矩管柱与Ｈ形钢梁竖向外联刚接节点制造技术

本发明专利技术公开了一种矩管柱与Ｈ形钢梁竖向外联刚接节点，为解决现有技术中制作工艺复杂、施工工期长等问题而发明专利技术。包括矩管柱和Ｈ形钢梁，矩管柱与Ｈ形钢梁之间设牛腿箱形牛腿连接件，箱形牛腿连接件包括上、下端板及设在上、下端板之间的立板，上、下端板一边设在矩管柱侧面上，与其相对的一边及立板分别连接Ｈ形钢梁上、下翼缘和腹板。通过箱形牛腿连接件的设置完成节点内力传递，避免焊缝受力集中，增强节点抗震性和抗弯性，批量化生产，提高加工效率；工艺简单；提高焊接质量，降低施工困难；便于运输和建筑空间布置；解决了隔板在矩管柱中焊接困难的难题；达到工业化流水线生产与现场快速组装拼接相结合，缩短建筑施工工期。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种梁柱节点，特别涉及矩管柱具体包括焊接箱形柱，轧制矩管柱及 矩管混凝土柱与H形钢梁的连接的竖向外联刚接节点。
技术介绍
近年来，尤其是在汶川地震以后，我国钢结构住宅的抗震性能及其工业化生产的 研发已逐渐成为一个热点问题，但是钢结构住宅体系的研究与应用在我国还处在起步阶 段。在钢结构住宅体系中，小截面箱形柱和矩管柱，以及矩管混凝土柱因其刚度大，两 个主轴方向刚度相同或相近，用钢量更省等优点而被广泛应用。因此矩管柱(焊接箱形柱， 轧制矩管柱和矩管混凝土柱)和H形钢梁连接而成的框架应用于普通民用钢结构体系是一 种良好的选择。钢结构的应用越发广泛。与其他结构形式相比，建筑钢结构具有卓越的抗震性能， 在历次地震中震害较少，经受住考验，很少发生整体三十和倒塌现象。但是在地震中，钢结 构经常会发生局部破坏，如1997年1月17日美国CaliforniaNorthridge地震和1995年 1月17日的日本阪神地震，其中，引起震害的主要原因之一便是梁柱节点处发生脆性破坏。 所以，钢结构节点的延性设计、耗能性能在整体结构的设计中的地位举足轻重。抗震设计的基本原则是“强剪弱弯，强柱弱梁，强节点弱构件”。由此可以从一个侧 面看出，对于抗震结构而言，节点设计构造的合理性，直接关系到整个结构的抗震性能。梁 柱节点是整个结构传力的中心枢纽，是整个结构得以发挥作用的“主关节”。因此，若是能研 究设计出一种受力明确合理、构造简单、施工方便、抗震性能优越、经济实用的梁柱节点，将 使整个钢结构领域达到一个新的高度。但是，目前梁柱节点还存在很多问题。各典形节点存在问题如下1、“内隔板式节点”，此类节点只适用于焊接箱形柱，对轧制矩管柱并不适用，需要 进行内部施焊，焊接困难，焊缝质量不易保证，而且隔板存在会影响混凝土浇筑，同时，由于 节点焊缝较多，导致节点焊缝附近钢材塑性下降，脆性增加，影响结构塑性的进一步发展；2、“外联板式节点”。外加强环的尺寸较大，尤其在钢管混凝土住宅中由于钢管混 凝土柱截面较小，当外加强式节点环板的尺寸较大，往往给建筑上的处理带来不便，对住宅 内部装饰有较大影响。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、便于加工、可靠性较 高、快速安装、施工工期短的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点。为了达到上述目的，本专利技术的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，包括矩管柱 和与所述矩管柱的侧面连接的H形钢梁，所述矩管柱与H形钢梁之间设置有箱形牛腿连接 件，所述的箱形牛腿连接件包括与所述矩管柱中心线垂直设置的上端板和下端板以及设置在所述上、下端板之间的立板，所述上、下端板一边设置在所述矩管柱侧面上，与其相对的一边及立板分别连接所述H形钢梁上、下翼缘和腹板。此处的矩管柱为焊接箱形柱，轧制矩管柱或矩管混凝土柱。 特别是，所述上、下端板均呈六边形，该六边形由梯形和一边与该梯形长底边一致的矩形组合构成，所述六边形上、下端板与所述梯形短底边相对的边均设置在所述矩管柱侧面上，短底边及立板分别连接所述H形钢梁上、下翼缘和腹板；所述立板分别与所述六边形上、下端板中部连接并与该六边形上、下端板和与其连接的矩管柱的侧面均垂直设置。 其中，所述六边形上、下端板与所述矩管柱连接的边缘两侧的矩形边分别上下对应设置立置劲板连接。 进一步地，所述的梯形上、下端板为等腰梯形，其侧边坡度在l4一ll之间。 特别是，所述梯形长底边的长度在125mm一500mm之间。 进一步地，所述的梯形上、下端板长底边长度与连接该长底边的所述矩管柱侧面宽度一致，短底边与连接该短底边的所述H形钢梁的上、下翼缘一致。 进一步地，所述的立板呈矩形。 特别是，所述箱形牛腿连接件与所述矩管柱侧面和H形钢梁上、下翼缘之间以及箱形牛腿连接件的上、下端板与左、右立板之间分别焊接，所述立板与H形钢梁腹板之间分别通过设置在其至少一侧的侧板通过螺栓连接或焊接。 其中，所述的箱形牛腿连接件为一至四个，分别相邻90度设置或相对180度设置；相邻设置的两箱形牛腿的相邻的两立置劲板形成“L”形连接件，该“L”形连接件为角钢或焊接钢板。没有设置箱形牛腿的矩管柱侧面设置帖板，该帖板与所述立置劲板一体设置。 上述的结构，节点受力明确合理，避免了复杂受力状态，梁端弯矩、剪力传递应充分可靠；强柱弱梁概念明确，具有良好的延性与耗能性能，保护节点；能批量化生产，提高加工效率；节点板件加工应为简单工艺；现场避免出现仰、侧焊缝，提高焊接质量，降低施工困难；节点构造应简单，这样便于运输和建筑空间布置；取消隔板，保证现场混凝土自由灌筑，这样可有效提高柱的刚度和承载力；现场安装速度快，梁柱现场焊接质量有保证，达到工业化流水线生产与现场快速组装拼接相结合，缩短建筑施工工期。附图说明 图2为图l中沿卜l方向剖视结构示意图。 图5为本专利技术的第一具体实施例的节点平面图。 图8为本专利技术的第二具体实施例的变形节点平面图。图 12VonMises 应力云图。图13滞回曲线对比图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。如图1-13所示，本专利技术的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，包括与钢结构连 接的矩管柱2和与所述矩管柱的侧面连接的H形钢梁3，作为本专利技术的第一具体实施例，所 述矩管柱与H形钢梁之间设置有一个箱形牛腿连接件1形成一肢节点，所述的箱形牛腿连 接件包括与所述矩管柱中心线垂直设置的上端板11和下端板12以及设置在所述上、下端 板之间的立板13，所述上、端板均呈六边形，该六边形由梯形和一边、与该梯形长底边一致 的矩形组合构成，所述六边形上、下端板与所述梯形短底边bb相对的边均设置在所述矩管 柱侧面上，短底边及立板分别连接所述H形钢梁上、下翼缘31、32和腹板33。所述立板分 别与所述六边形上、下端板中部连接并与该六边形上、下端板和与其连接的矩管柱的侧面 均垂直设置。所述的立板13呈矩形。所述箱形牛腿连接件与所述矩管柱侧面和H形钢梁 上、下翼缘之间以及箱形牛腿连接件的上、下端板与左、右立板之间分别焊接，所述立板与H 形钢梁腹板之间分别通过设置在其连侧的左、右侧板15、16通过高强螺栓17连接。所述的 梯形上、下端板为等腰梯形，其侧边坡度在1 4-1 1之间。所述梯形长底边的长度满足 125mm ^ ba ^ 500mm ；其中，ba彡1. 5bb。进一步地，所述的梯形上、下端板长底边长度与连 接该长底边的所述矩管柱侧面宽度一致，短底边与连接该短底边的所述H形钢梁的上、下 翼缘一致。其中，所述六边形上、下端板与所述矩管柱连接的边缘两侧的矩形边分别上下对 应设置立置劲板14连接。如图12所示，所述的立置劲板14设置在上下端板11、12两侧之 间。图5、图6所示为一肢箱形牛腿节点结构，可采用帖板5焊接在矩形管柱两侧，帖板5向 外悬置的一端置于上下端板之间形成立置劲板14。加工工艺为制作上下翼缘板加宽加厚的箱形牛腿连接件，在工厂完成箱形牛腿 连接件与箱形柱的焊接，现场安装时再通过腹板的摩擦形高强螺栓的拼接与上下梁缘的焊 接，形成与主梁(矩管柱)的刚性连接。这样，在满足强柱弱梁、节点加强抗震要求的同时， 不仅满足了工业化生产的要求，保证了梁柱连接处的焊缝质量，又因无须设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矩管柱与Ｈ形钢梁竖向外联刚接节点，包括矩管柱和与所述矩管柱的侧面连接的Ｈ形钢梁，其特征在于，所述矩管柱与Ｈ形钢梁之间设置有牛腿箱形牛腿连接件，所述的牛腿箱形牛腿连接件包括与所述矩管柱中心线垂直设置的上端板和下端板以及设置在所述上、下端板之间的立板，所述上、下端板一边设置在所述矩管柱侧面上，与其相对的一边及立板分别连接所述Ｈ形钢梁上、下翼缘和腹板。

【技术特征摘要】
一种矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，包括矩管柱和与所述矩管柱的侧面连接的H形钢梁，其特征在于，所述矩管柱与H形钢梁之间设置有牛腿箱形牛腿连接件，所述的牛腿箱形牛腿连接件包括与所述矩管柱中心线垂直设置的上端板和下端板以及设置在所述上、下端板之间的立板，所述上、下端板一边设置在所述矩管柱侧面上，与其相对的一边及立板分别连接所述H形钢梁上、下翼缘和腹板。2.如权利要求1所述的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，其特征在于，所述上、下 端板均呈六边形，该六边形由梯形和一边与该梯形长底边一致的矩形组合构成，所述六边 形上、下端板与所述梯形短底边相对的边均设置在所述矩管柱侧面上，短底边及立板分别 连接所述H形钢梁上、下翼缘和腹板；所述立板分别与所述六边形上、下端板中部连接并与 该六边形上、下端板和与其连接的矩管柱的侧面均垂直设置。3.如权利要求2所述的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，其特征在于，所述六边形 上、下端板与所述矩管柱连接的边缘两侧的矩形边分别上下对应设置立置劲板连接。4.如权利要求3所述的矩管柱与H形钢梁竖向外联刚接节点，其特征在于，所述的梯形 上、下端板为等腰梯形，其侧边坡度在1 4-1 1之间。5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗佑新，卞晓芳，李伟男，李晓润，陈水荣，吴昌栋，吴耀华，季小莲，杨春峰，程荣，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]