隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種建筑結構構件，特別涉及一種鋼-混凝土組合結構框架節(jié)點。
【背景技術】
[0002]矩形鋼管混凝土柱及其框架節(jié)點作為新型組合結構構件，抗震性能優(yōu)良，施工快捷方便，符合現(xiàn)階段我國建筑結構工業(yè)化發(fā)展的趨勢。矩形鋼管混凝土柱中鋼管和混凝土相互作用較強，材料利用效率較高。鋼管可以工廠化預制，并作為施工現(xiàn)場混凝土澆筑的模板，加快施工進度；火災情況下內部混凝土能夠吸收熱量，延緩鋼管溫度的上升，同時可在鋼管承載力下降后繼續(xù)承擔荷載。同時矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點形式簡單，承載力和抗震性能完全能滿足抗震設計要求。
[0003]為了提高鋼-混凝土組合結構體系的經(jīng)濟性能，降低鋼材用量，目前薄壁鋼管混凝土柱及其框架節(jié)點逐漸得到廣泛的研究和應用。但由于節(jié)點核心區(qū)和柱端部的鋼管易于發(fā)生局部屈曲，局部屈曲會降低鋼管與混凝土之間的相互作用，進而降低構件的整體承載力和抗震性能。

【發(fā)明內容】

[0004]為了提高矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點傳遞鋼梁彎矩的能力，進而達到“強節(jié)點弱構件”的設計要求，本發(fā)明提出了一種隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，即提出隅撐鋼板加勁肋構造措施，針對地震荷載作用下梁柱節(jié)點核心區(qū)發(fā)生剪切破壞和框架柱端部易出現(xiàn)塑性鉸的特點，建議該加勁肋在矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點核心區(qū)內和柱端部塑性鉸區(qū)設置，形成隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點。這種新型節(jié)點形式能夠有效延緩鋼管局部屈曲，提高對混凝土的約束效應，同時隅撐加勁肋能有效傳遞鋼梁翼緣的拉力，進而有效傳遞鋼梁彎矩，使節(jié)點滿足抗震設計要求，因此本發(fā)明是一種力學性能良好、施工方便、經(jīng)濟合理的新型框架節(jié)點形式。
[0005]為實現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術方案是這樣的，一種隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，包括隅撐加勁鋼板、柱鋼管、工字鋼梁和混凝土。
[0006]所述柱鋼管由兩塊扣合并焊接在一起的槽鋼組成。所述柱鋼管上下兩端敞口、其內部是中空的腔體。
[0007]每一塊槽鋼內焊接有兩塊隅撐加勁鋼板。每一塊所述隅撐加勁鋼板的左右兩邊均焊接在槽鋼的相鄰內壁。每一塊所述隅撐加勁鋼板與槽鋼的內壁呈45度角。所述柱鋼的四個側壁均被隅撐加勁鋼板分成三份。
[0008]所述柱鋼管的外側壁焊接工字鋼梁。所述柱鋼管的內腔中澆筑混凝土。
[0009]值得說明的是，本發(fā)明在矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點核心區(qū)和柱端部塑性鉸區(qū)的鋼管相鄰內壁設置隅撐加勁鋼板，延緩甚至限制鋼管的局部屈曲，提高混凝土的約束效應，同時將鋼梁翼緣的拉力有效傳遞給柱鋼管平行加載方向的兩側壁，進而有效傳遞梁柱內力。
[0010]進一步，兩塊所述槽鋼的連接處是熔透焊縫I。隅撐加勁鋼板與槽鋼的內壁的連接處是熔透焊縫II。
[0011]進一步，隅撐加勁鋼板設置在節(jié)點核心區(qū)和柱端部塑性鉸區(qū)。
[0012]進一步，槽鋼的鋼材采用Q235、Q345、Q390或Q420強度等級。
[0013]進一步，工字鋼梁的鋼材采用Q235、Q345、Q390或Q420強度等級。
[0014]進一步，混凝土采用普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。
[0015]本發(fā)明提出的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點具有下列優(yōu)點:
[0016]1.與鋼筋混凝土框架節(jié)點相比具有承載力高、延性好、施工便捷等優(yōu)勢，且鋼管可以工廠化預制，符合建筑結構工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢。
[0017]2.改善了普通矩形鋼管混凝土柱及節(jié)點核心區(qū)中鋼管對混凝土約束作用不強且不均勻的特點。普通矩形鋼管對混凝土的側向約束在鋼管角部最大，在鋼管壁中心附近最小，其他部位的側向約束介于兩者之間。設置加勁鋼板后，增強了對鋼管壁側向屈曲的限制效果，使得整個混凝土截面的側向約束分布增強且更為均勻，進而提高混凝土的抗壓強度。
[0018]3.采用隅撐鋼板加勁的薄壁鋼管混凝土柱框架節(jié)點，力學性能能夠達到與采用較厚鋼管構件相近的力學性能，在降低鋼材用量的同時，具有相近的承載力、延性和抗震性能，提高組合結構框架節(jié)點的經(jīng)濟性能。
[0019]4.與目前普遍應用的豎向鋼板加勁肋相比，能夠充分發(fā)揮隅撐加勁鋼板優(yōu)良的受拉性能，材料利用效率更高，更有效限制節(jié)點區(qū)鋼管的平面外位移，同時有效傳遞鋼梁的彎矩和剪力。與約束拉桿加勁肋相比其鋼管表面較為平整，減輕對室內空間的干擾并有利于節(jié)點區(qū)的可靠連接；避免了鋼管壁上大量開孔、澆筑混凝土易跑漿、施工工藝復雜等缺點。
【附圖說明】
[0020]圖1是隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點示意圖。
[0021]圖2是隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱示意圖。
[0022]圖3是隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱焊接方式示意圖。
[0023]圖4是隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點平面圖。
[0024]圖中:隅撐加勁鋼板1、柱鋼管2、槽鋼3、熔透焊縫I 4、熔透焊縫II 5、工字鋼梁6、混凝土 7。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不應該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上述技術思想的情況下，根據(jù)本領域普通技術知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應包括在本發(fā)明的保護范圍內。
[0026]—種隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:包括隅撐加勁鋼板1、柱鋼管2、工字鋼梁6和混凝土 7。
[0027]參見圖3，所述柱鋼管2由兩塊扣合并焊接在一起的槽鋼3組成(兩塊槽鋼3的槽口相對)。兩塊所述槽鋼3的連接處是熔透焊縫I 4。所述柱鋼管2上下兩端敞口、其內部是中空的腔體。兩塊槽鋼3焊接好之后，柱鋼管2內部的空腔是橫截面為矩形的立方柱體。
[0028]參見圖2，所述柱鋼管2上下兩端敞口、其內部是中空的腔體。兩塊槽鋼3焊接好之后，柱鋼管2內部的空腔是橫截面為矩形的立方柱體。
[0029]每一塊槽鋼3內焊接有兩塊隅撐加勁鋼板I。每一塊所述隅撐加勁鋼板I的左右兩邊均焊接在槽鋼3的相鄰內壁。隅撐加勁鋼板I與槽鋼3的內壁的連接處是熔透焊縫II 5。每一塊所述隅撐加勁鋼板I與槽鋼3的內壁合圍成一個腔體，這個腔體是三棱柱體。
[0030]實施例中，隅撐加勁鋼板I設置在節(jié)點核心區(qū)和柱塑性鉸區(qū)。即矩形鋼管混凝土柱的端部塑性鉸區(qū)設置焊接在柱鋼管2 (或者說是槽鋼3)兩相鄰內壁上的斜置隅撐加勁鋼板1，利用加勁鋼板對鋼管壁的橫向約束力，延緩甚至限制鋼管的局部屈曲，提高對混凝土的約束效應，進而提高矩形鋼管混凝土的抗震性能。
[0031]優(yōu)選地，隅撐加勁鋼板I與槽鋼3的內壁呈45度角。
[0032]所述柱鋼管2的外側壁焊接工字鋼梁6。實施例中，在柱鋼管2的四個側面均焊接工字鋼梁6，這些工字鋼梁6平行于水平面。所述柱鋼管2的內腔中澆筑混凝土 7。
[0033]本發(fā)明施工時，柱鋼管2在工廠預制加工，先將鋼板兩側彎折呈90°，即得到槽鋼3，再將隅撐加勁鋼板I通過熔透焊縫4焊接在槽鋼3上下端的兩相鄰內壁上，隅撐加勁鋼板I在整個塑性鉸區(qū)和節(jié)點區(qū)通長分布。塑性鉸區(qū)長度可取與鋼管截面邊長尺寸相同。將兩個相同的加勁槽形鋼板在肢尖處采用通長的熔透焊縫5焊接成加勁矩形鋼管。將工字鋼梁6的翼緣和腹板與柱鋼管2焊接，形成框架節(jié)點的鋼結構構件。鋼管壁三分點處的隅撐加勁鋼板能夠限制鋼管壁的平面外位移，有效傳遞鋼梁翼緣的拉力。將鋼結構構件運到施工現(xiàn)場進行吊裝就位，澆筑混凝土 7形成隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點。
【主權項】
1.一種隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:包括隅撐加勁鋼板(1)、柱鋼管(2)、工字鋼梁(6)和混凝土(7); 所述柱鋼管(2)由兩塊扣合并焊接在一起的槽鋼(3)組成；所述槽鋼(3)的長度方向垂直于水平面；所述柱鋼管(2)上下兩端敞口、其內部是中空的腔體； 每一塊槽鋼(3)內焊接有兩塊隅撐加勁鋼板(I);每一塊所述隅撐加勁鋼板(I)均是豎直的鋼板；每一塊所述隅撐加勁鋼板(I)的左右兩邊均焊接在槽鋼(3)的相鄰內壁；每一塊所述隅撐加勁鋼板(I)與槽鋼(3)的內壁呈45度角； 所述柱鋼管(2)的外側壁焊接工字鋼梁￠);所述柱鋼管(2)的內腔中澆筑混凝土(7)。2.根據(jù)權利要求1所述的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:兩塊所述槽鋼(3)的連接處是熔透焊縫I (4);隅撐加勁鋼板(I)與槽鋼(3)的內壁的連接處是熔透焊縫II (5) ο3.根據(jù)權利要求1所述的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:隅撐加勁鋼板(I)設置在節(jié)點核心區(qū)和柱端部塑性鉸區(qū)。4.根據(jù)權利要求1所述的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:槽鋼(3)的鋼材采用Q235、Q345、Q390或Q420強度等級。5.根據(jù)權利要求1所述的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于:工字鋼梁出)的鋼材采用Q235、Q345、Q390或Q420強度等級。6.根據(jù)權利要求1所述的隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點，其特征在于??混凝土(7)采用普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點,包括薄壁矩形鋼管、現(xiàn)澆混凝土、工字鋼梁和隅撐鋼板加勁肋。隅撐加勁鋼板設置在節(jié)點核心區(qū)和柱鋼管端部塑性鉸區(qū)，加勁鋼板與鋼管內壁呈45度角焊接在鋼管壁三分點處，加勁矩形鋼管與工字鋼梁焊接并澆筑混凝土，形成隅撐鋼板加勁矩形鋼管混凝土柱框架節(jié)點。這種新型節(jié)點形式能夠有效延緩鋼管局部屈曲，提高對混凝土的約束效應，同時隅撐加勁肋能有效傳遞鋼梁翼緣的拉力，進而有效傳遞鋼梁彎矩，使節(jié)點滿足抗震設計要求。因此本發(fā)明是一種力學性能良好、施工方便、經(jīng)濟合理的新型框架節(jié)點形式。
【IPC分類】E04B1/58
【公開號】CN105019559
【申請?zhí)枴緾N201510287454
【發(fā)明人】劉界鵬, 楊遠龍, 周緒紅, 何子奇, 甘丹
【申請人】重慶大學
【公開日】2015年11月4日
【申請日】2015年5月29日