專利名稱：具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別是一種框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，頻發(fā)的建筑火災(zāi)會(huì)使結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷或倒塌，結(jié)構(gòu)防火與抗火設(shè) 計(jì)的目的是使結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生后一定的時(shí)間內(nèi)免于倒塌，以保證建筑物內(nèi)人員安全疏散及 消防有充足滅火時(shí)間。然而目前國(guó)內(nèi)外規(guī)范都是通過保證單獨(dú)構(gòu)件在火災(zāi)下的穩(wěn)定來確保 整體結(jié)構(gòu)的安全，由于單獨(dú)構(gòu)件的受力狀態(tài)及約束條件與實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件有很大不同， 因此單獨(dú)構(gòu)件的火災(zāi)反應(yīng)不能代表整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的反應(yīng)，一些整體結(jié)構(gòu)的耐火試驗(yàn)及現(xiàn)實(shí) 的倒塌結(jié)構(gòu)表明整體結(jié)構(gòu)中的里鋼梁在嚴(yán)重的火災(zāi)中會(huì)表現(xiàn)出一定的懸鏈線效應(yīng)，改變 結(jié)構(gòu)受力機(jī)理，提高了結(jié)構(gòu)的耐火性能，同時(shí)節(jié)點(diǎn)部位的鋼柱和鋼梁翼緣部分鋼板出現(xiàn)局 部屈曲，有損于結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力。由于火災(zāi)使梁下翼緣溫度高于上翼緣形成溫度差，導(dǎo)致 節(jié)點(diǎn)處的梁下翼緣發(fā)生屈曲，因此一些研究者對(duì)不同的梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了研究，這些節(jié)點(diǎn)改 變梁柱連接形式放松約束或在不同程度上對(duì)節(jié)點(diǎn)局部進(jìn)行加強(qiáng)，約束的放松會(huì)損害節(jié)點(diǎn)的 連接性能，而約束的加強(qiáng)會(huì)加速下翼緣發(fā)生屈曲。因此開發(fā)既能夠保證節(jié)點(diǎn)整體連接性能， 又能發(fā)揮梁的懸鏈線效應(yīng)而不發(fā)生局部屈曲的梁柱節(jié)點(diǎn)，從而提高整體結(jié)構(gòu)耐火性能和抗 倒塌能力，對(duì)工程結(jié)構(gòu)抗火具有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，要解決在嚴(yán) 重的火災(zāi)發(fā)生后，鋼梁中會(huì)表現(xiàn)出一定的懸鏈線效應(yīng)，改變結(jié)構(gòu)受力機(jī)理，，同時(shí)節(jié)點(diǎn)部位 的鋼柱和鋼梁翼緣部分鋼板出現(xiàn)局部屈曲，有損于結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，包括柱、鋼梁和端板，端板通過螺栓連 接在柱的側(cè)面，鋼梁連接在端板的側(cè)面，所述鋼梁為工字鋼或H型鋼，鋼梁的端部有一三角 切口，切口所切部位為下翼緣和腹板，下翼緣的切取長(zhǎng)度為鋼梁整體高度H的40 % 70 % ； 梁的切口部位連接有梯形連接鍵，所述梯形連接鍵由腹板相對(duì)的雙槽鋼組成，其縱斷面為 正梯形，梯形連接鍵的整體高度與鋼梁的腹板高度相同，梯形連接鍵的上部長(zhǎng)度L為梯形 連接鍵的整體高度的1 1. 5倍，梯形連接鍵腹板的缺口角度與鋼梁切口角度相同，鋼梁的 上翼緣通過高強(qiáng)螺栓與梯形連接鍵的上部連接，鋼梁的下翼緣通過普通螺栓與梯形連接鍵 的下部連接；鋼梁的上翼緣和下翼緣端部均焊有鋼板，鋼板和梯形連接鍵一起通過焊縫與 端板連接。所述柱為鋼柱或鋼管混凝土柱。所述柱有鋼梁連接處的翼緣上焊接有加勁板。所述梯形連接鍵的兩側(cè)槽鋼腹板設(shè)置加勁肋或不設(shè)加勁肋。所述普通螺栓的螺栓孔為長(zhǎng)型普通螺栓孔，栓孔長(zhǎng)徑為短徑的5倍 10倍。所
3述高強(qiáng)螺栓和普通螺栓分別關(guān)于鋼梁腹板對(duì)稱布置，鋼梁腹板每側(cè)的高強(qiáng)螺栓為單列或雙 列，普通螺栓的數(shù)量為高強(qiáng)螺栓數(shù)的30% 50%。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果(1)在正常使用情況下，梯形連接鍵的剛度提高，整體連接性能與一般節(jié)點(diǎn)一致或 有提高。(2)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在置換有長(zhǎng)形螺栓孔的梯形連接鍵下翼緣處，鋼梁下翼緣可以 發(fā)生有限的滑動(dòng)，緩解熱膨脹應(yīng)力，減小鋼梁下翼緣局部屈曲的同時(shí)，減小節(jié)點(diǎn)處柱的局部 屈曲。從而減小節(jié)點(diǎn)損傷。(3)在嚴(yán)重火災(zāi)時(shí)，即使下翼緣螺栓損壞，由于上翼緣的強(qiáng)連接，鋼梁可產(chǎn)生良好 的懸鏈線效應(yīng)，在火災(zāi)降溫過程中，可以減少殘余變形?；馂?zāi)后，只需要更換下翼緣普通螺 栓即可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的加固和維修。(4)所用材料成本低廉，構(gòu)造簡(jiǎn)單，耐火性能良好。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)框架梁柱在火災(zāi)發(fā)生后，導(dǎo)致鋼梁下翼緣發(fā)生屈曲，最終 可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生倒塌的缺點(diǎn)，解決了在嚴(yán)重火災(zāi)發(fā)生時(shí)減小節(jié)點(diǎn)處柱的局部屈曲降低節(jié) 點(diǎn)損傷，同時(shí)在減少在救火過程中由于冷卻不均產(chǎn)生的殘余變形技術(shù)問題。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于對(duì)結(jié)構(gòu)耐火性能及抗倒塌能力要求較高的工業(yè)和民用 鋼框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)正面示意圖。圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)三維側(cè)視圖。圖3是鋼梁的三維側(cè)視圖。圖4是鋼梁的正面示意圖。圖5是梯形連接鍵的三維側(cè)視圖。圖6是梯形連接鍵的正面示意圖。附圖標(biāo)記1_柱、2-鋼梁、3-梯形連接鍵、4-加勁板、5-端板、6_鋼板、7_高強(qiáng)螺 栓、8-普通螺栓、9-焊縫。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見
圖1 圖6所示一種具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，包括柱 1、鋼梁2和端板5，端板5通過螺栓連接在柱1的側(cè)面，鋼梁2連接在端板5的側(cè)面，所述鋼 梁2為工字鋼或H型鋼，鋼梁2的端部有一三角切口，切口所切部位為下翼緣和腹板，下翼 緣的切取長(zhǎng)度為鋼梁整體高度H的40% 70% ；梁的切口部位連接有梯形連接鍵3，所述梯 形連接鍵3由腹板相對(duì)的雙槽鋼組成，其縱斷面為正梯形，梯形連接鍵3的整體高度與鋼梁 2的腹板高度相同，梯形連接鍵3的上部長(zhǎng)度L為梯形連接鍵3的整體高度的1 1. 5倍， 梯形連接鍵3腹板的缺口角度與鋼梁切口角度相同，鋼梁2的上翼緣通過高強(qiáng)螺栓7與梯 形連接鍵3的上部連接，鋼梁2的下翼緣通過普通螺栓8與梯形連接鍵3的下部連接；鋼梁 2的上翼緣和下翼緣端部均焊有鋼板6，鋼板6和梯形連接鍵3 —起通過焊縫9與端板5連
4接。所述柱1為鋼柱或鋼管混凝土柱。所述柱1有鋼梁連接處的翼緣上焊接有加勁板4。 所述梯形連接鍵3的兩側(cè)槽鋼腹板設(shè)置加勁肋或不設(shè)加勁肋。所述普通螺栓的螺栓孔為長(zhǎng) 型普通螺栓孔，栓孔長(zhǎng)徑為短徑的5倍 10倍。所述高強(qiáng)螺栓7和普通螺栓8分別關(guān)于鋼 梁腹板對(duì)稱布置，鋼梁腹板每側(cè)的高強(qiáng)螺栓7為單列或雙列，普通螺栓8的數(shù)量為高強(qiáng)螺栓 數(shù)的30% 50%。本實(shí)用新型的實(shí)施過程，其步驟如下步驟一，在柱上的鋼梁2的設(shè)計(jì)位置的翼緣和腹板上焊接加勁板4，并在側(cè)面焊接 端板5 ；步驟二，將鋼梁2端部的翼緣和腹板部分鋼材進(jìn)行切割，切割時(shí)，首先沿鋼梁的橫 向?qū)⑾乱砭夁M(jìn)行切割，下翼緣切除部位長(zhǎng)度為鋼梁整體高度H的40% 70% ；其次對(duì)鋼梁 腹板進(jìn)行切割，腹板切割線為從鋼梁的上翼緣底部到下翼緣的切割點(diǎn)；在切割后的鋼梁端 部上翼緣對(duì)稱腹板開高強(qiáng)螺栓孔；在鋼梁端部下翼緣對(duì)稱腹板開長(zhǎng)形普通螺栓孔，栓孔長(zhǎng) 徑為短徑的5倍 10倍，其數(shù)量為高強(qiáng)螺栓孔的30% 50% ；步驟三，選取兩相同型號(hào)槽鋼，其高度與鋼梁腹板高度相同，使槽鋼腹板相對(duì)組成 梯形連接鍵3，然后切割梯形連接鍵3的上部，使其長(zhǎng)度變?yōu)樘菪芜B接鍵3的整體高度的 1 1. 5倍，然后切割梯形連接鍵3的腹板，切割方向與鋼梁2的端部切割方向平行，并在梯 形連接鍵3的上部和下部分別開高強(qiáng)螺栓孔和長(zhǎng)形普通螺栓孔，所開栓孔與鋼梁上翼緣和 鋼梁下翼緣上栓孔分別對(duì)應(yīng)；步驟四，通過高強(qiáng)螺栓7將鋼梁上翼緣和梯形連接鍵3的上部固定，通過普通螺栓 8將鋼梁下翼緣和梯形連接鍵3的下部連接，在鋼梁上翼緣和下翼緣端部分別焊鋼板6，然 后吊裝連接好的鋼梁將其與焊接在柱側(cè)面的端板5焊接。步驟三中所述槽鋼的強(qiáng)度大于或等于鋼梁所用鋼材強(qiáng)度。以上為本實(shí)用新型的典型實(shí)施例，本實(shí)用新型的實(shí)施不止于此。
權(quán)利要求一種具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，包括柱(1)、鋼梁(2)和端板(5)，端板(5)通過螺栓連接在柱(1)的側(cè)面，鋼梁(2)連接在端板(5)的側(cè)面，其特征在于所述鋼梁(2)為工字鋼或H型鋼，鋼梁(2)的端部有一三角切口，切口所切部位為下翼緣和腹板，下翼緣的切取長(zhǎng)度為鋼梁整體高度H的40％～70％；梁的切口部位連接有梯形連接鍵(3)，所述梯形連接鍵(3)由腹板相對(duì)的雙槽鋼組成，其縱斷面為正梯形，梯形連接鍵(3)的整體高度與鋼梁(2)的腹板高度相同，梯形連接鍵(3)的上部長(zhǎng)度L為梯形連接鍵(3)的整體高度的1～1.5倍，梯形連接鍵(3)腹板的缺口角度與鋼梁切口角度相同，鋼梁(2)的上翼緣通過高強(qiáng)螺栓(7)與梯形連接鍵(3)的上部連接，鋼梁(2)的下翼緣通過普通螺栓(8)與梯形連接鍵(3)的下部連接；鋼梁(2)的上翼緣和下翼緣端部均焊有鋼板(6)，鋼板(6)和梯形連接鍵(3)一起通過焊縫(9)與端板(5)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要1所述的具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述柱(1) 為鋼柱或鋼管混凝土柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述柱 (1)有鋼梁連接處的翼緣上焊接有加勁板(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述梯 形連接鍵(3)的兩側(cè)槽鋼腹板設(shè)置加勁肋或不設(shè)加勁肋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述普 通螺栓的螺栓孔為長(zhǎng)型普通螺栓孔，栓孔長(zhǎng)徑為短徑的5倍 10倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有懸鏈線效應(yīng)的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述高 強(qiáng)螺栓(7)和普通螺栓(8)分別關(guān)于鋼梁腹板對(duì)稱布置，鋼梁腹板每側(cè)的高強(qiáng)螺栓(7)為 單列或雙列，普通螺栓(8)的數(shù)量為高強(qiáng)螺栓數(shù)的30% 50%。
專利摘要本實(shí)用新型通過在鋼梁端部增加梯形連接鍵，并在梁端的上翼緣進(jìn)行高強(qiáng)螺栓錨固，同時(shí)在梁端的下翼緣進(jìn)行有限錨固，從而形成梁端下翼緣在火災(zāi)環(huán)境下具備有限伸縮能力的框架梁柱抗火節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型適用于對(duì)結(jié)構(gòu)耐火性能及抗倒塌能力要求較高的工業(yè)和民用鋼框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)。本實(shí)用新型構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，所需材料成本低廉，并且在高溫環(huán)境下梁不發(fā)生局部屈曲，可形成懸鏈線效應(yīng)，具有良好的耐火性能和抗倒塌能力。
文檔編號(hào)E04B1/94GK201679098SQ20102019589
公開日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者何浩祥, 李振寶, 閆維明, 陳適才 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)