專利名稱：外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種梁柱節(jié)點(diǎn)，特別是一種鋼梁和鋼管混凝土柱的連接節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
隨著三十年改革開放的不斷深入，我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)得到了迅速發(fā)展，中國(guó)城市化的步伐越來越快，特別是近幾年來，城市的摩登時(shí)代已經(jīng)到來，高層建筑像雨后春筍，隨處可見。隨著城市的不斷發(fā)展擴(kuò)大，各個(gè)城市中心的土地都開始存在稀缺現(xiàn)象。由于歷史的發(fā)展原因，二十世紀(jì)八、九十年代的建筑大多為五或六層，磚體或磚混結(jié)構(gòu)，少數(shù)是框架結(jié)構(gòu)，抗震能力較差，不能適應(yīng)現(xiàn)代城市發(fā)展和人居的需求。一般在舊城改造中采取“大拆大建”的改造方法，不但縮短建筑壽命，還浪費(fèi)了大量資源，建筑垃圾無處排放會(huì)對(duì)土地環(huán)境造成嚴(yán)重污染，拆遷還會(huì)引起社會(huì)的不安定。采取不拆除舊有建筑進(jìn)行加層的方法，能夠有效節(jié)能減排，低碳發(fā)展城市，改善居住環(huán)境和品位。但需要采取有效的技術(shù)措施確保加層后建筑結(jié)構(gòu)的安全。鋼梁-內(nèi)含圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)是一種工藝簡(jiǎn)單的鋼梁-強(qiáng)約束鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，但其內(nèi)含的核心圓鋼管與外套鋼管缺乏可靠、直接的傳力路徑。若在柱塑性鉸區(qū)及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)其內(nèi)含的核心圓鋼管與外套鋼管間僅靠管內(nèi)填充的混凝土在構(gòu)件進(jìn)入非線性變形階段后泊松比V隨縱向應(yīng)變而逐漸增大，從而使得混凝土的橫向變形量超過鋼管的橫向變形量，進(jìn)而迫使內(nèi)含的核心圓鋼管與外套鋼管外凸變形，而在鋼管內(nèi)形成環(huán)向箍應(yīng)力從而向內(nèi)填混凝土提供約束，則在柱塑性鉸區(qū)及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)其內(nèi)含的核心圓鋼管與外套鋼管之間無直接的剪力流可靠、直接地傳遞應(yīng)力，在地震荷載與重力荷載作用下在柱兩端的塑性鉸區(qū)及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，其內(nèi)含的核心圓鋼管與外套鋼管無直接的協(xié)調(diào)作用機(jī)制，從而造成塑性鉸區(qū)及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)外套鋼管塑性變形過大而致使節(jié)點(diǎn)或柱構(gòu)件甚至于整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。這一難題一直未能有效的解決，致使該種強(qiáng)約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)耗能能力不如圓管鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)而難于推廣應(yīng)用，本實(shí)用新型正是適應(yīng)這一需求而研發(fā)的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，要解決增強(qiáng)強(qiáng)約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)耗能能力的技術(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)方案一種外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，包括內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，所述內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱由核心圓鋼管、外圍鋼管、核心混凝土和夾壁混凝土組成，所述核心圓鋼管和外圍鋼管套疊而成，所述核心混凝土填充在核心圓鋼管內(nèi)，所述夾壁混凝土位于核心圓鋼管和外圍鋼管套疊形成的夾層內(nèi)，所述核心圓鋼管在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)貫通，所述外圍鋼管在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斷開，在斷開部位自核心圓鋼管外伸有內(nèi)隔板，所述內(nèi)隔板露出外圍鋼管，并與外圍鋼管焊接連接，內(nèi)隔板和外圍鋼管圍合的區(qū)域內(nèi)放射狀設(shè)置有核心區(qū)鋼翅片，所述核心區(qū)鋼翅片、內(nèi)隔板、鋼梁的翼緣和鋼梁的腹板塞焊連接，所述核心區(qū)鋼翅片與鋼梁的腹板通過角焊縫連接，所述內(nèi)隔板之上和之下的內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置有柱身鋼翅片，所述柱身鋼翅片呈放射狀自核心圓鋼管伸向外圍鋼管，并露出外圍鋼管的外壁。所述夾壁混凝土為自密實(shí)混凝土，為澆筑方便在其澆筑區(qū)域內(nèi)設(shè)置有澆筑孔，所述燒筑孔的直徑> 75mm。所述外圍鋼管為矩形鋼管。所述內(nèi)隔板邊緣被切削成梯形，兩側(cè)面切削有L型焊接工藝孔。所述鋼梁的腹板端部靠近鋼梁的翼緣位置開有鉤形焊接工藝孔。所述內(nèi)隔板至少延伸至距離鉤形焊接工藝孔的鉤端不少于50mm。所述外圍鋼管與內(nèi)隔板連接處的內(nèi)側(cè)焊接有背襯。所述核心區(qū)鋼翅片在同一水平面至少為四塊。所述核心區(qū)鋼翅片的厚度 > 鋼梁的腹板厚度。所述外伸內(nèi)隔板與鋼梁的腹板還通過螺栓加固，與角焊縫一起形成栓-焊連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果鋼梁翼緣與外伸內(nèi)隔板具有很可靠的傳力路徑，因而節(jié)點(diǎn)具有較好的延性與較強(qiáng)的能量耗散能力，而且因?yàn)楹诵膱A鋼管內(nèi)混凝土具有很強(qiáng)的約束、外圍方鋼管內(nèi)混凝土也具有較強(qiáng)的約束，因而節(jié)點(diǎn)剛度很大，大大減小了核心區(qū)的剪切變形，改善了節(jié)點(diǎn)的抗震性能，實(shí)現(xiàn)了 “強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱桿件”的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。本實(shí)用新型所述的梁柱連接節(jié)點(diǎn)中，內(nèi)接圓管外圍鋼管混凝土柱在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)內(nèi)由核心圓鋼管和4塊僅在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)設(shè)置的鋼板翅片通過焊縫連接，再通過與外圍鋼管連接，一起組成不僅在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)內(nèi)核心圓鋼管與外圍鋼管之間具有可靠傳力路徑，而且核心圓鋼管內(nèi)混凝土具有很強(qiáng)的約束、夾壁混凝土也具有較強(qiáng)的約束，因而在核心區(qū)內(nèi)構(gòu)件的延性與同樣外徑的圓鋼管混凝土柱相近，而構(gòu)件的抗彎能力遠(yuǎn)超過同樣外徑的圓鋼管混凝土柱、抗拉能力也遠(yuǎn)超過同樣外徑的圓鋼管混凝土柱；其中外圍鋼管為一個(gè)封閉的矩形鋼管，通過4塊僅在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)設(shè)置的鋼板翅片與核心圓鋼管依據(jù)剪應(yīng)力流原理由五個(gè)相互連接的閉口箱室共同抵抗由地震、風(fēng)等引起的側(cè)向荷載；4塊鋼板翅片將外圍鋼管與核心圓鋼管在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)內(nèi)直接可靠連接并整體作用，使得柱的塑性鉸外移至鋼板翅片加強(qiáng)區(qū)外，顯著提高了柱的抗剪承載力，容易實(shí)現(xiàn)柱構(gòu)件強(qiáng)剪弱彎，大大改善了柱構(gòu)件的延性。所述的梁柱連接節(jié)點(diǎn)由外伸的內(nèi)隔板與鋼梁的翼緣焊接，與內(nèi)隔板節(jié)點(diǎn)相比，隔板貫通節(jié)點(diǎn)有3個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即①無須采用制作成本較高的熔嘴電渣焊，避免了隔板和梁翼緣在外圍鋼管柱壁板同一處內(nèi)外兩側(cè)施焊而產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，從而提高了節(jié)點(diǎn)的延性和抗震性能；②在梁端彎矩作用下，不對(duì)外圍鋼管柱壁產(chǎn)生拉力，避免了外圍鋼管柱壁板的層狀撕裂；③解決了管柱邊長(zhǎng)較小時(shí)隔板焊接困難以及梁翼緣與隔板對(duì)中問題。與外隔板節(jié)點(diǎn)相比，避免了梁下翼緣環(huán)板的突起現(xiàn)象，解決了因環(huán)板尺寸太大而引起的墻板安裝困難問題，易于實(shí)現(xiàn)上下層柱的厚度變化和截面外包尺寸變化。所述梁柱連接節(jié)點(diǎn)中核心鋼管上下層鋼管貫通梁一柱節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)，外伸內(nèi)隔板與核心圓鋼管焊接；外伸內(nèi)隔板不貫通核心圓鋼管有2個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即①可以避免在核心混凝土采用成本較高的自密實(shí)混凝土；②可以避免在核心圓鋼管管壁與內(nèi)隔板接處采用成本較高的全熔透坡口焊。[0023]所述鋼梁的腹板與鋼板翅片焊接，增加了鋼梁的腹板連接節(jié)點(diǎn)的剛度。剛度較大的腹板連接節(jié)點(diǎn)，可從鋼梁的翼緣吸引更多的應(yīng)力，因此減少了對(duì)連接梁翼緣與外伸內(nèi)隔板的全熔透坡口焊的要求。所述的梁柱連接節(jié)點(diǎn)中，在外伸內(nèi)隔板，兩側(cè)面切削有L型焊接工藝孔，在鋼梁的腹板端部靠近鋼梁的翼緣位置開有鉤形焊接工藝孔，是為了減少因焊接孔的存在而引起的應(yīng)力集中。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于內(nèi)接圓管外套鋼管的增強(qiáng)強(qiáng)約束鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節(jié)點(diǎn)，本實(shí)用新型所述結(jié)構(gòu)形式可廣泛應(yīng)用于抗震性能要求較高的高層建筑或舊建筑的抗震加固改造工程。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是本實(shí)用新型鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)示意圖。圖2是
圖1中A-A剖視圖。圖3是外伸內(nèi)隔板與鋼梁連接詳圖。 圖4是鋼梁腹板開口詳圖。附圖標(biāo)記1 一核心圓鋼管、2 —核心區(qū)鋼翅片、3 —外圍鋼管、4 — L型焊接工藝孔、5 —螺栓、6 —核心混凝土、7 —夾壁混凝土、8 —燒筑孔、9 一內(nèi)隔板、10 —翼緣、11 一背襯、12 —腹板、13 —鉤形焊接工藝孔、14 一角焊縫、15 —柱身鋼翅片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見
圖1至圖4所示，一種外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，包括內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，所述內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱由核心圓鋼管1、外圍鋼管3、核心混凝土 6和夾壁混凝土 7組成，所述核心圓鋼管I和外圍鋼管3套疊而成，所述核心混凝土 6填充在核心圓鋼管I內(nèi)，所述夾壁混凝土 7位于核心圓鋼管I和外圍鋼管3套疊形成的夾層內(nèi)，所述核心圓鋼管I在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)貫通，所述外圍鋼管3在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斷開，在斷開部位自核心圓鋼管I外伸有內(nèi)隔板9，所述內(nèi)隔板9露出外圍鋼管3,并與外圍鋼管3焊接連接，內(nèi)隔板9和外圍鋼管3圍合的區(qū)域內(nèi)放射狀設(shè)置有核心區(qū)鋼翅片2，所述核心區(qū)鋼翅片2、內(nèi)隔板9、鋼梁的翼緣10和鋼梁的腹板12塞焊連接，所述核心區(qū)鋼翅片2與鋼梁的腹板12通過角焊縫14連接，所述內(nèi)隔板9之上和之下的內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置有柱身鋼翅片15，所述柱身鋼翅片15呈放射狀自核心圓鋼管I伸向外圍鋼管3，并露出外圍鋼管3的外壁。所述夾壁混凝土 7為自密實(shí)混凝土，為澆筑方便在其澆筑區(qū)域內(nèi)設(shè)置有澆筑孔8，所述燒筑孔8的直徑> 75mm。所述外圍鋼管3為矩形鋼管。所述內(nèi)隔板9邊緣被切削成梯形，兩側(cè)面切削有L型焊接工藝孔4。所述鋼梁的腹板12端部靠近鋼梁的翼緣位置開有鉤形焊接工藝孔13。所述內(nèi)隔板9至少延伸至距離鉤形焊接工藝孔13的鉤端不少于50mm。所述外圍鋼管3與內(nèi)隔板9連接處的內(nèi)側(cè)焊接有背襯11。所述核心區(qū)鋼翅片2在同一水平面至少為四塊。所述核心區(qū)鋼翅片2的厚度彡鋼梁的腹板12厚度。核心區(qū)鋼翅片2 (兼作單剪板)的頂部和底部，其覆蓋焊接孔的豎向長(zhǎng)度至少為6_，至多為12_。僅在塑性鉸區(qū)及核心區(qū)設(shè)置的鋼板翅片(兼作單剪板)并應(yīng)延伸至使其邊緣與焊接孔盡端的水平距離至少為50mm處。所述的梁柱連接節(jié)點(diǎn)中，其全熔透坡口焊的坡口角度符合AWS Dl.1 (美國(guó)焊接學(xué)會(huì)制定的常用碳素鋼和低合金鋼的任何類型結(jié)構(gòu)的焊接要求)的有關(guān)規(guī)定。所述的梁柱連接節(jié)點(diǎn)中，所述鋼梁的翼緣端部開有坡口，所述鉤形焊接工藝孔13的鉤尖與坡口上端的水平距離應(yīng)為鋼梁翼緣的厚度或13mm，取大值(其誤差為±1/4)。所述鉤形焊接工藝孔13的圓弧圓心與梁翼緣內(nèi)邊緣的豎向距離應(yīng)為0. 75至I倍的翼緣厚度至少為2Omm (誤差±6mm )。所述鉤形焊接工藝孔13的圓弧的最小半徑應(yīng)為至少IOmm。所述鉤形焊接工藝孔13的圓弧圓心與鋼梁的腹板邊緣的水平距離應(yīng)為3倍翼緣厚度(誤差為±13mm )。所述鉤形焊接工藝孔13的切向翼緣表面的圓弧開口角度應(yīng)不大于25度，并且焊接孔表面應(yīng)平整。
權(quán)利要求1.一種外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，包括內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，所述內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱由核心圓鋼管(I)、外圍鋼管(3)、核心混凝土(6)和夾壁混凝土(7)組成，所述核心圓鋼管(I)和外圍鋼管(3) 套疊而成，所述核心混凝土(6)填充在核心圓鋼管(I)內(nèi)，所述夾壁混凝土(7)位于核心圓鋼管(I)和外圍鋼管(3)套疊形成的夾層內(nèi)，其特征在于所述核心圓鋼管(I)在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)貫通，所述外圍鋼管(3)在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斷開，在斷開部位自核心圓鋼管(I)外伸有內(nèi)隔板(9)，所述內(nèi)隔板(9)露出外圍鋼管(3)，并與外圍鋼管(3)焊接連接，內(nèi)隔板(9)和外圍鋼管(3)圍合的區(qū)域內(nèi)放射狀設(shè)置有核心區(qū)鋼翅片(2)，所述核心區(qū)鋼翅片(2)、內(nèi)隔板(9)、 鋼梁的翼緣(10)和鋼梁的腹板(12)塞焊連接，所述核心區(qū)鋼翅片(2)與鋼梁的腹板(12) 通過角焊縫(14)連接，所述內(nèi)隔板(9)之上和之下的內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置有柱身鋼翅片(15)，所述柱身鋼翅片(15)呈放射狀自核心圓鋼管(I)伸向外圍鋼管(3)，并露出外圍鋼管(3)的外壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述夾壁混凝土(7)為自密實(shí)混凝土，在其澆筑區(qū)域內(nèi)設(shè)置有澆筑孔(8)，所述燒筑孔(8)的直徑彡75mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述外圍鋼管(3)為矩形鋼管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述內(nèi)隔板(9)至少延伸至距離鉤形焊接工藝孔(13)的鉤端不少于50mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述內(nèi)隔板(9)邊緣被切削成梯形，兩側(cè)面切削有L型焊接工藝孔(4)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述鋼梁的腹板(12)端部靠近鋼梁的翼緣位置開有鉤形焊接工藝孔(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述外圍鋼管(3)與內(nèi)隔板(9)連接處的內(nèi)側(cè)焊接有背襯(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述核心區(qū)鋼翅片(2)在同一水平面至少為四塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)， 其特征在于所述核心區(qū)鋼翅片(2)的厚度>鋼梁的腹板(12)厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于所述內(nèi)隔板(9)與鋼梁的腹板(12)還通過螺栓(5)加固，與角焊縫(14)一起形成栓-焊連接。
專利摘要一種外伸內(nèi)隔板式鋼梁與內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)，所述內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱的核心圓鋼管在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)貫通，外圍鋼管在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)斷開，在斷開部位自核心圓鋼管外伸有內(nèi)隔板，所述內(nèi)隔板露出外圍鋼管，并與外圍鋼管焊接連接，下上內(nèi)隔板和外圍鋼管圍合的區(qū)域內(nèi)放射狀設(shè)置有核心區(qū)鋼翅片，所述核心區(qū)鋼翅片、內(nèi)隔板、鋼梁的翼緣和鋼梁的腹板塞焊連接，所述核心區(qū)鋼翅片與鋼梁的腹板通過角焊縫連接，所述內(nèi)隔板之上和之下的內(nèi)接圓管外套鋼管混凝土柱全長(zhǎng)范圍內(nèi)設(shè)置有柱身鋼翅片。要解決增強(qiáng)強(qiáng)約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節(jié)點(diǎn)耗能能力的問題，可廣泛應(yīng)用于高層結(jié)構(gòu)或老舊建筑的抗震加固改造工程。
文檔編號(hào)E04B1/58GK202831233SQ20122039854
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月13日
發(fā)明者黃智輝, 劉成建 申請(qǐng)人:黃智輝, 劉成建