[发明专利]装配式矩形钢管节点及其设计计算方法在审
申请号: | 202010398099.0 | 申请日: | 2020-05-12 |
公开(公告)号: | CN111456237A | 公开(公告)日: | 2020-07-28 |
发明(设计)人: | 赵必大 | 申请(专利权)人: | 浙江工业大学 |
主分类号: | E04B1/24 | 分类号: | E04B1/24;E04B1/58;G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14 |
代理公司: | 杭州天正专利事务所有限公司 33201 | 代理人: | 王兵;黄美娟 |
地址: | 310014 浙*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 装配式 矩形 钢管 节点 及其 设计 计算方法 | ||
装配式矩形钢管节点,用于由矩形钢管构件构成的扁平单层网壳结构,承载竖向静力荷载和地震作用产生的平面外弯矩,包括相互垂直交叉的主管和支管,支管和主管截面相同;支管中间开槽后搭在主管上,支管中间开槽是指支管中间位置的下翼缘和腹板切割掉而上翼缘贯通,形成一个槽口,槽口两端分别焊接一块端板;主管穿过所述的槽口,通过位于主管下翼缘下方的螺栓、及靠近主管上翼缘位置的单边螺栓将主管和端板连接起来;支管的腹板与端板之间装有横向加劲肋,支管的的下翼缘与端板之间装有竖向加劲肋。本发明还包括装配式矩形钢管节点的设计计算方法。本发明提出了一种适用于单层扁平网壳结构的装配式矩形钢管节点,给出节点的设计计算方法。
技术领域
本发明涉及土木工程钢结构设计领域,基于钢结构连接节点和钢管结构基本理论,提出了一种适用于单层扁平网壳的装配式矩形钢管节点及其设计计算方法。
背景技术
钢管是单层网壳等大跨建筑结构常用构件,主管(弦杆)连续、支管(腹杆)连接于主管两侧的钢管节点(包括钢管相贯节点及其基础上的加强节点)是大跨建筑结构常用的节点形式之一。节点部位受力复杂,节点对保证结构安全起到关键作用,合理的节点的应使得构件传力合理、明确,还应便于施工安装。
主管贯通、支管在主管处断开后直接焊接于主管表面的特征使得钢管相贯节点往往具有承载力相对较低、刚度较低的缺陷,此外虽然大部分焊接工作在加工厂完成,但依然存在现场焊接不容易保障焊缝质量的问题。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点,提出一种装配式矩形钢管节点及其设计计算方法。
本发明的支管在中间位置开槽(下翼缘和腹板割掉而上翼缘贯通)搭在主管上并通过端板、锚栓、单边螺栓连接的装配式矩形钢管节点,该节点可用于单层扁平网壳结构,具有节点承载力高、避免现场焊接、施工便利等优点,平面外弯矩成为此类节点的主要内力。运用钢结构和管结构基本理论,提出了此类节点的设计计算方法。
装配式矩形钢管节点,用于由矩形钢管构件构成的扁平单层网壳结构,承载竖向静力荷载和地震作用产生的平面外弯矩,包括相互垂直交叉的主管和支管,支管和主管截面相同;支管中间开槽后搭在主管上,支管中间开槽是指支管中间位置的下翼缘和腹板切割掉而上翼缘贯通,形成一个槽口,槽口两端分别焊接一块端板;主管穿过所述的槽口,通过位于主管下翼缘下方的螺栓(或锚栓)、及靠近主管上翼缘位置的单边螺栓将主管和端板连接起来;支管的腹板与端板之间装有横向加劲肋,支管的的下翼缘与端板之间装有竖向加劲肋。
支管在主管两侧不完全断开、螺栓(锚栓)端板连接的特点为本节点带来施工便利,支管和主管采用相同截面钢管、以及端板贴着主管的构造特点则能让节点获得更高承载力和刚度,支主管同截面则在整体结构中形成更明显的空间受力作用(类似井字梁的效果)。
上述可用于扁平单层网壳结构的装配式矩形钢管节点,节点在平面外弯矩作用下的设计计算方法,包括如下步骤:
1)步骤S1,根据节点承载力不低于相邻构件(支管),设计时确定节点在正、负平面外弯矩作用下的承载力Mou不小于支管全截面屈服弯矩理论值Mbp,正平面外弯矩Mo+(竖向静力荷载产生)作用下,端板的重要功能之一就是将支管下翼缘传来的压力扩散到更长的主管下翼缘,根据“支管屈服”破坏先于“主管下翼缘挤压屈曲”破坏(支主管截面高度比大的矩形钢管相贯节点常见破坏模式)的原则,计算确定端板的最小宽度。
2)步骤S2,根据分析认为本发明节点在负弯矩Mo-(风吸力或竖向地震作用产生)作用下的可能破坏模式为:螺栓(或锚栓)受拉破坏、搭在主管上的支管翼缘受压屈服或屈曲、端板破坏、单边螺栓受剪破坏,其中螺栓(或锚栓)拉力和支管上翼缘压力成为抵抗Mo-的关键;
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E04B 一般建筑物构造;墙,例如,间壁墙;屋顶;楼板;顶棚;建筑物的隔绝或其他防护
E04B1-00 一般构造;不限于墙,例如,间壁墙,或楼板或顶棚或屋顶中任何一种结构
E04B1-02 .主要由承重的块状或板状构件构成的结构
E04B1-16 .堆料结构,例如混凝土在现场以浇制或类似方法成型的结构,同时利用或不利用附加构件,例如,永久性结构、由承重材料覆盖的基础
E04B1-18 .包含长形承重部件的结构,例如,包含柱,大梁,骨架
E04B1-32 .拱形结构;穹窿顶的结构;折板结构
E04B1-34 .特种结构,例如,用由桅杆结构或封闭的电梯井或楼梯间等塔式结构支承的悬吊或悬臂杆件;与弹性稳定性有关的特征