本發明屬于結構工程鋼結構領域，具體涉及一種外伸式端板節點。

背景技術：

隨著多高層、超高層建筑的大量興建，鋼結構應用越來越多。結構設計中梁柱節點常采用全焊接或翼緣焊接—腹板螺栓連接，節點區強度、剛度較大。但對于地震及火災作用下節點區延性、變形能力及安全儲備考慮不夠充分，存在大震作用下節點斷裂破壞導致建筑物破壞、倒塌的隱患，與“大震不倒”的抗震設計原則不符，不具備二次防護能力。如何提高鋼結構梁柱節點在地震及火災作用下的延性、變形能力、耗能能力和節點安全儲備是鋼結構設計、施工中亟待解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種外伸式端板節點，以提高鋼結構連接的安全性和耗能能力。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：一種外伸式端板節點，包括鋼梁、鋼柱、角鋼、端板及螺栓，所述鋼梁為工字型鋼梁，所述鋼柱為h型鋼柱，所述端板焊接在鋼梁端部，所述角鋼包括l型角鋼及頂底角鋼，所述l型角鋼、頂底角鋼及螺栓均為不銹鋼材質；所述端板為外伸式端板，所述鋼梁腹板與翼緣、端板、鋼柱翼緣及角鋼上對應設有用于穿過螺栓的螺栓孔，所述l型角鋼設置在鋼梁腹板與端板間，l型角鋼一邊通過螺栓與鋼梁腹板連接，另一邊通過螺栓與端板及鋼柱翼緣相連接；所述頂底角鋼有兩個，對應設置在鋼梁翼緣兩側，各頂底角鋼的一邊通過螺栓與鋼梁翼緣連接，另一邊通過螺栓與端板及鋼柱翼緣相連接。

進一步，所述工字型鋼梁由鋼板焊接而成。

進一步，所述工字型鋼梁為軋制型鋼。

進一步，所述h型鋼柱由鋼板焊接而成。

進一步，所述h型鋼柱為軋制型鋼。

進一步，所述螺栓為高強不銹鋼螺栓。

本發明的有益效果在于：

(1)能夠有效保障結構系統的安全性和整體性，增加了鋼連接區域的延性、抗火能力和耗能能力。

(2)該節點包括兩種連接類型(半剛性連接和柔性連接)，同時具備兩種破壞機理，允許梁端端板在極端荷載工況中發生破壞，由柔性連接提供較好變形能力和耐火極限。

(3)采用裝配式鋼結構連接，構件在工廠預制，制作質量高，可實現現場快速裝配，節省工期。

該裝配式鋼結構剛度大、結構穩定性好，連接受力性能優越，可用于鋼結構抗火體系和高烈度地震區高層鋼結構建筑中，具有較為廣闊的應用前景。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明：

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為鋼梁的結構示意圖；

圖3為鋼柱的結構示意圖；

圖4為l型角鋼的結構示意圖；

圖5為頂底角鋼的結構示意圖；

圖6為端板的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

如圖所示，本發明中的外伸式端板節點，包括鋼梁1、鋼柱2、角鋼、端板4及螺栓5，所述鋼梁1為工字型鋼梁，所述鋼柱2為h型鋼柱，所述端板4焊接在鋼梁1端部，所述端板4為外伸式端板，所述角鋼包括l型角鋼3及頂底角鋼7，所述l型角鋼3、頂底角鋼7及螺栓5均為不銹鋼材質；所述鋼梁1腹板與翼緣、端板4、鋼柱2翼緣及角鋼上對應設有用于穿過螺栓的螺栓孔6，所述l型角鋼3設置在鋼梁1腹板與端板4間，l型角鋼3一邊通過螺栓5與鋼梁1腹板連接，另一邊通過螺栓5與端板4及鋼柱2翼緣相連接；所述頂底角鋼7有兩個，對應設置在鋼梁1翼緣兩側，各頂底角鋼7的一邊通過螺栓5與鋼梁1翼緣連接，另一邊通過螺栓5與端板4及鋼柱2翼緣相連接。

本發明中，鋼梁1與端板4間既有焊接，又有通過不銹鋼l型角鋼、不銹鋼頂底角鋼及不銹鋼螺栓的二次連接，鋼梁1與鋼柱2間則對應通過不銹鋼螺栓、焊接端板及兩種角鋼連接起來。一方面，工字型鋼梁1與h型鋼柱2的連接方式采用了兩種不同鋼材材料，包括普通鋼材(鋼梁、鋼柱及端板)和耐火性不銹鋼材料(角鋼及螺栓)，從而增強了鋼連接的變形能力和耐火能力。另一方面，工字型鋼梁1與h型鋼柱2的連接方式采用了組合鋼連接類型，包括半剛性連接和柔性連接兩種連接類型，同時具備兩種破壞機理。

該連接方式克服了傳統節點在高溫作用下因焊縫殘余應力和熱影響區域影響發生鋼板連接處開裂現象；由于角鋼3及螺栓5為不銹鋼材質，增強了鋼連接區域的延性和魯棒性，使得在火災作用下，節點端板即使發生破壞也擁有足夠的延性轉換受力機理形成二次防護能力，即在鋼梁兩端形成塑性鉸，大大提高了工字型鋼梁的協同變形能力，形成懸鏈性效應保證結構不會發生連續性倒塌；即保障了連接節點在端板焊縫區域發生破壞后，連接節點仍以鉸接的形式繼續工作。該鋼結構連接節點也可以用于抗震區域，利用不銹鋼角鋼優異的延性、變形能力和二次防護機理，在地震荷載或者往復荷載作用下耗散多余能量，保障結構的安全性和整體性。

本發明中的工字型鋼梁及h型鋼柱可由鋼板焊接而成，也可采用軋制型鋼。可在現場直接安裝，施工速度較快且構件制作質量高。

優選的，螺栓為高強不銹鋼螺栓，可進一步改善螺栓性能。

本實施例中工字型鋼梁及h型鋼柱均由鋼板焊接而成，其裝配程序如下：

a.在工廠用鋼板焊接成工字型鋼梁1，并在鋼梁腹板及翼緣上開螺栓孔6；

b.在工廠用鋼板焊接成h型鋼柱2，并在鋼柱翼緣上開螺栓孔，螺栓孔直徑和位置與工字型鋼梁端板上的螺栓孔保持一致；

c.在工廠切割矩形端板4一塊，并在端板上開螺栓孔，螺栓孔位置及直徑與h型鋼柱上螺栓孔保持一致；將端板4焊接于工字型鋼梁1開孔側一端，并將其中心對齊；

d.在工廠制作不銹鋼l型角鋼3及頂底角鋼7，并在l型角鋼3及頂底角鋼7上開螺栓孔，螺栓孔位置及直徑分別與鋼柱翼緣及鋼梁腹板、鋼梁翼緣上的螺栓孔位置及大小保持一致；

e.用不銹鋼螺栓5分別連接不銹鋼l型角鋼3、頂底角鋼7、外伸式端板4和h型鋼柱翼緣，并連接鋼梁腹板與翼緣。

總的來說，該節點克服了傳統節點在火災及和地震作用下焊縫連接區域容易發生破壞的不足，通過采用兩種不同鋼材和兩種破壞機理模式，互相補充，保障了鋼結構體系的整體性和完整性，可用于抗火和高烈度地震區鋼結構體系中；通過l型角鋼及頂底角鋼對鋼梁及外伸式端板進行二次連接以及節點形式上改變，大幅度提高了該節點的抗彎承載能力和剛度，可做剛接節點假定。采用現場裝配式施工方法，還有助于節省工期。

最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。

技術特征：

技術總結
本發明公開了一種外伸式端板節點，屬于結構工程鋼結構領域。本發明中，鋼梁與端板間既有焊接，又有通過不銹鋼L型角鋼、頂底角鋼及不銹鋼螺栓的二次連接，鋼梁與鋼柱間則對應通過不銹鋼螺栓、焊接端板及兩種不銹鋼角鋼連接起來。該連接方式克服了傳統節點在高溫作用下因焊縫殘余應力和熱影響區域影響發生鋼板連接處開裂現象；增強了鋼連接區域的延性和魯棒性，使得在火災作用下，節點端板即使發生破壞也擁有足夠的延性轉換受力機理形成二次防護能力；該連接節點也可以用于抗震區域，利用不銹鋼角鋼優異的延性、變形能力和二次防護機理，在地震荷載或者往復荷載作用下耗散多余能量，保障了結構的安全性和整體性。

技術研發人員：胡鷹;徐譚楚民;張川;崔佳
受保護的技術使用者：重慶大學
技術研發日：2017.06.14
技術公布日：2017.08.22