一種h型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法
【專利摘要】本發明公開了一種H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法，格構式鋼柱由4根方鋼管柱組成，利用連接鋼板將4根方鋼管柱的內、外側通過焊接方式相連接，形成以方鋼管柱為四角點的內外筒狀節點結構；在內外筒狀節點結構的頂部和底部設置環形加強鋼板以加強相互間連接；最后利用角鋼和高強螺栓將格構式鋼柱和H型實腹式梁連接。該技術使H型實腹式梁上承受的荷載在傳遞至格構式鋼柱時力臂最小，在很大程度上降低了荷載對格構式鋼柱產生的扭矩作用，從而順利有效地完成H型實腹式梁與格構式鋼柱之間的荷載傳遞功能，且連接節點傳力體系明確、受力合理、又便于現場施工和安裝。
【專利說明】 一種H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋼結構工程梁柱連接領域，尤其涉及一種適用于H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法。
【背景技術】
[0002]鋼結構具有強度高、抗震性能好、自重輕、施工方便等諸多優點，因此在民用和工業建筑中得到廣泛地應用。鋼框架結構中，連接節點的性能直接影響整個結構體系的剛度、穩定性和承載能力，因此連接節點是保證梁柱協同工作、構成整體結構的關鍵部分。
[0003]由于節點構造形式的多樣性和復雜性，節點的受力性能比較復雜，對節點的設計方法的要求也比較嚴格。在目前鋼結構工程中，梁柱連接技術主要是針對實腹式型鋼梁和實腹式型鋼柱的連接。格構式鋼柱不僅具有受力合理、抗側剛度大、經濟美觀等性能，而且在鋼結構加固工程中，在既有柱不受影響情況下可以在原柱位新立格構式鋼柱進行加固和擴建，因此格構式鋼柱在鋼結構工程中將會得到廣泛的應用。而實腹式梁與格構式鋼柱的連接節點設計比較復雜，連接技術也比較薄弱，這就對實腹式梁與格構式鋼柱的連接方法提出了很大的挑戰。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種鋼結構H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法，該方法包括以下步驟:
(I)利用連接鋼板連接格構式鋼柱形成內外筒狀節點結構:格構式鋼柱由第一方鋼管柱、第二方鋼管柱、第三方鋼管柱和第四方鋼管柱構成。利用第一連接鋼板將第一方鋼管柱和第二方鋼管柱的內側通過角焊接方式進行連接；利用第二連接鋼板將第三方鋼管柱和第四方鋼管柱的內側通過角焊接方式進行連接；利用第三連接鋼板在第一方鋼管柱和第三方鋼管柱的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板和第二連接鋼板連接；利用第四連接鋼板在第二方鋼管柱和第四方鋼管柱的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板和第二連接鋼板連接。為保證連接節點的強度及連接鋼板的穩定性，在第一方鋼管柱和第二方鋼管柱之間第一連接鋼板的中間位置對接焊接豎向的加勁板。利用第五連接鋼板將第一方鋼管柱、第二方鋼管柱和加勁板的外側通過對接焊接方式連接；利用第六連接鋼板將第三方鋼管柱和第四方鋼管柱的外側通過對接焊接方式連接；利用第七連接鋼板在第一方鋼管柱和第三方鋼管柱的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板和第二連接鋼板連接；利用第八連接鋼板在第二方鋼管柱和第四方鋼管柱的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板和第二連接鋼板連接。
[0006]利用連接鋼板將四根方鋼管柱連接后就形成了以第一方鋼管柱、第二方鋼管柱、第三方鋼管柱和第四方鋼管柱為四角點的內外筒狀節點結構。內外筒狀節點結構使格構式鋼柱的各方鋼管柱間協同受力，能夠有效防止單根方鋼管柱在軸力作用下產生的破壞及局部失穩現象。
[0007](2)在內外筒狀節點頂部和底部設置環形加強鋼板:在內外筒狀節點結構頂部焊接第一加強鋼板，在內外筒狀節點結構的底部焊接第二加強鋼板。加強鋼板與方鋼管柱、連接鋼板和加勁板間及加強鋼板之間的連接均采用對接焊接的方式。焊接后的加強鋼板形成環形加強鋼板，有效提高了連接節點的強度和剛度，加強了方鋼管柱和連接鋼板之間的連接。
[0008](3)利用角鋼和高強螺栓連接H型實腹式梁與格構式鋼柱:在H型實腹式梁與格構式鋼柱相連一側的腹板上角焊接角鋼，再利用高強螺栓將角鋼與第五連接鋼板相連以實現H型實腹式梁與格構式鋼柱的鉸接連接。此種連接方式使H型實腹式梁上承受的荷載對格構式鋼柱的力臂最小，因此傳遞荷載時在格構式鋼柱上產生的扭矩作用最小，從而很大程度地降低了格構式鋼柱承受扭矩作用時發生的破壞。為便于高強螺栓連接角鋼及連接鋼板，需要在第五連接鋼板上預留螺栓安裝手孔。完成角鋼與連接鋼板的連接后，再對螺栓安裝手孔進行補焊封堵以防止局部開洞對連接節點造成的強度削弱。
[0009]本發明的有益效果是，本發明為連接H型實腹式梁與格構式鋼柱提供的角鋼連接方法使H型實腹式梁上承受的荷載在傳遞至格構式鋼柱時的力臂最小，從而很大程度地減小了荷載對格構式鋼柱產生的扭矩作用，有效防止了格構式鋼柱受到扭矩作用而發生的破壞。本發明中采用的格構式鋼柱不僅具有抗側剛度大、經濟等性能，同時在現有結構的加固和擴建工程中可以在不影響既有柱的情況下在原柱位新立格構式鋼柱。該連接方法形成的梁柱連接節點能夠滿足結構剛度和強度的要求，符合鋼結構設計中“強節點、弱構件”的設計原則，能夠順利有效地完成H型實腹式梁與格構式鋼柱之間的荷載傳遞功能，且該連接方法施工方便，是一種可以廣泛應用于鋼結構工程中的梁柱連接方法，具有廣闊的應用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接示意圖；
圖2為本發明H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接示意圖側視圖；
圖3為圖1的A-A剖面圖；
圖4為圖1的B-B剖面圖；
圖中，第一方鋼管柱11、第二方鋼管柱12、第三方鋼管柱13、第四方鋼管柱14、第一連接鋼板21、第二連接鋼板22、第三連接鋼板23、第四連接鋼板24、第五連接鋼板25、第六連接鋼板26、第七連接鋼板27、第八連接鋼板28、加勁板3、H型實腹式梁4、第一加強鋼板51、第二加強鋼板52、角鋼6、高強螺栓7、螺栓安裝手孔8。
【具體實施方式】
[0011]為使H型實腹式梁上作用的荷載對格構式鋼柱產生的扭矩作用最小，并使H型實腹式梁與格構式鋼柱連接節點具有足夠的剛度和強度，滿足鋼結構設計中“強節點、弱構件”原則的要求，需要設計H型實腹式梁與格構式鋼柱的連接方式，以確保H型實腹式梁的內力順利有效地傳遞至格構式鋼柱上并最終傳遞至柱腳基礎。本發明H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法，包括以下步驟:
1、利用連接鋼板連接格構式鋼柱形成內外筒狀節點結構:
如圖3所示，格構式鋼柱由第一方鋼管柱11、第二方鋼管柱12、第三方鋼管柱13和第四方鋼管柱14構成。利用第一連接鋼板21將第一方鋼管柱11和第二方鋼管柱12的內側通過角焊接方式進行連接；利用第二連接鋼板22將第三方鋼管柱13和第四方鋼管柱14的內側通過角焊接方式進行連接；利用第三連接鋼板23在第一方鋼管柱11和第三方鋼管柱13的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板21和第二連接鋼板22連接；利用第四連接鋼板24在第二方鋼管柱12和第四方鋼管柱14的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板21和第二連接鋼板22連接。為保證連接節點的強度及連接鋼板的穩定性，在第一方鋼管柱11和第二方鋼管柱12之間第一連接鋼板21的中間位置對接焊接豎向的加勁板3。利用第五連接鋼板25將第一方鋼管柱11、第二方鋼管柱12和加勁板3的外側通過對接焊接方式連接；利用第六連接鋼板26將第三方鋼管柱13和第四方鋼管柱14的外側通過對接焊接方式連接；利用第七連接鋼板27在第一方鋼管柱11和第三方鋼管柱13的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板21和第二連接鋼板22連接；利用第八連接鋼板28在第二方鋼管柱12和第四方鋼管柱14的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板21和第二連接鋼板22連接。
[0012]利用連接鋼板將四根方鋼管柱連接后就形成了以第一方鋼管柱11、第二方鋼管柱12、第三方鋼管柱13和第四方鋼管柱14為四角點的內外筒狀節點結構。內外筒狀節點結構使格構式鋼柱的各方鋼管柱間協同受力，能夠有效防止單根方鋼管柱在軸力作用下產生的破壞及局部失穩現象。
[0013]2、在內外筒狀節點頂部和底部設置環形加強鋼板:
如圖1所示，在內外筒狀節點結構頂部焊接第一加強鋼板51，在內外筒狀節點結構的底部焊接第二加強鋼板52。第一加強鋼板51的形狀如圖3所示，第二加強鋼板52的形狀如圖4所示。加強鋼板與方鋼管柱、連接鋼板和加勁板間及加強鋼板之間的連接均采用對接焊接的方式。焊接后的加強鋼板形成環形加強鋼板，有效提高了連接節點的強度和剛度，加強了方鋼管柱和連接鋼板之間的連接。
[0014]3、利用角鋼和高強螺栓連接H型實腹式梁與格構式鋼柱:
如圖4所示，在H型實腹式梁4與格構式鋼柱相連一側的腹板上角焊接角鋼6，再利用高強螺栓7將角鋼與第五連接鋼板25相連以實現H型實腹式梁與格構式鋼柱的鉸接連接。此種連接方式使H型實腹式梁上承受的荷載對格構式鋼柱的力臂最小，因此傳遞荷載時在格構式鋼柱上產生的扭矩作用最小，從而很大程度地降低了格構式鋼柱承受扭矩作用時發生的破壞。為便于高強螺栓連接角鋼及連接鋼板，需要在第五連接鋼板25上預留螺栓安裝手孔8，如圖2所示。完成角鋼與連接鋼板的連接后，再對螺栓安裝手孔8進行補焊封堵以防止局部開洞對連接節點造成的強度削弱。
【權利要求】
1.一種H型實腹式梁與格構式鋼柱的角鋼連接方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)利用連接鋼板連接格構式鋼柱形成內外筒狀節點結構:格構式鋼柱由第一方鋼管柱(11)、第二方鋼管柱(12)、第三方鋼管柱(13)和第四方鋼管柱(14)構成；利用第一連接鋼板(21)將第一方鋼管柱(11)和第二方鋼管柱(12)的內側通過角焊接方式進行連接；利用第二連接鋼板(22)將第三方鋼管柱(13)和第四方鋼管柱(14)的內側通過角焊接方式進行連接；利用第三連接鋼板(23)在第一方鋼管柱(11)和第三方鋼管柱(13)的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板(21)和第二連接鋼板(22)連接；利用第四連接鋼板(24)在第二方鋼管柱(12)和第四方鋼管柱(14)的內側對應位置處通過對接焊接的方式將第一連接鋼板(21)和第二連接鋼板(22)連接；為保證連接節點的強度及連接鋼板的穩定性，在第一方鋼管柱(11)和第二方鋼管柱(12)之間第一連接鋼板(21)的中間位置對接焊接豎向的加勁板(3);利用第五連接鋼板(25)將第一方鋼管柱(11)、第二方鋼管柱(12)和加勁板(3)的外側通過對接焊接方式連接；利用第六連接鋼板(26)將第三方鋼管柱(13)和第四方鋼管柱(14)的外側通過對接焊接方式連接；利用第七連接鋼板(27)在第一方鋼管柱(11)和第三方鋼管柱(13)的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板(21)和第二連接鋼板(22)連接；利用第八連接鋼板(28)在第二方鋼管柱(12)和第四方鋼管柱(14)的外側對應位置處通過對接焊接方式將第一連接鋼板(21)和第二連接鋼板(22 )連接；利用連接鋼板將四根方鋼管柱連接后就形成了以第一方鋼管柱(11)、第二方鋼管柱(12)、第三方鋼管柱(13)和第四方鋼管柱(14)為四角點的內外筒狀節點結構； (2)在內外筒狀節點頂部和底部設置環形加強鋼板:在內外筒狀節點結構頂部焊接第一加強鋼板(51)，在內外筒狀節點結構的底部焊接第二加強鋼板(52);加強鋼板與方鋼管柱、連接鋼板和加勁板間及加強鋼板之間的連接均采用對接焊接的方式； (3)利用角鋼和高強螺栓連接H型實腹式梁與格構式鋼柱:在H型實腹式梁(4)與格構式鋼柱相連一側的腹板上角焊接角鋼(6)，再利用高強螺栓(7)將角鋼與第五連接鋼板(25)相連以實現H型實腹式梁與格構式鋼柱的鉸接連接；為便于高強螺栓連接角鋼及連接鋼板，需要在第五連接鋼板(25)上預留螺栓安裝手孔(8);完成角鋼與連接鋼板的連接后，再對螺栓安裝手孔(8)進行補焊封堵以防止局部開洞對連接節點造成的強度削弱。
【文檔編號】E04B1/58GK103790241SQ201410025607
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優先權日:2014年1月21日
【發明者】龔順風, 任曉閣, 程鵬, 侯陽陽 申請人:浙江大學