一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑工程技术领域，更具体地说，涉及一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构。


背景技术：

2.在房屋建筑，特别是酒店、商业、办公等公共建筑中，通常有某些部位出于建筑效果考虑，而采用大悬挑结构，悬挑长度甚至有的达到40米以上。结构出挑形式也多种多样，其中一种就是利用建筑出屋面造型高度设置屋顶出挑结构桁架，进一步通过与屋顶出挑结构桁架下弦连接的吊柱悬吊下部出挑楼层，从而实现建筑大悬挑空间且悬挑楼层结构杆件常规设置的目的。这种做法中，吊柱与桁架下弦之间的梁柱连接至关重要，是关系到整个结构是否能正常运行、是否安全可靠的关键因素。
3.就现有的工形梁柱节点节点结构，中国专利申请号202011360055.5，申请日：2020年11 月27日，发明创造名称为：一种伞状钢结构转换梁柱节点，该申请案公开了一种伞状钢结构转换梁柱节点，包括钢管混凝土柱和若干根呈伞状固定在钢管混凝土柱上的转换梁，所述的转换梁包括腹板以及分别设置在腹板上侧和下侧的上翼缘板和下翼缘板，所述的钢管混凝土柱的上端部设有圆形的封头板，所述的封头板下方设有套在钢管混凝土柱上的外环板，所述的上翼缘板与封头板边缘固定，所述的下翼缘板固定在外环板上表面，所述的腹板与外环板和钢管混凝土柱连接；所述的上翼缘板和下翼缘板之间设有竖直的加劲板，所述的腹板两侧各设置2块加劲板，所述的2块加劲板分别设置在第一下翼缘板和第二下翼缘板的连接处以及第二下翼缘板和第三下翼缘板的连接处。该结构通过截面设置加劲板，进一步地提高了结构的稳定性和刚度。
4.这种通过在工形梁内部设置加劲板来实现竖向吊挂荷载的有效传递的做法需要加劲板设置位置精确，加劲板与工形梁焊接连接必须达到等强、无缺陷，不允许有瑕疵，对工人技术水平、施工条件、强度检测等要求都非常高，同时势必带来施工难度大，综合成本过高等问题，另外局部加劲板的设置也给被连接杆件带来较大的应力集中，大大降低了节点连接的安全度与可靠性，对于普通位置且应力比较低的杆件尚能接受，对于关键重要位置来说，该应力集中会降低结构整体的安全度，严重影响工程质量与结构安全。


技术实现要素：

5.1.实用新型要解决的技术问题
6.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中使用加劲板加固工形梁节点方式存在的应力集中现象以及施工难度大等问题，提供了在下弦工形梁与箱形吊柱交接处设置应力过渡加劲板以解决应力集中问题，结构简单，易于施工操作。
7.2.技术方案
8.为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
9.本实用新型提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，包括箱形吊柱、
桁架下弦工形梁、桁架竖腹杆、桁架斜腹杆与应力过渡加劲板，所述的桁架下弦工形梁横置于箱形吊柱上，桁架竖腹杆竖直设置于桁架下弦工形梁上，桁架斜腹杆倾斜设置于桁架下弦工形梁与桁架竖腹杆之间，在下弦工形梁与箱形吊柱交接处设置应力过渡加劲板，应力过渡加劲板垂直设置于箱形吊柱侧面并与桁架下弦工形梁上下翼缘相连接。
10.作为本实用新型更进一步的改进，所述的桁架下弦工形梁上设置有内部加劲板，该内部加劲板上下端与桁架下弦工形梁上下翼缘相抵接。
11.作为本实用新型更进一步的改进，所述的内部加劲板设置在桁架斜腹杆与桁架下弦工形梁接触位置的正下方。
12.作为本实用新型更进一步的改进，所述的桁架下弦工形梁设置有外部加劲板，与桁架下弦工形梁上下翼缘相连接。
13.作为本实用新型更进一步的改进，所述的外部加劲板设置在箱形吊柱的正上方，与箱形吊柱等宽。
14.作为本实用新型更进一步的改进，所述的桁架斜腹杆在其截面变化处设置有斜腹杆加劲板。
15.所述应力过渡加劲板包括位于桁架下弦工形梁上下翼缘之间的加劲板支撑部和桁架下弦工形梁下翼缘与箱形吊柱之间的加劲板角接部。
16.作为本实用新型更进一步的改进，所述的应力过渡加劲板为带有一个切角的长方形板材。
17.作为本实用新型更进一步的改进，所述的应力过渡加劲板上边缘不超过桁架下弦工形梁上翼缘顶面。
18.作为本实用新型更进一步的改进，所述的应力过渡加劲板切角高度不超过应力过渡加劲板高度的1/2，切角宽度与高度相等。
19.3.有益效果
20.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.(1)本实用新型的一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，包括箱形吊柱、桁架下弦工形梁、桁架竖腹杆、桁架斜腹杆与应力过渡加劲板，通过在下弦工形梁与箱形吊柱交接处设置应力过渡加劲板，使得桁架所承受的荷载极限提高，并且当较大荷载作用时，有效减弱桁架下弦工形梁与箱形吊柱交接处的应力集中现象，大大提高钢结构工形梁与吊柱之间的连接稳定性。
22.(2)本实用新型的一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，可以通过在桁架下弦工形梁上设置横向与纵向加劲板以及在桁架斜腹杆截面变化处设置加劲板的方式，进一步提高钢结构桁架的强度。
23.(3)本实用新型的一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，所使用的应力过渡加劲板为带有一个切角的长方形的板材，切角的宽度与高度相等，且不超过板材高度的1/2，这种设置可以有效的均匀梁柱交接处的应力，提高了工形梁的结构安全度。
24.(4)本实用新型的一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，通过设置应力过渡加劲板降低节点区域的应力水平，提高该位置对于抗疲劳破坏的能力，整体结构设计合理，原理简单，便于推广使用。
附图说明
25.图1为本实用新型的正视方向示意图；
26.图2为带有不同加劲板的实施方案示意图；
27.图3为本实用新型的三维示意图；
28.图4为桁架竖腹杆位置偏移的正视方向示意图；
29.图5为桁架结构中实施方案位置示意图。
30.示意图中的标号说明：1、箱形吊柱；2、桁架下弦工形梁；3、桁架竖腹杆；4、桁架斜腹杆；5、应力过渡加劲板；6、内部加劲板；7、外部加劲板；8、斜腹杆加劲板。
具体实施方式
31.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
32.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
33.在钢结构桁架大悬挑结构中，吊柱与桁架下弦的连接结构至关重要，是关系到整个结构是否能正常运行、是否安全可靠的关键因素。现有技术是通过在杆件下弦杆件内部设置与吊柱壁板同厚的过渡加劲板来实现竖向吊挂荷载的有效传递，该做法需要加劲板设置位置精确，吊柱与下弦杆、加劲板与下弦杆的焊接连接必须达到等强、无缺陷，不允许有任何瑕疵，对工人技术水平、施工条件、检测等要求都非常高，同时势必带来施工难度大，综合成本过高等问题，另外当下弦杆为工形截面时，局部加劲板的设置也给被连接杆件带来较大的应力集中，大大降低了节点连接的安全度与可靠性。本实用新型通过在吊柱与桁架下弦工形梁交接处设置应力过渡加劲板，降低节点区域的应力水平，提高节点的强度与稳定性。
34.实施例1
35.结合图1、图3，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，包括箱形吊柱1、桁架下弦工形梁2、桁架竖腹杆3、桁架斜腹杆4与应力过渡加劲板5，所述的桁架下弦工形梁2横置于箱形吊柱1上，桁架竖腹杆3竖直设置于桁架下弦工形梁2上，桁架斜腹杆4倾斜设置于桁架下弦工形梁2与桁架竖腹杆3之间。采用传统结构中，在节点承受外加荷载时，桁架竖腹杆3、桁架斜腹杆4将竖向荷载传递至桁架下弦工形梁2，由此桁架下弦工形梁2与箱形吊柱1交接处承受了极大荷载，极易出现应力集中现象，使得该节点具有极大的不稳定性，桁架下弦工形梁2下翼缘易屈服使得节点具有安全隐患。
36.针对上述问题，本实施例在下弦工形梁2与箱形吊柱1交接处设置应力过渡加劲板5，应力过渡加劲板5垂直设置于箱形吊柱1侧面并与桁架下弦工形梁2上下翼缘相连接，应力过渡加劲板5上边缘不超过桁架下弦工形梁2顶面，桁架竖腹杆3位于箱形吊柱1正上方。
37.应力过渡加劲板5同时与桁架下弦工形梁2上下翼缘连接并垂直设置于吊柱侧面，
通过和上下翼缘的有效接触以及下部的延伸段，应力过渡加劲板5可以有效地将本集中于桁架下弦工形梁2下翼缘的应力均匀分散，提高结构稳定性。
38.实施例2
39.结合图2、图3，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，不仅在箱形吊柱1与桁架下弦工形梁2交接处设置应力过渡加劲板5，还在桁架下弦工形梁2上设置内部加劲板6，位置位于桁架斜腹杆4与桁架下弦工形梁2接触点的正下方，并与桁架下弦工形梁2上下翼缘相连接。
40.在该节点承受外加荷载时，桁架斜腹杆4与桁架下弦工形梁2接触点存在一定的应力集中现象，使得桁架下弦工形梁2上翼缘承载力过大，内部加劲板6的设置使得作用于上翼缘的力有效传递至下翼缘，使得桁架下弦工形梁2更加稳定。
41.实施例3
42.结合图2、图3，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，在实施例1或2的基础上，在桁架下弦工形梁2上设置外部加劲板7，位置位于箱形吊柱1正上方，与箱形吊柱1等宽，并与桁架下弦工形梁2上下翼缘相连接。
43.本实施例中应力过渡加劲板包括位于桁架下弦工形梁2上下翼缘之间的加劲板支撑部51 和桁架下弦工形梁2下翼缘与箱形吊柱1之间的加劲板角接部52。
44.在该节点承受外加荷载时，箱形吊柱1与桁架下弦工形梁2交接处易发生应力集中现象，通过应力过渡加劲板的加劲板角接部52的设置可以有效地缓解交接处的应力集中现象，但是在接触段的应力同样较大，使得桁架下弦工形梁2与箱形吊柱1相接触的下翼缘处于不稳定状态，外部加劲板7的设置，可以有效地解决箱形吊柱1与桁架下弦工形梁2接触段的应力过大隐患。
45.更优的，本实施例中应力过渡加劲板5切角高度与宽度相等，且切角高度与宽度不超过应力过渡加劲板5高度的1/2，优选切角高度为应力过渡加劲板5的1/3，该规格的切角可以最大程度的缓解桁架下弦工形梁2下翼缘的应力集中现象；过小的切角会使得应力过渡加劲板5边缘易屈服，过大的切角不能有效地解决结构的应力集中问题。
46.此外，作为其他实施方式，还可以在桁架下弦工形梁2下翼缘的下表面设置加劲板附加部53，该加劲板附加部53位于加劲板支撑部51与加劲板角接部52之间，进一步强化整体结构，消除应力影响。
47.实施例4
48.结合图2、图3，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，在上述实施方案的基础上，在桁架斜腹杆4上设置斜腹杆加劲板8，位于桁架斜腹杆4截面变化处并与桁架竖腹杆3、桁架下弦工形梁2连接。
49.在桁架斜腹杆4截面变化处易发生应力集中现象，通过设置斜腹杆加劲板8可以提高桁架斜腹杆4的承载强度，提高结构的稳定性。
50.实施例5
51.结合图4，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，桁架竖腹杆3 垂直设置于桁架下弦工形梁2上，但并不设置于箱形吊柱1正上方，桁架斜腹杆4倾斜设置于桁架下弦工形梁2与桁架竖腹杆3之间，在下弦工形梁2与箱形吊柱1交接处设置应力过渡加劲板5，应力过渡加劲板5垂直设置于箱形吊柱1两侧，并与桁架下弦工形梁2上下翼
缘相连接，在桁架下弦工形梁2上设置内部加劲板6，位置位于桁架斜腹杆4与桁架下弦工形梁2接触点的正下方，并与桁架下弦工形梁2上下翼缘相连接，在桁架下弦工形梁2上设置外部加劲板7，位置位于箱形吊柱1正上方，并与桁架下弦工形梁2上下翼缘相连接，在桁架斜腹杆4上设置外部加劲板7，位于桁架斜腹杆4截面变化处。
52.在该节点承受外加荷载时，由于桁架竖腹杆3并不设置于箱形吊柱1正上方，桁架下弦工形梁2与箱形吊柱1交接处的应力集中现象更为明显，应力过渡加劲板5通过和上下翼缘的有效接触以及下部的延伸段，可以有效地将本集中于桁架下弦工形梁2下翼缘的应力均匀分散，提高结构稳定性。内部加劲板6、外部加劲板7、外部加劲板7均可有效提高相应位置的结构承载力，有效提高结构与节点强度。
53.实施例6
54.结合图5，本实施方案提供了一种钢结构工形梁与箱形吊柱连接节点结构，该节点节点结构具体设置位置如图5所示；
55.在桁架结构中，除去在桁架下弦工形梁2与箱形吊柱1交接处设置应力过渡加劲板5，可在桁架斜腹杆4与桁架下弦工形梁2接触点的正下方连续设置内部加劲板6，以提高桁架结构的承载力与稳定性。
56.以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。