[实用新型]钢梁与柱半刚性连接抗震节点构造

说明书

技术领域

本实用新型涉及钢梁与钢柱有连接需要的钢结构和组合结构工程，尤其是涉及型钢（钢梁）与钢管（方或圆）柱、热轧H型钢柱、钢筋（型钢）混凝土柱预埋钢板的连接。 

背景技术

随着热轧H型钢在钢结构和组合结构中应用范围的扩大，钢梁与柱连接技术已成为影响和制约热轧H型钢及其加工后再成型钢梁（梁高扩大的新型钢梁）应用的关键技术之一。目前，钢梁和柱的连接主要以刚性连接、铰接两种方式为主，其中刚性连接（如图9所示）施工复杂，并且其连接（点）处弯矩大，震动受力时，在极限状态下容易从连接处断裂；铰接连接（如图10所示）施工简单，其连接（点）处弯矩为零，但剪力最大，梁与柱的连接可靠性差（如图8所示）。刚性连接和铰接在应用中与实际受力状态均存在较大差异，材料的力学性能难以正常发挥利用，因此应用此两种连接方式的工程结构，其整体稳定性和抗震性都比较差。 

发明内容

本实用新型所要解决的问题是提供一种钢梁与柱的新型连接结构，它为半刚性连接结构，其整体稳定性和抗震性能均较好。 

本实用新型钢梁与柱半刚性连接抗震节点构造，它包括钢梁、柱，它还包括若干个连接单元，每个连接单元均包括左右两块L形连接板；左右两块L形连接板对称地背向设置在柱上，其L面与柱焊接固定，钢梁上翼缘的内侧面与左右L形连接板的水平面相接触，并通过焊接固定，钢梁的左右腹板与左右L形连接板的竖直面相接触，并通过高强螺栓紧固。 

本实用新型中对称设置的左右连接板，其水平边传递弯矩，竖直边为传递剪力，由于左右连接板为L形一体设计，使节点受力协调一致性提高；L型连接板的水平边与钢梁上翼缘焊接，达到梁柱间有限度传递弯矩的目的，使钢梁中最大弯曲正应力成降低趋势，同时避免最大剪应力在节点处发生。因此在以梁跨中最大弯曲正应力计算梁选型和验算梁1/4跨内最大剪应力影响的条件下，本新型节点结构实现了梁柱间半刚性连接的理想受力状态，使得节点整体受力性能、稳定性和抗震性明显提高或改善。 

附图说明

图1是本新型抗震节点构造的立体示意图； 

图2是L形连接板使用状态时的示意图；

图3是钢梁的结构示意图；

图4是左连接板与梁托安装在柱上的示意图；

图5是钢梁与右连接板安装在柱上的示意图；

图6是钢梁与连接板贴合的示意图；

图7是使用了本新型节点构造的半刚性连接的示意图；

图8为梁的端部约束对内力影响的原理图：

图9为梁柱刚性连接的示意图：

图10为梁柱铰接的示意图。

具体实施方式

从图1、图2、图3可知，本新型、钢梁与柱半刚性连接抗震节点构造，它包括钢梁1、柱5，它还包括若干个连接单元，每个连接单元均包括左右两块L形连接板3、4；左右两块L形连接板3、4对称地背向设置在柱5上，其L面与柱5焊接固定，钢梁1上翼缘的内侧面与左右L形连接板3、4的水平面相接触，并通过焊接固定，钢梁1的左右腹板与左右L形连接板3、4的竖直面相接触，并通过高强螺栓紧固。 

其中，左右两块L形连接板3、4中的短边7为水平边，为弯矩传递钢板，长边为竖直边，为剪力传递钢板。L形连接板的水平部分、竖直部分、转角部分三部分一体化制作，连接板3、4的板厚to依据计算结果确定。 

其中，左右L形连接板3、4的转角6同钢梁1的内圆角R大小相等。这样，L形连接板3、4的水平边与钢梁1上翼缘的内侧面紧密接触，竖直边分别与钢梁腹板9的左右腹板紧贴，钢梁1通过螺栓孔9采用高强螺栓与L形连接板的竖直边连接，组合形成后共同协调受力。（如图6所示） 

为了进一步保证钢梁与柱的连接稳定性，本新型半刚性连接结构还包括T型梁托2，T型梁托2焊接固定在柱5上，并紧贴在钢梁1下翼缘的外表面上，两者通过安装螺栓8紧固。

本新型中，L形连接板及T型梁托在工厂加工制作并将两者焊接在柱上，（如图4所示）为了使可靠性充分保障，半刚性连接实现方法如下： 

第一步：吊装钢梁到位与T型梁托采用安装螺栓连接；

第二步：右连接板现场与柱焊接，与左连接板对称安装，左右连接板与钢梁的腹板采用高强螺栓固定（如图5所示）；

第三步：在钢梁安装工作全部完成后，进入楼面施工前，通过钢梁上翼缘上事先预留的点焊孔10焊接完成连接板水平部分与钢梁上翼缘的局部焊接，形成完整的半刚性连接构造。

以上步骤不可颠倒，最后，随着荷载的逐步加大至正常状态，半刚性连接实现。 

本新型的节点构造是通过高强螺栓连接和焊接连接组合并分步骤进行，实现钢梁与柱的半刚性连接。此半刚性连接构造以力学基础理论为依据，通过系统考虑（弯矩和剪力固有的互动传递关系）节点协调受力以及稳定性因素，直接向最新结构件产品开发及最新连接方法等发明方向拓展的新型实用技术，填补了半刚性连接抗震节点设计的空白，具体优点为：（1）本连接节点本质上没有改变可相对变形的性质，因此可避免钢梁内应力集中出现；（2）在地震荷载作用下，本连接节点有一定的能量消散作用，可减小变形集中发生；（3）钢梁的整体稳定性显著提高；（4）施工安装方便。（如图8所示）