具有十字型角鋼的連接構件及其安裝方法與流程

本發明涉及一種連接構件及其安裝方法，尤其涉及一種具有十字型角鋼的連接構件及其安裝方法。

背景技術：

井架是石油鉆機的重要組成部分，主要起懸掛鉆井過程中所需要各種鉆機工具，設備，承受鉆井工作中各種載荷，配合鉆井鉆到目的層的作用。井架設計安裝時需要把各個不同形狀的桿件(如斜撐、橫梁或柱子)組成的一個平面或立體的連接結構實體形成節點。對于鋼結構井架，其中斜撐與橫梁連接、橫梁與柱子的連接以及斜撐與柱子的連接節點設計占節點設計的百分之八十以上，對于主要承受軸向力的斜撐和橫梁，端部連接節點設計成鉸接即可滿足設計要求。隨著焊接技術的不斷發展和高強度螺栓連接的不斷普及，采用焊接連接節點和高強度螺栓連接節點的混合連接節點，即栓焊連接節點廣泛應用在鋼結構海洋井架的端部連接節點設計中。

由于連接桿件高度通常不相等，當高度相差不大時，需要添加墊片，構件截面的多樣性導致需要制造各種厚度不同的墊片，安裝難度很大；當高度相差較大時，則需要對連接桿件進行局部變截面處理，大大增加了節點用鋼量和焊接工作量，制造成本高。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有十字型角鋼的連接構件及其安裝方法，安全可靠，能夠大大減少焊接工作量和用鋼量，安裝方便，縮短工期，降低制造成本。

本發明為解決上述技術問題而采用的技術方案是提供一種具有十字型角鋼的連接構件，包括連接板，所述連接板上至少設有一個安裝腳，所述安裝腳由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設有第一螺栓孔，所述連接板在安裝腳處設有第二螺栓孔，所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連。

上述的具有十字型角鋼的連接構件，其中，所述連接板為類矩形連接板。

上述的具有十字型角鋼的連接構件，其中，所述安裝腳的數目為四個，所述四個安裝腳分布在類矩形連接板的四個對角處。

上述的具有十字型角鋼的連接構件，其中，所述連接板上第二螺栓孔的數量以及孔間距與安裝腳一端的第一螺栓孔的數量及孔間距相等。

上述的具有十字型角鋼的連接構件，其中，所述連接板焊接在橫梁或柱子上，所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處與斜撐的腹板螺栓相連。

上述的具有十字型角鋼的連接構件，其中，所述連接板在安裝腳處的第二螺栓孔的數目為多個，所述多個第二螺栓孔沿著該安裝腳所連接的斜撐方向等間隔均勻分布。

本發明為解決上述技術問題還提供一種具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，包括如下步驟：a)根據待連接斜撐的數目選定相應的安裝腳數目和連接板形狀；b)選用H型鋼作為橫梁，并在H型鋼的腹板中間開槽，槽孔尺寸與連接板尺寸相匹配；c)將所述連接板放入腹板中間開槽后焊接固定；d)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐的腹板通過螺栓相連。

上述的具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，其中，所述安裝腳數目為多個，所述連接板上的連接焊縫的形心接近所述多個安裝腳的交點位置。

本發明為解決上述技術問題還提供另一種具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，包括如下步驟：a)根據待連接斜撐的數目選定相應的安裝腳數目,并根據三十度應力擴散角確定合適的連接板外包尺寸；b)將所述連接板和柱子或橫梁焊接固定；c)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐的腹板或橫梁的腹板螺栓相連。

上述的具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，其中，所述柱子為H型鋼，所述H型鋼包括兩塊平行設置的翼緣板，所述翼緣板的中間通過腹板相連，所述連接板焊接在所述腹板中間并與所述翼緣板平行，或者所述連接板焊接在所述翼緣板上并與所述腹板對齊。

本發明對比現有技術有如下的有益效果：本發明提供的具有十字型角鋼的連接構件及其安裝方法，通過設置連接板，并在連接板上至少設置一個由四個等邊角鋼背對背連接組成的十字型角鋼作為安裝腳，安裝腳的一端在第二螺栓孔處通過螺栓固定在連接板上，另一端在第一螺栓孔處通過螺栓連接斜撐的腹板或橫梁的腹板，所述連接板可以直接焊接在橫梁或柱子上，安裝腳的數目和位置可以根據待連接桿件的數目和位置進行靈活調整，安全可靠，能夠大大減少焊接工作量和用鋼量，安裝方便，縮短工期，降低制造成本。

附圖說明

圖1為本發明的具有十字型角鋼的連接構件結構示意圖；

圖2為圖1中連接板的結構示意圖；

圖3為圖1中等邊角鋼的結構示意圖；

圖4為本發明的連接板、斜撐與橫梁構成的連接節點的結構示意圖；

圖5為沿圖4縱向中心線剖面示意圖；

圖6為圖4中橫梁結構示意圖；

圖7為圖4中斜撐結構示意圖；

圖8為本發明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構成的一種連接節點的結構示意圖；

圖9為圖8中連接板上一個安裝腳的分解結構示意圖；

圖10為本發明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構成的另一種連接節點的結構示意圖；

圖11為圖10的分解結構示意圖。

圖中：

1連接板 2安裝腳 3第一螺栓孔

4第二螺栓孔 5橫梁 6斜撐

7柱子 8翼緣板 9腹板

10槽孔

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

圖1為本發明的具有十字型角鋼的連接構件結構示意圖；圖2為圖1中連接板的結構示意圖；圖3為圖1中等邊角鋼的結構示意圖。

請參見圖1、圖2和圖3，本發明提供的具有十字型角鋼的連接構件包括連接板1，所述連接板1上至少設有一個安裝腳2，所述安裝腳2由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設有第一螺栓孔3，所述連接板1在安裝腳處設有第二螺栓孔4，所述連接板1在第二螺栓孔4處和所述安裝腳2的一端螺栓相連。

本發明提供的具有十字型角鋼的連接構件，其中，安裝腳2的數目和位置根據待連接桿件的數目和位置決定，并根據考慮三十度應力擴散角確定合適的連接板1的外包尺寸。所述連接板1焊接在橫梁或柱子上，所述安裝腳2的另一端在該端第一螺栓孔3處和斜撐的腹板螺栓相連。所述連接板1在安裝腳2處的第二螺栓孔4的數目可以為多個，所述多個第二螺栓孔4沿著該安裝腳所連接的斜撐方向等間隔均勻分布。圖1中安裝腳2中每個等邊角鋼上與連接板1的連接處開設四個等間隔分布的第一螺栓孔，連接板1每一面需要和兩個等邊角鋼相連，因此相應地，連接板1在每個安裝腳2處開設兩排第二螺栓孔4，每排第二螺栓孔4的數目均為四個。

圖4為本發明的連接板、斜撐與橫梁構成的連接節點的結構示意圖；圖5為沿圖4縱向中心線剖面示意圖。

請參見圖4和圖5，下面以斜撐與橫梁構成的連接節點為例，本發明提供了一種具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，包括如下步驟：

a)根據待連接斜撐的數目選定相應的安裝腳數目和連接板形狀；本實施例中連接板1選定類矩形連接板，類矩形連接板的四個對角處分別設置四個安裝腳2去連接四個斜撐6；

b)選用H型鋼作為橫梁5，并在H型鋼的腹板9中間開槽；H型鋼包括翼緣板8和腹板9，腹板9中間形成槽孔10，槽孔10尺寸與連接板尺寸相匹配，如圖6所示；

c)將所述連接板1放入腹板中間開槽后焊接固定；如果安裝腳數目為多個，所述連接板上的連接焊縫的形心優選接近所述多個安裝腳的交點位置；

d)將所述連接板1在第二螺栓孔處和每個安裝腳2的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐6的腹板螺栓相連；斜撐6為H型鋼，其腹板上相應地設有螺栓孔和安裝腳上的第一螺栓孔3對齊后通過螺栓固定相連，如圖7所示。

本實施例中四個斜撐6交叉成X型，四個斜撐6的腹板都開設了螺栓孔通過高強度螺栓與十字型角鋼的另一端連接。從角鋼連接件的橫截面可以看出，四個等邊角鋼背對背放置形成組成十字型角鋼，單個連接角鋼的兩邊都開設了第一螺栓孔3，四個斜撐的腹板與連接板1成九十度交叉放置。上述連接不受構件截面高度不同的限制，連接簡單。從受力分析上看，位于同一對角線的兩個斜撐受力同為拉力或壓力，四個斜撐在交點處豎向力合力為零，四個斜撐在交點處的水平合力大小用來設計橫梁6與連接板1的焊縫大小，由于此處是橫梁5開槽與連接板1焊接連接，有四道焊縫，故較小的焊角高度即可滿足受力要求。

圖8為本發明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構成的一種連接節點的結構示意圖；圖9為圖8中連接板上一個安裝腳的分解結構示意圖；

請繼續參見圖8和圖9，下面以斜撐、橫梁與柱子構成的連接節點為例，本發明提供了另一種具有十字型角鋼的連接構件的安裝方法，包括如下步驟：

a)根據待連接斜撐的數目選定相應的安裝腳數目,并考慮三十度應力擴散角確定合適的連接板外包尺寸；

b)將所述連接板的直角邊和柱子7的腹板焊接固定；c)將所述連接板1在第二螺栓孔處和所述安裝腳2的一端螺栓相連，將所述安裝腳2的另一端在該端第一螺栓孔處和斜撐6的腹板或橫梁5的腹板螺栓相連。本實施例選用兩個安裝腳，其中一個安裝腳連接橫梁5，另一安裝腳連接斜撐6。

對于柱子7，一般選用H型鋼，所述H型鋼包括兩塊平行設置的翼緣板8，所述翼緣板8的中間通過腹板9相連，所述連接板焊接在所述腹板9中間并與所述翼緣板8平行，如圖8所示。

當然，有時需要連接的柱子位置可能正對柱子的翼緣板，此時，只需將所述連接板焊接在所述翼緣板8上并與所述腹板9大致對齊即可，無需增加額外的加勁板，同樣能夠很好地保證連接節點整體受力平衡，如圖10和圖11所示。

由上可見，十字型角鋼連接節點是主要承受軸力的鉸接節點，適用于當節點兩端的被連接板件(或型鋼腹板)成九十度交叉時，使用四個開有螺栓孔的等邊角鋼背對背連接組成十字型截面連接件將交叉的板件通過高強度螺栓連接起來。此處使用的連接螺栓是高強度螺栓，按摩擦型連接考慮，以摩擦面出現滑移為破壞狀態，根據結構所受軸力大小來確定所需螺栓直徑及個數，以及連接角鋼截面尺寸。十字型角鋼連接不受連接件的截面高度不同影響，安裝方便。軸力通過十字型角鋼連接件直接傳遞到被連接件兩側，內力傳遞簡捷，安全可靠。海洋井架常用的斜撐及橫梁截面一般高度在250mm至400mm之間，所受軸力在400kN到3000kN之間，常用高強度螺栓直徑有M24,M30,M36,設計時可以根據軸力大小配套選擇所需十字型角鋼連接件截面及連接螺栓的直徑和數量。本發明的具體優點如下：1、內力傳遞簡捷,安全可靠；2、無論與柱子強軸或弱軸連接，還是與橫梁腹板連接，都只需焊接一塊連接板，減少焊接工作量；3、不受被連接件截面高度不同的影響，節點簡單，節約用鋼量，從而降低制造成本；4、根據構件軸力大小及截面高度，配套選擇十字型角鋼連接件截面及螺栓直徑和數量，易于參數化，縮短工期；5、不需要墊片，同時螺栓孔一般比螺栓直徑大2mm，使安裝有正負4mm可以調節的余量，安裝方便。

雖然本發明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的修改和完善，因此本發明的保護范圍當以權利要求書所界定的為準。