接节点，包括方钢管柱、圆钢管、外接套筒连接件及h型钢梁；h型钢梁水平设置在方钢管柱的侧边，圆钢管竖向固定在方钢管柱中，并正对h型钢梁设置；
8.外接套筒连接件设置在方钢管柱与h型钢梁的节点处；外接套筒连接件包括柱外套筒、梁外套筒及过焊孔加劲肋；柱外套筒竖向套设在方钢管柱的外侧，梁外套筒水平套设h型钢梁的梁端处；梁外套筒的一端与柱外套筒的侧壁固定连接，梁外套筒的另一端通过高强螺栓与 h型钢梁的翼缘固定连接；两个过焊孔加劲肋对称设置在梁外套筒的上下两侧，并靠近柱外套筒一端设置；过焊孔加劲肋的一端与柱外套筒固定，另一端与梁外套筒固定。
9.进一步的，圆钢管与方钢管柱之间设置有环板加劲肋；所述环板加劲肋水平套筒在圆钢管的外侧，环板加劲肋的四周与方钢管柱的内壁固定。
10.进一步的，环板加劲肋包括上环板加劲肋及下环板加劲肋；上环板加劲肋与下环板加劲肋上下平行设置，并均套设在圆钢管的外侧；上环板加劲肋与h型钢梁的上翼缘处于同一水平面上，下环板加劲肋与h型钢梁的下翼缘处于同一水平面上。
11.进一步的，圆钢管与方钢管柱之间还设置有若干斜钢管支撑组；若干斜钢管支撑组上下间隔设置，每个斜钢管支撑组包括四根斜钢管支撑，四根斜钢管支撑均匀分布在圆钢管的圆周上；斜钢管支撑的一端与圆钢管的外壁固定连接，另一端与方钢管柱的内侧角
部固定。
12.进一步的，斜钢管支撑组的个数为四个；其中，第一个斜钢管支撑组位于h型钢梁的上翼缘所在平面的上方，第二个斜钢管支撑组及第三个斜钢管支撑组间隔设置在h型钢梁的上翼缘所在平面与h型钢梁的下翼缘所在平面之间，第四个斜钢管支撑组位于h型钢梁的下翼缘所在平面的下方。
13.进一步的，柱外套筒的内壁与方钢管柱的外壁之间采用焊接固定；梁外套筒的端部与柱外套筒的侧壁焊接固定。
14.进一步的，梁外套筒为矩形套筒；所述矩形套筒的上端面及下端面上均匀设置有若干第一螺栓孔，h型钢梁的上翼缘与下翼缘上均匀设置有若干第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与所述第二螺栓孔对应设置；高强螺栓依次贯穿所述第一螺栓孔及所述第二螺栓孔设置。
15.进一步的，过焊孔加劲肋为1/4弧形板结构；所述1/4弧形板结构竖向设置，并与h型钢梁的腹板位于同一竖直平面内；所述1/4弧形板结构的一端与柱外套筒的外壁垂直固定，另一端与梁外套筒的外壁垂直固定。
16.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
17.本实用新型提供了一种方钢管柱-h型钢梁连接节点，通过在方钢管柱与h型钢梁之间设置外接套筒连接件，将柱外套筒套设在方钢管柱的外侧，并将梁外套筒穿套在h型钢梁的两端，有效提高了节点域的刚度，使塑性铰远离节点域；通过在方钢管柱中设置圆钢管，有效提高了柱的刚度，能够有效抵抗方钢管柱的塑性变形，提高节点域的延性和耗能能力，抵抗剪切变形；通过在柱外套筒与梁外套筒之间设置过焊孔加劲肋，提高了外接套筒连接件的变形能力和耗能能力，有效防止节点发生脆性破坏；梁外套筒与h型钢梁之间采用高强螺栓连接，形成半刚性节点，在地震荷载作用下能够有效发挥滞回特性和转动能力，保证了结构的稳定性。
18.进一步的，通过在圆钢管与方钢管柱1之间设置环板加劲肋，有利于提高节点的刚度和承载力。
19.进一步的，通过在圆钢管与方钢管柱之间设置若干斜钢管支撑组，在地震作用下，圆钢管及其外围布置的侧向支撑抵抗荷载对方钢管柱产生的塑性变形，符合“强柱弱梁”抗震设计的基本原则。
20.进一步的，过焊孔加劲肋为1/4弧形板结构，能够有效提高构件的变形和耗能能力。
附图说明
21.图1为本实用新型所述的连接节点的立体结构示意图；
22.图2为本实用新型中方钢管柱的内部结构透视图；
23.图3为本实用新型中外套筒连接件的结构示意图；
24.图4为本实用新型所述的连接节点的正视图；
25.图5为本实用新型所述的连接节点的俯视图；
26.图6为本实用新型所述的连接节点的侧视图。
27.其中，1方钢管柱，2圆钢管，3环板加劲肋，4斜钢管支撑，5外套筒连接件，6h型钢
梁，7高强螺栓；31上环板加劲肋，32下环板加劲肋；51柱外套筒，52梁外套筒，53过焊孔加劲肋。
具体实施方式
28.为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.如附图1-6所示，本实用新型提供了一种方钢管柱-h型钢梁连接节点，包括方钢管柱1、圆钢管2、环板加劲肋3、若干斜钢管支撑组、外接套筒连接件5、h型钢梁6及若干高强螺栓7。
30.方钢管柱1竖向设置，h型钢梁6水平设置在方钢管柱1的侧边，且h型钢梁6的腹板竖向设置；圆钢管2竖向固定在方钢管柱1中，并正对h型钢梁6设置；其中，圆钢管2的中心线与方钢管柱1的轴线重合；环板加劲肋3设置在圆钢管2与方钢管柱1之间；所述环板加劲肋3水平套设在圆钢管2的外侧，环板加劲肋3的内侧与圆钢管2的外侧壁焊接固定，环板加劲肋3的四周与方钢管柱1的内壁焊接固定。
31.本实用新型中，环板加劲肋3包括上环板加劲肋31及下环板加劲肋32，上环板加劲肋31 与下环板加劲肋32上下平行设置，并均套设在圆钢管2的外侧；上环板加劲肋31与h型钢梁6的上翼缘处于同一水平面上，下环板加劲肋32与h型钢梁6的下翼缘处于同一水平面上；上环板加劲肋31及下环板加劲肋32均为中心开设通孔的方形板；所述方形板上的通孔尺寸与圆钢管2的外径尺寸相匹配，所述方形板的边长与方钢管柱1的内侧边长相匹配；所述方形板上的通孔与圆钢管2的外壁之间采用焊接固定，所述方形板的四周与方钢管柱1的内壁焊接固定。
32.若干斜钢管支撑组均匀设置在圆钢管2与方钢管柱1之间，若干斜钢管支撑组上下间隔设置；每个斜钢管支撑组包括四根斜钢管支撑4，四根斜钢管支撑4均匀分布在圆钢管2的圆周上；其中，每个斜钢管支撑组中的四根斜钢管支撑4均位于同一水平面上；斜钢管支撑4的一端与圆钢管2的外壁焊接固定，另一端与方钢管柱1的内侧角部焊接固定。
33.本实用新型中，斜钢管支撑组的个数为四个；其中，第一个斜钢管支撑组位于h型钢梁的上翼缘所在平面的上方，第二个斜钢管支撑组及第三个斜钢管支撑组间隔设置在h型钢梁的上翼缘所在平面与h型钢梁的下翼缘所在平面之间，第四个斜钢管支撑组位于h型钢梁的下翼缘所在平面的下方；具体的，第一个斜钢管支撑组位于上环板加劲肋31的上方，第二个斜钢管支撑组及第三个斜钢管支撑组竖向间隔设置在上环板加劲肋31与下环板加劲肋32之间，第四个斜钢管支撑组位于下环板加劲肋32的下方。
34.外接套筒连接件5设置在方钢管柱1与h型钢梁6的节点处；外接套筒连接件5包括柱外套筒51、梁外套筒52及过焊孔加劲肋53；柱外套筒51及梁外套筒52均为中空的矩形套筒结构，柱外套筒51的截面尺寸与方钢管柱1的截面尺寸相匹配，梁外套筒52的截面尺寸与h 型钢梁6的截面尺寸相匹配；柱外套筒51竖向套设在方钢管柱1的外侧，梁外套筒52水平套设h型钢梁6的梁端处；梁外套筒52的一端与柱外套筒51的侧壁焊接固定，梁外套筒52的另一端通过高强螺栓7与h型钢梁6的翼缘固定连接；两个过焊孔加劲肋53对称设置在梁外套筒52的上下两侧，并靠近柱外套筒51一端设置；过焊孔加劲肋53的一端与柱外套筒51 固
定，另一端与梁外套筒52固定。
35.本实用新型中，柱外套筒51的内壁与方钢管柱1的外壁之间采用焊接固定；梁外套筒52 的端部与柱外套筒51的侧壁焊接固定；所述矩形套筒的上端面及下端面上均匀设置有若干第一螺栓孔，h型钢梁6的上翼缘与下翼缘上均匀设置有若干第二螺栓孔，所述第一螺栓孔与所述第二螺栓孔对应设置；高强螺栓7依次贯穿所述第一螺栓孔及所述第二螺栓孔设置；过焊孔加劲肋53为1/4弧形板结构；所述1/4弧形板结构竖向设置，并与h型钢梁6的腹板位于同一竖直平面内；所述1/4弧形板结构的一端与柱外套筒51的外壁垂直固定，另一端与梁外套筒52的外壁垂直固定。
36.本实用新型中，在方钢管柱1内设置圆钢管2、上环板加劲肋31、下环板加劲肋32及若干斜钢管支撑4；方钢管柱1、圆钢管2、上环板加劲肋31、下环板加劲肋32及若干斜钢管支撑4在工厂内通过焊接连接；将上环板加劲肋31固定在与h型钢梁6上翼缘同一水平面上，下环板加劲肋32固定在与h型钢梁6下翼缘同一水平面上，上环板加劲肋、下环板加劲肋与方钢管柱柱包围形成节点域；圆钢管2外围在相同水平面上设置四个斜钢管支撑4，共设置四组；其中，上环板加劲肋31上方设置一组，上环板加劲肋31和下环板加劲肋32之间设置两组，下环板加劲肋32下方设置一组；斜钢管支撑一端与圆钢管焊接固定，另一端与方钢管柱的四个角焊接固定；外套筒连接件5中的外套筒51、梁外套筒52及过焊孔加劲肋53采用在工厂内通过焊接连接；装配时，将方钢管柱1穿设在外套筒连接件5的柱外套筒51中，并与柱外套筒51的内壁焊接固定；确保外套筒连接件5的梁外套筒52与h型钢梁6的螺栓孔相一致，并将梁外套筒52与h型钢梁6上下翼缘通过高强螺栓7连接。
37.工作原理：
38.本实用新型所述的方钢管柱-h型钢梁连接节点，通过在方钢管柱1内设置上环板加劲肋 31和下环板加劲肋32，有利于提高节点的刚度和承载力；采用方钢管柱1内布置圆钢管2及斜钢管支撑4，提高了柱的刚度，在地震荷载作用下，抵抗荷载对方钢管柱产生的塑性变形，提高节点域的延性和耗能能力，抵抗剪切变形；方钢管柱1设置柱外套筒51，h型钢梁6端部设置梁外套筒52，进一步提高了节点域刚度，使塑性铰远离节点域，设置扩大型过焊孔加劲肋53可以有效提高外套筒连接件5的变形能力和耗能能力，从而防止节点发生脆性破坏。采用高强螺栓7连接梁外套筒52与h型钢梁6，半刚性节点在地震荷载作用下能够有效发挥滞回特性和转动能力，保证了结构的稳定性。
39.本实用新型中，采用在节点连接处方钢管柱内设置圆钢管、斜钢管支撑及环板加劲肋，提高了方钢管柱的强度和刚度，符合“强柱弱梁”抗震设计的基本原则，在地震作用下，圆钢管及其外围布置的侧向支撑抵抗荷载对方钢管柱产生的塑性变形；在节点域处方钢管柱内设置圆钢管、侧向支撑、环板加劲肋和柱外套筒，同时梁段设置外套筒，有效提高了节点域的刚度，使塑性铰远离节点域，保护节点域不发生破坏，符合“强节点弱构件”抗震设计的基本原则；采用高强螺栓来连接h型钢梁翼缘与外套筒连接件的梁外套筒，提高了节点的耗能能力和转动能力；外套筒连接件的柱外套筒和梁外套筒的上下夹角处设置过焊孔加劲肋，采用扩大型过焊孔能够有效提高构件的变形和耗能能力；本实用新型构件大多在工程加工完成，现场施工方便，提高了施工效率，结构简单，容易实现，有良好的应用前景。
40.上述实施例仅仅是能够实现本实用新型技术方案的实施方式之一，本实用新型所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本实用新型所公开的技术范围内，
任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。