[发明专利]一种基于主连接板厚度设计的钢框架—支撑连接节点

说明书

本发明公开了一种基于主连接板厚度设计的钢框架—支撑连接节点。梁端部通过主连接板和宽钢柱外壁面连接；在梁上下翼缘相同高度所在的主连接板上端和下端的两侧面均焊接有水平加劲肋；主连接板和宽钢柱外壁面之间连接处设有贴板；主连接板上端凸出于梁之上的部分中开设倾角为45°角的斜槽，支撑截面下端斜插入斜槽中，支撑截面上端和外部构件连接；支撑截面下端布置有封板。本发明节点具有足够的承载能力、延性和耗能能力，结构安全性得到了可靠保障，同时有效降低了节点用钢量和焊接工作量，减轻了现场施工作业的难度与不可控性，应用广泛。

技术领域

本发明属于结构设计技术领域的一种建筑连接节点，具体涉及钢框架的支撑连接节点设计方法与主连接板板厚的计算方法。

背景技术

钢管混凝土柱通过在空钢管中浇灌混凝土而成，其中，混凝土具备高抗压强度，钢材具备高抗弯强度，而钢管混凝土柱在结构上可将两者有点所结合，提高了混凝土的抗弯强度和变形能力，钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲与失稳，因此钢管混凝土柱具有优异的力学性能，具体表现为高承载力、高延性、高抗震性的特点。并且钢管内混凝土可以吸收热量，从而提高钢材的抗火防火能力，在施工阶段，钢管混凝土柱的构造简单，无养护要求，可以大大减少工期。其中，矩形钢管混凝土柱因施工难度低，加工成本低，使其在当今建筑行业得到了广泛地使用，在多高层钢结构建筑中作为主要的竖向轴心受压和作用力偏心较小的受力构件。在钢结构住宅中，过大的钢柱截面会在住宅的各个功能房间四角出现凸柱现象，影响室内建筑使用功能，因此应尽量将结构构件隐藏在墙体厚度内，这就要求住宅内采用的钢构件截面宽度最好控制在160mm～300mm之间。为解决室内凸柱的问题，可考虑将钢箱形柱的短边尺寸尽量做小，和混凝土剪力墙厚度等同，钢箱形柱的长边尺寸则尽量做大，形成宽钢管混凝土柱，以满足住宅对钢结构体系提出的要求。但是宽钢管混凝土柱由于截面短边尺寸较小，为保证顺利浇灌内部混凝土，不能在节点区设置横隔板，因此与钢梁的连接无法采用横隔板的形式。在钢结构设计中，钢框架—支撑节点设计是其中的一个关键部分，相比其他建材结构，钢结构的抗震性能好，但是受到震害时，钢结构的连接节点容易破坏，导致整个钢结构的变形，甚至坍塌。所以，钢框架—支撑连接节点的设计是否合理对结构安全有重要意义，有必要对其进行优化设计，并提出相应的设计方法。

在钢结构相关规范中，对于钢框架—支撑连接节点，仅存在一些推荐的构造形式，并没有明确具体的设计方法。目前常用的钢框架—支撑连接节点为贴板式支撑节点，具体连接形式为支撑两侧各由一块大的贴板与梁柱连接。该节点焊接工作量大，防火处理较复杂。

发明内容

为促进矩形钢管混凝土柱在钢结构住宅中的应用，减少室内凸柱的问题，以及降低钢构件加工与安装的难度，本发明提供了一种新型的钢框架—支撑连接节点设计方法以及主连接板板厚的计算方法。采用本方法设计的节点具有足够的承载能力、延性和耗能能力，结构安全性得到了可靠保障，同时有效降低了节点用钢量和焊接工作量，减轻了现场施工作业的难度与不可控性。

本发明的技术方案如下：

本发明包括宽钢柱和梁，宽钢柱和梁之间连接，还包括主连接板、水平加劲肋、贴板和支撑截面，梁端部通过主连接板和宽钢柱外壁面连接；主连接板竖直布置，一端与宽钢柱外壁面焊接固定，另一端和梁的端部焊接固定，主连接板和梁的腹板位于同一竖直平面上；在梁的上翼缘和下翼缘相同高度所在的主连接板上端和下端的两侧面均焊接有水平加劲肋，水平加劲肋和梁的上翼缘/下翼缘位于同一水平面上；主连接板和宽钢柱外壁面之间连接处设有贴板，贴板一部分焊接在宽钢柱外壁面，另一部分焊接于主连接板的水平加劲肋；主连接板上端高度凸出于梁之上，主连接板上端凸出于梁之上的部分中开设倾角为45°角的斜槽，支撑截面下端也以45°倾角斜插入斜槽中并和主连接板焊接固定，支撑截面上端和外部构件连接；所述的支撑截面下端布置有封板，封板焊接固定在支撑截面下端面，使得支撑截面下端封闭。

所述的斜槽和宽钢柱、梁均呈45角布置。

所述的封板尺寸大于支撑截面下端面尺寸，使得封板凸出于支撑截面下端面后和主连接板焊接固定。