專利名稱：矩形鋼管混凝土柱-箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及施工方法
矩形鋼管混凝土柱-箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)及施工方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋼管混凝土柱箱梁連接節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
組成鋼框架結(jié)構(gòu)的框架柱截面通常采用H型鋼截面或箱形截面。使用H型鋼截面 的框架柱，由于H型鋼在截面性能上有強(qiáng)、弱軸慣性矩之分，因此H型鋼的方位，宜使其強(qiáng)軸 對應(yīng)與柱彎矩較大的方向，或者對應(yīng)與柱的計算長度較大的方向。而由四塊鋼板焊接而成 的箱形截面柱由于在兩個主軸方向上的慣性軸相等，沒有強(qiáng)軸和弱軸之分，使其尤其適合 在兩個方向彎距相差不大時或在地震條件下采用，再加上箱形柱便于涂刷防火涂料和外包 裝修，箱形柱在多高層鋼結(jié)構(gòu)中得到越來越廣泛地使用。
在箱形柱中填充混凝土，即構(gòu)成矩形鋼管混凝土柱。矩形鋼管混凝土柱能充分發(fā) 揮鋼材和混凝土各自的優(yōu)勢，鋼管約束了內(nèi)部混凝土的變形，提高了混凝土的承載能力；混 凝土防止了鋼管的局部屈曲。在施工階段，鋼管還可以作為混凝土澆筑的模版，節(jié)約了成 本，縮短了工期。
框架梁截面通常采用H型鋼截面。但是當(dāng)框架梁本身承受較大的平面外荷載或者 扭矩作用時，H型鋼在截面性能上有強(qiáng)、弱軸慣性矩之分的缺點(diǎn)就會凸顯出來；同時現(xiàn)代建 筑為了滿足建筑造型的要求，梁的截面形狀本身成為一種造型的需要，這時使用H型鋼就 不能滿足建筑美感的要求。箱形截面梁就以其具有更好的扭轉(zhuǎn)性能、更好的抗腐蝕性能、更 輕巧美觀的外觀等優(yōu)點(diǎn)飽受廣大設(shè)計人員的青睞。
目前，對框架結(jié)構(gòu)的研究，大多集中在矩形鋼管混凝土柱H型鋼梁節(jié)點(diǎn)，而實(shí)際應(yīng) 用中，又以栓焊混合節(jié)點(diǎn)為主。但1994年的美國北嶺地震和1995年的日本阪神地震中，多 高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的許多連接節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了脆性破壞，破壞的位置在梁端焊接部位、柱端焊接 部位、梁柱節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)板處等。分析原因是由于當(dāng)時設(shè)計中只考慮了在梁上形成塑性鉸達(dá) 到吸收和耗散地震的目的，而忽視了節(jié)點(diǎn)域存在的應(yīng)力集中和截面削弱對節(jié)點(diǎn)承載能力的 影響，以及焊縫質(zhì)量難以保證。
箱形截面梁的研究還處于起步階段，其與矩形鋼管混凝土柱的連接節(jié)點(diǎn)形式還沒 有成熟，尚未納入鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范。
目前，國內(nèi)僅《多、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖集》01SG5192004版中給出了 一種推薦節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，如圖1所示，該節(jié)點(diǎn)為栓焊混接形式，采用內(nèi)隔板式節(jié)點(diǎn)，包括矩形鋼 管混凝土柱1，箱梁2，腹板連接板71，短箱梁9，上內(nèi)隔板10，下內(nèi)隔板11，上蓋板12，其具 體施工方式為
I將上內(nèi)隔板10、下內(nèi)隔板11與矩形鋼管混凝土柱I在工廠通過電渣焊連接，將 短箱梁9與矩形鋼管混凝土柱I在工廠通過對接焊縫連接。
2將箱梁2兩側(cè)腹板與短箱梁9兩側(cè)腹板在現(xiàn)場分別通過腹板連接板71用高強(qiáng)螺 栓連接。
3將箱梁2下翼緣與短箱梁9下翼緣通過對接焊縫連接。
4將上蓋板12與短箱梁9通過對接焊縫連接。
5將上蓋板12與箱梁2通過對接焊縫連接。
該節(jié)點(diǎn)存在如下缺點(diǎn)
I該節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)隔板形式，柱壁內(nèi)側(cè)與內(nèi)隔板焊接，柱壁外側(cè)與短箱梁焊接，柱壁 同一位置存在多次施焊現(xiàn)象，對柱壁造成削弱，使柱壁產(chǎn)生極大的焊接殘余應(yīng)力，美國北嶺 地震和日本阪神地震表明，在地震作用下，內(nèi)隔板與柱壁連接處極易發(fā)生撕裂破壞，影響節(jié) 點(diǎn)性能的發(fā)揮。
2)該節(jié)點(diǎn)包含三條現(xiàn)場焊縫(短箱梁上翼緣與上蓋板焊縫，箱梁上翼緣與上蓋板 焊縫，箱梁下翼緣與短箱梁下翼緣焊縫)，一方面增加了人工費(fèi)用，延長了施工周期，另一方 面，焊接質(zhì)量受多方面因素(焊工技術(shù)、周圍環(huán)境、焊條質(zhì)量等)影響，使焊縫連接處容易形 成薄弱部位。
為此，一方面，需要避免內(nèi)隔板的使用，另一方面，需要提出一種矩形鋼管混凝土 柱箱型梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)，以保證節(jié)點(diǎn)良好的抗震性能。
從結(jié)構(gòu)設(shè)計的原理上講，利用連接板，并通過高強(qiáng)螺栓連接，是建筑結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域 螺栓連接的常用形式。但由于箱型梁的封閉式構(gòu)造，如何能夠?qū)崿F(xiàn)封閉式結(jié)構(gòu)的最后一塊 連接板的螺栓連接，至關(guān)重要。因此，本發(fā)明的重點(diǎn)是提出一種全螺栓連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，并提 出其合理的施工方法,解決全螺栓連接施工上的困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)矩形鋼管混凝土柱箱梁 全螺栓連接的連接節(jié)點(diǎn)及施工方法。本發(fā)明提供的節(jié)點(diǎn)及施工方法，方便快捷，易于實(shí)現(xiàn)， 能有效解決在箱型梁全螺栓連接的施工過程中，最后一塊板如何封閉的難題。本發(fā)明的技 術(shù)方案如下
一種矩形鋼管混凝土柱箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)，包括矩形鋼管混凝土柱(I)、箱梁(2)、上貫通隔板(3)，下貫通隔板(4)，下蓋板(5)，多個高強(qiáng)螺栓，多塊連接板，兩塊剪力板(8)，其中，上貫通隔板(3)和下貫通隔板(4)貫穿矩形鋼管混凝土柱(I)柱壁，并與矩形鋼 管混凝土柱(I)的鋼管柱壁四周用剖口焊縫連接；箱梁(2)的兩塊腹板分別通過一塊剪力 板(8)與矩形鋼管混凝土柱(I)剖口焊接在一起；箱梁(2)的上翼緣與上貫通隔板(3)通過 設(shè)置在箱梁(2)內(nèi)部的連接板(7-2)用高強(qiáng)螺栓連接；箱梁(2)的兩塊腹板和兩塊剪力板(8)分別通過設(shè)置在箱梁(2)內(nèi)部的連接板(7-1)用高強(qiáng)螺栓連接；下蓋板(5)的一端與箱 梁(2)的下翼緣通過連接板(7-3)用高強(qiáng)螺栓連接，下蓋板(5)的另一端與下貫通隔板(4) 的下翼緣通過連接板(7-4)用高強(qiáng)螺栓連接。
所述的節(jié)點(diǎn)的施工方法如下
I)將矩形鋼管混凝土柱(1)，連同上貫通隔板(3)，下貫通隔板(4)和剪力板(8)各 自加工完后，作為一個整體柱構(gòu)件定位安裝好。
2 )吊裝箱梁(2 )并定位，使箱梁(2 )腹板與剪力板(8 )通過第一連接板(7_1)用高 強(qiáng)螺栓連接。
3 )將箱梁(2 )上翼緣與上貫通隔板(3 )通過第二連接板(7-2 )用高強(qiáng)螺栓連接。
4 )將箱梁(2 )下翼緣與第三連接板(7-3 )用高強(qiáng)螺栓連接，在第三連接板(7-3 )的另一端的螺栓孔處插入高強(qiáng)螺栓的螺桿。
5)將下貫通隔板(4)與第四連接板(7-4)的一端用高強(qiáng)螺栓連接，在第四連接板 (7-4)的另一端的螺栓孔處插入高強(qiáng)螺栓的螺桿。
6)將下蓋板(5)定位，將插入第三連接板(7-3)和第四連接板(7-4)的高強(qiáng)螺栓 的螺桿分別穿過下蓋板(5)的螺栓孔，擰緊高強(qiáng)螺栓的螺母。
本發(fā)明提供的節(jié)點(diǎn)及施工方法，具有下面的優(yōu)點(diǎn)
I)該節(jié)點(diǎn)通過貫通隔板的設(shè)置，避免了對矩形鋼管混凝土柱壁的削弱，達(dá)到了塑 性鉸外移的抗震要求。
2)該節(jié)點(diǎn)通過全螺栓連接構(gòu)造，形成了裝配化施工技術(shù)，避免了現(xiàn)場大量人力物 力，保證了節(jié)點(diǎn)的抗震性能，縮短了施工周期。
3)該節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，傳力明確，有效防止焊接帶來的應(yīng)力集中，提供良好的抗震性
4)該節(jié)點(diǎn)施工技術(shù)方便快捷，易于實(shí)現(xiàn)，能有效解決在箱型梁全螺栓連接的施工 過程中，最后一塊板如何封閉的難題。
5)采用貫通隔板，可實(shí)現(xiàn)塑性鉸外移的要求，使箱梁的破壞先于節(jié)點(diǎn)的破壞，保證 了節(jié)點(diǎn)的安全可靠，達(dá)到了“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的抗震設(shè)防要求，滿足結(jié)構(gòu)承載能力和正常使 用的要求。


圖1
圖2
圖3
圖4
圖5圖集推薦節(jié)點(diǎn)形式。為本發(fā)明的平面截面示意圖。 為圖1中A-A劑面不意圖。 為圖1中B-B劑面不意圖。 為圖1中C-C劑面不意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出的一種矩形鋼管混凝土柱箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，包括矩 形鋼管混凝土柱1、箱梁2、上貫通隔板3，下貫通隔板4，下蓋板5，高強(qiáng)螺栓6，連接板7，剪 力板8，由以下方式組成
上貫通隔板3和下貫通隔板4貫穿矩形鋼管混凝土柱I柱壁，并與矩形鋼管混凝 土柱I的鋼管柱壁四周用剖口焊縫連接。在矩形鋼管混凝土柱I與箱梁2腹板對應(yīng)的位置， 用剖口焊縫連接兩塊剪力板8。箱梁2的上翼緣與上貫通隔板3通過一塊設(shè)置在箱梁2內(nèi) 部的連接板72用高強(qiáng)螺栓6連接，箱梁2的兩塊腹板和兩塊剪力板8分別通過設(shè)置在箱梁 2內(nèi)部的連接板71用高強(qiáng)螺栓6連接，下蓋板5的一側(cè)與箱梁2的下翼緣通過連接板73用 高強(qiáng)螺栓6連接，下蓋板5的另一側(cè)與下貫通隔板4的下翼緣通過連接板7-4用高強(qiáng)螺栓 6連接。
本發(fā)明的施工方法如下
I矩形鋼管混凝土柱1，連同上貫通隔板3，下貫通隔板4和剪力板8，在工廠加工 完成后，在現(xiàn)場作為一個整體柱構(gòu)件定位安裝好。
2吊裝箱梁2并定位，使箱梁2腹板與剪力板8通過連接板7_1用高強(qiáng)螺栓6連接。
3將箱梁2上翼緣與上貫通隔板3通過連接板7-2用高強(qiáng)螺栓6連接。
4將箱梁2下翼緣與連接板7-3用高強(qiáng)螺栓6連接，在連接板7-3另一側(cè)的螺栓孔 處插入高強(qiáng)螺栓6的螺桿。
5將下貫通隔板4與連接板7-4用高強(qiáng)螺栓6連接，在連接板7_4另一側(cè)的螺栓孔 處插入高強(qiáng)螺栓6的螺桿。
6將下蓋板5定位，使步驟4中連接板7-3和步驟5中連接板7_4的高強(qiáng)螺栓6的 螺桿穿過下蓋板5的螺栓孔，擰緊高強(qiáng)螺栓6的螺母。
權(quán)利要求
1.一種矩形鋼管混凝土柱箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)，包括矩形鋼管混凝土柱(I)、箱梁(2)、上貫通隔板(3)、下貫通隔板(4)、下蓋板(5)、多個高強(qiáng)螺栓、多塊連接板、兩塊剪力板(8)，其中，上貫通隔板(3)和下貫通隔板(4)貫穿矩形鋼管混凝土柱(I)柱壁，并與矩形鋼管混凝土柱(I)的鋼管柱壁四周用剖口焊縫連接；箱梁(2)的兩塊腹板分別通過一塊剪力板(8)與矩形鋼管混凝土柱(I)剖口焊接在一起；箱梁(2)的上翼緣與上貫通隔板(3)通過設(shè)置在箱梁(2)內(nèi)部的連接板(7-2)用高強(qiáng)螺栓連接；箱梁(2)的兩塊腹板和兩塊剪力板(8)分別通過設(shè)置在箱梁(2)內(nèi)部的連接板(7-1)用高強(qiáng)螺栓連接；下蓋板(5)的一端與箱梁(2)的下翼緣通過連接板(7-3)用高強(qiáng)螺栓連接，下蓋板(5)的另一端與下貫通隔板(4)的下翼緣通過連接板(7-4)用高強(qiáng)螺栓連接。
2.—種權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)的施工方法，如下 I)將矩形鋼管混凝土柱(1)，連同上貫通隔板(3)，下貫通隔板(4)和剪力板(8)各自加工完后，作為一個整體柱構(gòu)件定位安裝好。
2 )吊裝箱梁(2 )并定位，使箱梁(2 )腹板與剪力板(8 )通過第一連接板(7-1)用高強(qiáng)螺栓連接。
3)將箱梁(2)上翼緣與上貫通隔板(3)通過第二連接板(7-2)用高強(qiáng)螺栓連接。
4)將箱梁(2)下翼緣與第三連接板(7-3)用高強(qiáng)螺栓連接，在第三連接板(7-3)的另一端的螺栓孔處插入高強(qiáng)螺栓的螺桿。
5)將下貫通隔板(4)與第四連接板(7-4)的一端用高強(qiáng)螺栓連接，在第四連接板(7-4)的另一端的螺栓孔處插入高強(qiáng)螺栓的螺桿。
6)將下蓋板(5)定位，將插入第三連接板(7-3)和第四連接板(7-4)的高強(qiáng)螺栓的螺桿分別穿過下蓋板(5)的螺栓孔，擰緊高強(qiáng)螺栓的螺母。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種矩形鋼管混凝土柱箱梁全螺栓連接節(jié)點(diǎn)，包括矩形鋼管混凝土柱、箱梁、上、下貫通隔板、下蓋板、多個高強(qiáng)螺栓、多塊連接板和兩塊剪力板。上、下貫通隔板貫穿矩形鋼管混凝土柱壁并與矩形鋼管混凝土柱的鋼管柱壁四周焊接；箱梁的兩塊腹板分別通過一塊剪力板與矩形鋼管混凝土柱剖口焊接在一起；箱梁的上翼緣與上貫通隔板通過設(shè)置在箱梁內(nèi)部的連接板用高強(qiáng)螺栓連接；箱梁的兩塊腹板和兩塊剪力板分別通過設(shè)置在箱梁內(nèi)部的連接板用高強(qiáng)螺栓連接；下蓋板的一端與箱梁的下翼緣及其另一端與下貫通隔板的下翼緣之間均通過連接板連接。本發(fā)明同時提供上述節(jié)點(diǎn)的施工方法。本發(fā)明具有方便快捷，易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號E04B1/58GK102995756SQ20121054028
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者陳志華, 秦穎, 王小盾, 杜顏勝 申請人:天津大學(xué)