專利名稱：外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種梁柱節點，特別是一種鋼梁和鋼管混凝土柱的連接節點。
背景技術：
隨著三十年改革開放的不斷深入，我國經濟社會得到了迅速發展，中國城市化的步伐越來越快，特別是近幾年來，城市的摩登時代已經到來，高層建筑像雨后春筍，隨處可見。隨著城市的不斷發展擴大，各個城市中心的土地都開始存在稀缺現象。由于歷史的發展原因，二十世紀八、九十年代的建筑大多為五或六層，磚體或磚混結構，少數是框架結構，抗震能力較差，不能適應現代城市發展和人居的需求。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，還浪費了大量資源，建筑垃圾無處排放會對土地環境造成嚴重污染，拆遷還會引起社會的不安定。采取不拆除舊有建筑進行加層的方法，能夠有效節能減排，低碳發展城市，改善居住環境和品位。但需要采取有效的技術措施確保加層后建筑結構的安全。鋼梁-內含圓管外套鋼管混凝土柱連接節點是一種工藝簡單的鋼梁-強約束鋼管混凝土柱連接節點，但其內含的核心圓鋼管與外套鋼管缺乏可靠、直接的傳力路徑。若在柱塑性鉸區及節點核心區其內含的核心圓鋼管與外套鋼管間僅靠管內填充的混凝土在構件進入非線性變形階段后泊松比V隨縱向應變而逐漸增大，從而使得混凝土的橫向變形量超過鋼管的橫向變形量，進而迫使內含的核心圓鋼管與外套鋼管外凸變形，而在鋼管內形成環向箍應力從而向內填混凝土提供約束，則在柱塑性鉸區及節點核心區其內含的核心圓鋼管與外套鋼管之間無直接的剪力流可靠、直接地傳遞應力，在地震荷載與重力荷載作用下在柱兩端的塑性鉸區及節點核心區，其內含的核心圓鋼管與外套鋼管無直接的協調作用機制，從而造成塑性鉸區及節點核心區外套鋼管塑性變形過大而致使節點或柱構件甚至于整體結構發生破壞。這一難題一直未能有效的解決，致使該種強約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點耗能能力不如圓管鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點而難于推廣應用，本實用新型正是適應這一需求而研發的。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，要解決增強強約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點耗能能力的技術問題。為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，包括內接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節點核心區，所述內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，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，所述核心圓鋼管在節點核心區貫通，所述外圍鋼管在節點核心區斷開，在斷開部位自核心圓鋼管外伸有內隔板，所述內隔板露出外圍鋼管，并與外圍鋼管焊接連接，內隔板和外圍鋼管圍合的區域內放射狀設置有核心區鋼翅片，所述核心區鋼翅片、內隔板、鋼梁的翼緣和鋼梁的腹板塞焊連接，所述核心區鋼翅片與鋼梁的腹板通過角焊縫連接，所述內隔板之上和之下的內接圓管外套鋼管混凝土柱全長范圍內設置有柱身鋼翅片，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混凝土，為澆筑方便在其澆筑區域內設置有澆筑孔，所述燒筑孔的直徑> 75mm。所述外圍鋼管為矩形鋼管。所述內隔板邊緣被切削成梯形，兩側面切削有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。所述外圍鋼管與內隔板連接處的內側焊接有背襯。所述核心區鋼翅片在同一水平面至少為四塊。所述核心區鋼翅片的厚度 > 鋼梁的腹板厚度。所述外伸內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。與現有技術相比本實用新型具有以下特點和有益效果鋼梁翼緣與外伸內隔板具有很可靠的傳力路徑，因而節點具有較好的延性與較強的能量耗散能力，而且因為核心圓鋼管內混凝土具有很強的約束、外圍方鋼管內混凝土也具有較強的約束，因而節點剛度很大，大大減小了核心區的剪切變形，改善了節點的抗震性能，實現了 “強節點，弱桿件”的結構設計原則。本實用新型所述的梁柱連接節點中，內接圓管外圍鋼管混凝土柱在塑性鉸區及核心區內由核心圓鋼管和4塊僅在塑性鉸區及核心區設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及核心區內核心圓鋼管與外圍鋼管之間具有可靠傳力路徑，而且核心圓鋼管內混凝土具有很強的約束、夾壁混凝土也具有較強的約束，因而在核心區內構件的延性與同樣外徑的圓鋼管混凝土柱相近，而構件的抗彎能力遠超過同樣外徑的圓鋼管混凝土柱、抗拉能力也遠超過同樣外徑的圓鋼管混凝土柱；其中外圍鋼管為一個封閉的矩形鋼管，通過4塊僅在塑性鉸區及核心區設置的鋼板翅片與核心圓鋼管依據剪應力流原理由五個相互連接的閉口箱室共同抵抗由地震、風等引起的側向荷載；4塊鋼板翅片將外圍鋼管與核心圓鋼管在塑性鉸區及核心區內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區外，顯著提高了柱的抗剪承載力，容易實現柱構件強剪弱彎，大大改善了柱構件的延性。所述的梁柱連接節點由外伸的內隔板與鋼梁的翼緣焊接，與內隔板節點相比，隔板貫通節點有3個優點，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外兩側施焊而產生較大的焊接殘余應力，從而提高了節點的延性和抗震性能；②在梁端彎矩作用下，不對外圍鋼管柱壁產生拉力，避免了外圍鋼管柱壁板的層狀撕裂；③解決了管柱邊長較小時隔板焊接困難以及梁翼緣與隔板對中問題。與外隔板節點相比，避免了梁下翼緣環板的突起現象，解決了因環板尺寸太大而引起的墻板安裝困難問題，易于實現上下層柱的厚度變化和截面外包尺寸變化。所述梁柱連接節點中核心鋼管上下層鋼管貫通梁一柱節點核芯區，外伸內隔板與核心圓鋼管焊接；外伸內隔板不貫通核心圓鋼管有2個優點，即①可以避免在核心混凝土采用成本較高的自密實混凝土；②可以避免在核心圓鋼管管壁與內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點的剛度。剛度較大的腹板連接節點，可從鋼梁的翼緣吸引更多的應力，因此減少了對連接梁翼緣與外伸內隔板的全熔透坡口焊的要求。所述的梁柱連接節點中，在外伸內隔板，兩側面切削有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力集中。本實用新型可廣泛應用于內接圓管外套鋼管的增強強約束鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節點，本實用新型所述結構形式可廣泛應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。以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。


圖1是本實用新型鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點示意圖。圖2是
圖1中A-A剖視圖。圖3是外伸內隔板與鋼梁連接詳圖。 圖4是鋼梁腹板開口詳圖。附圖標記1 一核心圓鋼管、2 —核心區鋼翅片、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。
具體實施方式
實施例參見
圖1至圖4所示，一種外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，包括內接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節點核心區，所述內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，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，所述核心圓鋼管I在節點核心區貫通，所述外圍鋼管3在節點核心區斷開，在斷開部位自核心圓鋼管I外伸有內隔板9，所述內隔板9露出外圍鋼管3,并與外圍鋼管3焊接連接，內隔板9和外圍鋼管3圍合的區域內放射狀設置有核心區鋼翅片2，所述核心區鋼翅片2、內隔板9、鋼梁的翼緣10和鋼梁的腹板12塞焊連接，所述核心區鋼翅片2與鋼梁的腹板12通過角焊縫14連接，所述內隔板9之上和之下的內接圓管外套鋼管混凝土柱全長范圍內設置有柱身鋼翅片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為自密實混凝土，為澆筑方便在其澆筑區域內設置有澆筑孔8，所述燒筑孔8的直徑> 75mm。所述外圍鋼管3為矩形鋼管。所述內隔板9邊緣被切削成梯形，兩側面切削有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與內隔板9連接處的內側焊接有背襯11。所述核心區鋼翅片2在同一水平面至少為四塊。所述核心區鋼翅片2的厚度彡鋼梁的腹板12厚度。核心區鋼翅片2 (兼作單剪板)的頂部和底部，其覆蓋焊接孔的豎向長度至少為6_，至多為12_。僅在塑性鉸區及核心區設置的鋼板翅片(兼作單剪板)并應延伸至使其邊緣與焊接孔盡端的水平距離至少為50mm處。所述的梁柱連接節點中，其全熔透坡口焊的坡口角度符合AWS Dl.1 (美國焊接學會制定的常用碳素鋼和低合金鋼的任何類型結構的焊接要求)的有關規定。所述的梁柱連接節點中，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邊緣的豎向距離應為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不大于25度，并且焊接孔表面應平整。
權利要求1.一種外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，包括內接圓管外套鋼管混凝土柱、鋼梁和節點核心區，所述內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，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，其特征在于所述核心圓鋼管(I)在節點核心區貫通，所述外圍鋼管(3)在節點核心區斷開，在斷開部位自核心圓鋼管(I)外伸有內隔板(9)，所述內隔板(9)露出外圍鋼管(3)，并與外圍鋼管(3)焊接連接，內隔板(9)和外圍鋼管(3)圍合的區域內放射狀設置有核心區鋼翅片(2)，所述核心區鋼翅片(2)、內隔板(9)、 鋼梁的翼緣(10)和鋼梁的腹板(12)塞焊連接，所述核心區鋼翅片(2)與鋼梁的腹板(12) 通過角焊縫(14)連接，所述內隔板(9)之上和之下的內接圓管外套鋼管混凝土柱全長范圍內設置有柱身鋼翅片(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.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述夾壁混凝土(7)為自密實混凝土，在其澆筑區域內設置有澆筑孔(8)，所述燒筑孔(8)的直徑彡75mm。
3.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述外圍鋼管(3)為矩形鋼管。
4.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述內隔板(9)至少延伸至距離鉤形焊接工藝孔(13)的鉤端不少于50mm。
5.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述內隔板(9)邊緣被切削成梯形，兩側面切削有L型焊接工藝孔(4)。
6.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 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.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述外圍鋼管(3)與內隔板(9)連接處的內側焊接有背襯(11)。
8.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述核心區鋼翅片(2)在同一水平面至少為四塊。
9.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點， 其特征在于所述核心區鋼翅片(2)的厚度>鋼梁的腹板(12)厚度。
10.根據權利要求1所述的外伸內隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，其特征在于所述內隔板(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隔板式鋼梁與內接圓管外套鋼管混凝土柱連接節點，所述內接圓管外套鋼管混凝土柱的核心圓鋼管在節點核心區貫通，外圍鋼管在節點核心區斷開，在斷開部位自核心圓鋼管外伸有內隔板，所述內隔板露出外圍鋼管，并與外圍鋼管焊接連接，下上內隔板和外圍鋼管圍合的區域內放射狀設置有核心區鋼翅片，所述核心區鋼翅片、內隔板、鋼梁的翼緣和鋼梁的腹板塞焊連接，所述核心區鋼翅片與鋼梁的腹板通過角焊縫連接，所述內隔板之上和之下的內接圓管外套鋼管混凝土柱全長范圍內設置有柱身鋼翅片。要解決增強強約束鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點耗能能力的問題，可廣泛應用于高層結構或老舊建筑的抗震加固改造工程。
文檔編號E04B1/58GK202831233SQ20122039854
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者黃智輝, 劉成建 申請人:黃智輝, 劉成建