[发明专利]一种直接扩翼型抗剪切钢框架节点

说明书

本发明涉及一种新型直接扩翼型抗剪切钢框架节点，包括钢柱、钢梁，钢柱、钢梁连接处的节点域内设有钢管，钢管位于钢柱内，并与钢柱腹板固定接触，钢柱腹板的上部、下部分别设有上水平加劲肋、下水平加劲肋，钢管置于上水平加劲肋、下水平加劲肋之间；所述钢管的外周设有4个斜向支撑钢管，4个斜向支撑钢管的一端与钢管固定，另一端分别固定于上水平加劲肋与钢柱翼缘的两个角、下水平加劲肋与钢柱翼缘的两个角。通过本发明，梁、柱都是采用型钢，节点域中采用的钢管、斜向支撑钢管，实现现场施工“无水、无火、无尘”的三无标准，减少了火灾等危害事故的发生。

技术领域

本发明涉及一种抗剪切钢框架节点， 属于土木工程技术领域，尤其涉及一种直接扩翼型抗剪切钢框架节点。

背景技术

由于钢结构具有质轻、高强、延性好等优点，在建筑行业中应用广泛。1994年的美国北岭地震和1995年的日本阪神地震震害显示：大量梁柱节点和部分构件发生屈服、屈曲、破坏，使钢框架恢复力退化，产生无法恢复的塑性变形，再加上P-△效应，导致结构失去承受竖向荷载的能力，发生部分动力失稳，导致局部乃至整体倒塌。造成该现象的原因是当时的节点处没有添加任何加强措施，截面抵抗承载力设计的梁柱节点在梁上基本没有产生明显的塑性铰，大多数还是在梁柱焊缝处发生了脆性断裂，反而形成了“强构件弱节点”的现象。基于塑性铰外移的思想，近年来研究成果主要集中于加强型和削弱型两种新型延性节点，在加强型节点中，直接扩翼型节点凭借其耗散能力强、更好的塑性铰外移能力得到了广泛使用。同时，在钢框架中，梁柱连接节点中由柱两侧翼缘和上下水平加劲肋包围的区域称为节点域（如图1所示），节点域主要作用是传递梁柱之间力和弯矩，使得节点域成为受力比较复杂的的区域。节点域变形主要是剪切变形，由于周边剪力和弯矩的作用，节点域主要承受剪力作用，节点域变形如图2所示。国内外针对节点加强做了很多实验和研究，其方法是在钢框架梁柱交接处设置加强板，通过加强板对梁端翼缘的加强作用使塑性铰在加强板末端与梁翼缘处形成，从而远离节点域，达到保护节点，防止节点发生脆性破坏的目的。因此，如何提高节点域的受力性能，使节点具备耗散能力强、延性好和更好的塑性铰外移能力，得到了国内外学者很多关注。

发明内容

本发明提出了一种直接扩翼型抗剪切钢框架节点，其目的在于在确保“强节点、弱构件”的抗震设计原则下，提高节点域的强度、刚度、延性等受力性能，从而提高结构的承载能力和抗震性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种直接扩翼型抗剪切钢框架节点，包括钢柱、钢梁，其特征是：所述钢柱、钢梁连接处的节点域内设有钢管，钢管位于钢柱内，并与钢柱的钢柱腹板固定接触，钢柱腹板的上部、下部分别设有上水平加劲肋、下水平加劲肋，钢管置于上水平加劲肋、下水平加劲肋之间；

所述钢管的外周设有4个斜向支撑钢管，4个斜向支撑钢管的一端与钢管固定，另一端分别固定于上水平加劲肋与钢柱翼缘的两个角、下水平加劲肋与钢柱翼缘的两个角；

与钢柱相连接的钢梁的上翼缘、下翼缘上均设置扩翼加强段、过渡段，扩翼加强段、过渡段为一体化形成；钢梁端扩翼加强段长度为钢梁宽的0.50~0.70倍；所述过渡段的形状为凹弧形，过渡段凹弧长度为钢梁高的0.30~0.40倍。

所述钢管外直径为钢柱腹板高的0.50~0.70倍。

所述钢柱、钢梁均依据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ 99-2015）、《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）设计。

所述钢柱、钢梁所用的钢材为Q235热轧H型钢。

所述钢管、斜向支撑钢管设计遵循《结构用无缝钢管》GB8162-2008。

所述钢柱腹板和钢管采用坡口焊焊接。