一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构，在方钢管柱的连接节点处及内部加强件上各自先加工两组螺栓孔，将颈缩螺栓的锚固段插入第六组螺栓孔，调节插入深度，使露出的缩颈段的长度大于内部加强件的厚度，然后将内部加强件沿方钢管柱的轴向推向连接节点，当内部加强件的开放型长圆孔到达缩颈段，并插入缩颈段后，缩颈段起到限位作用，将内部加强件定位；将颈缩螺栓向外旋出，通过锚固段将内部加强段夹紧固定；向对齐的第一组螺栓孔和第四组螺栓孔中旋入第一组高强螺栓，进一步将内部加强件固定。然后同时制作内部加强件的第二组螺栓孔和钢管柱的第五组螺栓孔，并在孔内设置与高强螺栓配套的螺纹。

【技术实现步骤摘要】
一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构
本技术涉及钢结构加工制造领域，具体涉及一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。钢结构中，闭口截面柱比开口截面柱有着更加优越的力学性能，比如抗弯刚度和抗扭刚度大、不存在弱轴等。螺纹锚固单边螺栓可以从一侧安装并拧紧，实现闭口截面钢管柱节点的螺栓连接。但是由于钢管柱壁通常较薄，节点区容易出现因柱壁破坏导致的失效。因此没有采取加强措施的钢管柱，在节点处无法直接采用钢梁-钢柱单边螺栓端板连接方式。目前常用的钢管柱节点加强方式有在钢管柱内焊接工字钢或其他形式的内部加强件。焊接前，通常先将钢管柱截断，完成内部加强件焊接后，再将钢管柱对接焊。但是该施工方法工序复杂，焊接量大；同时焊接位置在受力复杂的梁柱节点区域，影响结构安全和抗震耗能能力。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是提供一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构。为了解决以上技术问题，本技术的技术方案为：一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构，包括：内部加强件，自一端向另一端依次设置第一组螺栓孔，第二组螺栓孔和第三组螺栓孔，第一组螺栓孔和第二组螺栓孔均设置内螺纹，第三组螺栓孔均为开放型长圆孔；方钢管柱，其连接节点处，沿轴线方向依次设置第四组螺栓孔、第五组螺栓孔和第六组螺栓孔，第五组和第六组螺栓孔加工内螺纹；方钢管柱的三组螺栓孔的数量和布置方式依次与内部加强件的三组螺栓孔相对应；内部加强件的第二组螺栓孔与方钢管柱的第五组螺栓孔，需在内部加强件安装固定后，才能制作。颈缩螺栓依次设置螺纹段、缩颈段、锚固段和螺帽。螺纹段、锚固段、缩颈段的直径依次减小；颈缩螺栓的数量与第六组螺栓孔的数量相等，其螺纹段配合安装于第六组螺栓孔内，内部加强件的第三组螺栓孔插于缩颈段，并被锚固段紧固；第一组高强螺栓，自外向内穿过第四组螺栓孔，与第一组螺栓孔配合，将内部加强件固定在方钢管柱上；第二组高强螺栓，自外向内依次与第五组螺栓孔、第二组螺栓孔配合安装，用于将待连接钢梁及端板连接到方钢管柱上。第一组螺栓孔和第二组螺栓孔加工内螺纹，可以与高强螺栓进行配对，可以实现单侧安装、单侧拧紧。在实施例中，第三组螺栓孔和第六组螺栓孔的位置及数量相同。进一步的，第一组螺栓孔和第四组螺栓孔的位置及数量相同。安装内部加强件时，首先将颈缩螺栓的锚固端插入第六组螺栓孔，锚固于第六组螺栓孔内的螺纹，并拧到合适位置，使其露出方钢管内壁的缩颈段的长度大于内部加强件的厚度，然后将内部加强件沿着方钢管柱的轴向推向连接节点，当内部加强件的开放型长圆孔到达缩颈段，并插入缩颈段后，缩颈段起到限位作用，将内部加强件进行定位。将颈缩螺栓设置锚固段，可以在对内部加强件定位后，向外旋出颈缩螺栓，通过锚固段将内部加强件夹紧固定。所述第二组螺栓孔及第五组螺栓孔在内部加强件固定后统一制作，并且孔内加工内螺纹。高强螺栓依次与第五组螺栓孔和第二组螺栓孔配合连接，可以提高连接部位的连接强度，便于将待连接件牢固连接。在一些实施例中，所述内部加强件为平面构件钢板，或立体构件H型钢或钢管。一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构的施工方法，包括如下步骤：首先在方钢管柱的连接节点处预先加工第四组螺栓孔和第六组螺栓孔，其中第四组螺栓孔内无螺纹，第六组螺栓孔内有与颈缩螺栓配套的螺纹；内部加强件预先加工第一组螺栓孔及第四组螺栓孔，其中第一组螺栓孔内有螺纹，第三组螺栓孔为开放型长圆孔。将颈缩螺栓的锚固段拧入第六组螺栓孔，调节插入深度，使露出的缩颈段的长度大于内部加强件的厚度，然后将内部加强件沿方钢管柱的轴向推向连接节点，当内部加强件的开放型长圆孔到达缩颈段，并插入缩颈段后，缩颈段起到限位作用，将内部加强件定位；将颈缩螺栓向外旋出，通过锚固段将内部加强段夹紧固定；向对齐的第一组螺栓孔和第四组螺栓孔中旋入第一组高强螺栓，将内部加强件进一步固定，为制作第二组螺栓孔和第五组螺栓孔提供条件。然后同时制作钢管柱的第五组螺栓孔和加强件的第二组螺栓孔，孔内均有螺纹。在施工现场，将钢梁的端板，通过第二组高强螺栓，固定于钢管柱第五组螺栓孔和加强件第二组螺栓孔。本技术的有益效果为：(1)施工方法全部通过螺栓连接进行，避免了传统的焊接过程，提高了加工的精度，保证了加工质量。且施工方法简单，可操作性强，提高了施工效率。(2)所有构件全部在工厂预制且无需焊接，现场拼装也无需焊接，实现了全装配化的加工过程。施工过程绿色环保，保证了构件质量、提高了施工效率，预制化水平大大提升。(3)本技术的加强结构，构造简单，受力合理。使用普通的高强螺栓即可实现单边连接。不仅解决了一般钢管柱节点难以用螺栓进行连接的问题，且通过内部设置加强构件增加了螺栓的锚固深度，解决了单边螺栓在钢结构节点中适用性的难题。同时所述结构布置形式灵活，可以根据实际需要选择加强构件的形式和位置，节点的适用性强。(4)内部加强件也是对柱壁的加强构件，柱壁在节点区的刚度及抗弯能力得到了明显的增强，避免了柱壁屈曲等不良破坏模式的出现。当采用立体的内部加强件时，节点区的抗力可进一步提升。节点的整体构造符合“强节点、弱构件”以及“强柱弱梁”的抗震设计原则，提高了结构的抗震性能。(5)钢管柱结构采用内部加强的方式，不影响节点的外部结构。因此造型美观，且充分利用了空间。(6)由于加强构件对于节点的加强作用，节点区域可以不需要额外设置加劲肋。同时，由于节点使用螺纹锚固单边螺栓，无需螺母。因此这种节点构造形式节省了材料用量，降低了造价。(7)本技术的施工方法可以避免工厂预制环节及现场施工环节的焊接，并且能够简化加工步骤，提高加工的精度。加强后的钢管柱结构，能够解决钢梁-钢管柱端板连接节点处，钢管强度和刚度不足的问题。并且这种加强后的钢管柱结构，节点处可以使用螺纹锚固单边螺栓实现全螺栓连接，能够增加节点处单边螺栓的锚固深度，解决螺纹锚固型单边螺栓在实际工程中的适用性问题。附图说明构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。图1为本技术实施例中钢管柱结构所用钢管柱示意图；图2是本技术实施例1中钢管柱结构所用内部加强件示意图；图3是本技术实施例中颈缩螺栓示意图；图4是本技术实施例1中钢管柱结构连接施工方法示意图；图5是本技术实施例1中钢管柱结构安装完成后节点正视图；图6是本技术实施例1中钢管柱结构安装完成后的节点内部构造剖面图；图7是本技术实施例1中钢管柱结构安装完成后的内部加强件结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构，其特征在于：包括：/n内部加强件，自一端向另一端依次设置第一组螺栓孔，第二组螺栓孔和第三组螺栓孔，第一组螺栓孔和第二组螺栓孔均设置内螺纹，第三组螺栓孔均为开放型长圆孔；/n方钢管柱，其连接节点处，沿轴线方向依次设置第四组螺栓孔、第五组螺栓孔和第六组螺栓孔，第五组螺栓孔和第六组螺栓孔加工内螺纹；/n方钢管柱的三组螺栓孔的数量和布置方式依次与内部加强件的三组螺栓孔相对应；/n颈缩螺栓依次设置螺帽、螺纹段、缩颈段和锚固段，螺纹段、锚固段、缩颈段的直径依次减小；颈缩螺栓的数量与第六组螺栓孔的数量相等，其螺纹段配合安装于第六组螺栓孔内，内部加强件的第三组螺栓孔插于缩颈段，并被锚固段紧固；/n第一组高强螺栓，自外向内穿过第四组螺栓孔，与第一组螺栓孔配合，将内部加强件固定在方钢管柱上；/n第二组高强螺栓，自外向内依次与第五组螺栓孔、第二组螺栓孔配合安装，用于将待连接件连接到方钢管柱上。/n

【技术特征摘要】
1.一种全螺栓连接的方钢管柱内部加强结构，其特征在于：包括：
内部加强件，自一端向另一端依次设置第一组螺栓孔，第二组螺栓孔和第三组螺栓孔，第一组螺栓孔和第二组螺栓孔均设置内螺纹，第三组螺栓孔均为开放型长圆孔；
方钢管柱，其连接节点处，沿轴线方向依次设置第四组螺栓孔、第五组螺栓孔和第六组螺栓孔，第五组螺栓孔和第六组螺栓孔加工内螺纹；
方钢管柱的三组螺栓孔的数量和布置方式依次与内部加强件的三组螺栓孔相对应；
颈缩螺栓依次设置螺帽、螺纹段、缩颈段和锚固段，螺纹段、锚固段、缩颈段的直径依次减小；颈缩螺栓的数量与第六组螺栓孔的数量相等，其螺纹段配合安装于第六组螺栓孔内，内部加强件的第三组螺栓孔插于缩颈段，并被锚固段紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利东，尤洋，郝龙龙，王磊，沙凤江，李建梁，李安冬，王培军，李超，
申请(专利权)人：山东大学，天元建设集团有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37