一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，包括H型鋼組合梁，及設(shè)置在H型鋼組合梁翼緣兩側(cè)的側(cè)板，在兩側(cè)板之間、H型鋼組合梁上翼緣端面上設(shè)有加勁板，加勁板兩側(cè)的側(cè)板之間對(duì)稱設(shè)有一個(gè)預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管，構(gòu)成插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)鋼管混凝土柱的邊緣約束構(gòu)件，可提高其承載力及耗能能力和延性；現(xiàn)場(chǎng)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。采用鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
【專利說(shuō)明】
一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)全球化，城市化水平的提高，城市人口密集度逐漸增大，使得大量高層不斷涌現(xiàn)。這就迫切需要新的技術(shù)支持高層及多層建筑的設(shè)計(jì)與建設(shè)。
[0003]鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過(guò)程中的相互作用，即鋼管對(duì)混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性大為提高。同時(shí)，在鋼管內(nèi)部填充混凝土后，由于混凝土的支撐作用，可以避免或延緩鋼管壁的屈曲。兩種材料的結(jié)合彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)，使得材料性能充分發(fā)揮。
[0004]隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)住宅的使用面積和美觀性要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的圓形或方形截面鋼管混凝土柱，通常不能完全被墻體包圍，柱腳很大一部分突出房間內(nèi)部，占用一定的室內(nèi)空間，使得家具擺設(shè)和房間布置受到一定限制。采用矩形截面鋼管混凝土組合柱，可做到與墻同寬，解決了柱突出棱角的問(wèn)題。
[0005]研究表明，一般形式的矩形鋼管混凝土組合柱，鋼管對(duì)核心混凝土的約束僅限于角點(diǎn)，在周邊較弱，承載力相對(duì)較低。端柱為矩形鋼管的多腔鋼管混凝土組合柱在邊緣設(shè)置約束構(gòu)件以提高其承載力和耗能能力，橫向設(shè)置加勁拉結(jié)措施，將柱身分隔為若干腔室，使鋼板對(duì)混凝土的約束作用加強(qiáng)，同時(shí)減小鋼板的寬厚比，防止或延緩鋼板的局部屈曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉的插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，解決傳統(tǒng)柱室內(nèi)突出棱角的問(wèn)題，提高多腔體鋼管混凝土組合柱的承載力及延性。延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導(dǎo)致的構(gòu)件剛度承載力和延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能。整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下的技術(shù)方案:
[0008]—種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，包括H型鋼組合梁，及設(shè)置在H型鋼組合梁翼緣兩側(cè)的側(cè)板，在兩側(cè)板之間、H型鋼組合梁上翼緣端面上設(shè)有加勁板，加勁板兩側(cè)的側(cè)板之間對(duì)稱設(shè)有一個(gè)預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管，構(gòu)成插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)。
[0009]進(jìn)一步，所述H型鋼組合梁包括H型鋼，以及在H型鋼翼緣兩側(cè)設(shè)置的兩對(duì)加勁肋，兩對(duì)加勁肋與H型鋼上下翼緣齊平，兩對(duì)加勁肋設(shè)置在與H型鋼翼緣相連接的兩側(cè)板邊沿處。
[0010]進(jìn)一步，所述預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管包括支撐方管，以及設(shè)在支撐方管端部左右兩側(cè)的加強(qiáng)側(cè)板，左右加強(qiáng)側(cè)板為上部一側(cè)切去直角的矩形板，切去部分斜邊與支撐方管一個(gè)側(cè)邊貼合，相對(duì)切去直角部分的對(duì)角的底邊水平設(shè)置。
[0011]進(jìn)一步，所述支撐方管與H型鋼組合梁之間夾角為30°-60°。
[0012]進(jìn)一步，所述加強(qiáng)側(cè)板的寬度大于支撐方管的寬度。
[0013]本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)能夠在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應(yīng)用。
[0014]本發(fā)明可以取得如下有益效果:
[0015]1)H型鋼組合梁與插入式組合支撐與多腔鋼管混凝土組合柱同寬，避免室內(nèi)柱突出棱角，可增大房間使用面積與美觀性。
[0016]2)在H型鋼組合梁上通過(guò)兩側(cè)板夾持兩個(gè)預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管，將水平梁(H型鋼)和斜梁(支撐方管)牢固連接，作為整個(gè)鋼管混凝土柱的邊緣約束構(gòu)件，可提高其承載力及耗能能力。
[0017]3)在支撐方管上焊接預(yù)設(shè)加強(qiáng)板，再整體插入至H型鋼組合梁上，提高了構(gòu)件的承載力及延性。該結(jié)構(gòu)在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0018]4)由于本發(fā)明應(yīng)用于多腔鋼管混凝土組合柱上，鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)要求。
[0019]5)整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，節(jié)點(diǎn)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2(a)_(c)是H型鋼組合梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3(a)_(b)是預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4(a)_(b)是H型鋼組合梁與插入支撐方管組合梁支撐節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明應(yīng)用在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖。
[0025]圖6是(a)-(c)為梁屈服破壞過(guò)程示意圖；
[0026]圖7是節(jié)點(diǎn)的滯回曲線示意圖。
[0027]圖中:1、加勁板;2、側(cè)板;3、H型鋼組合梁;4、預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管;4_1、支撐方管;4-2、加強(qiáng)側(cè)板;5、加勁肋。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖1所示，本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，包括H型鋼組合梁3，及設(shè)置在H型鋼組合梁3翼緣兩側(cè)的側(cè)板2，在兩側(cè)板2之間、H型鋼組合梁3上翼緣端面上設(shè)有加勁板I，加勁板I兩側(cè)的側(cè)板2之間對(duì)稱設(shè)有一個(gè)預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管4，構(gòu)成插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)。
[0030]如圖2(a)_(c)所示，本發(fā)明的H型鋼組合梁3，包括H型鋼，以及在H型鋼翼緣兩側(cè)設(shè)置的兩對(duì)加勁肋5，且與H型鋼上下翼緣齊平，兩對(duì)加勁肋5設(shè)置在與H型鋼翼緣相連接的兩側(cè)板邊沿處。
[0031]如圖3(a)_(b)所示，預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管包括支撐方管4-1，以及設(shè)在支撐方管4-1端部左右兩側(cè)的加強(qiáng)側(cè)板4-2，左右加強(qiáng)側(cè)板4-2為上部一側(cè)切去直角的矩形板，切去部分斜邊與支撐方管一個(gè)側(cè)邊貼合，相對(duì)切去直角部分的對(duì)角的底邊水平設(shè)置，將支撐方管夾持為45°傾斜角。加強(qiáng)側(cè)板4-2的寬度大于支撐方管4-1的寬度。
[0032]如圖4(a)_(b)所示，本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)安裝過(guò)程如下:
[0033]先將兩側(cè)板2與H型鋼組合梁3焊接，再將加勁板I沿兩側(cè)板中間位置與兩側(cè)板焊接，然后將預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管4沿加勁板I兩側(cè)按照30°-60°傾斜角插入，滿足預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管的左右加強(qiáng)側(cè)板4-2的切去部分斜邊與兩側(cè)板的斜邊完全貼合，然后采用熔透焊方式將左右加強(qiáng)側(cè)板4-2與兩側(cè)側(cè)板相連，至此完成插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)制作。
[0034]如圖5所示，圓圈所示區(qū)域?yàn)楸景l(fā)明應(yīng)用在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖。用于支撐該框架體系的上、下斜梁與水平梁支撐。
[0035]本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)能夠提高其承載力及耗能能力。由于預(yù)先在加強(qiáng)型H型鋼組合梁3上焊接兩側(cè)板2，并將預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管4沿加勁板I按照45°傾斜角插入，最后在現(xiàn)場(chǎng)將水平梁(H型鋼)和斜梁(支撐方管)焊接牢固，該方式施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0036]下面以多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點(diǎn)為列說(shuō)明本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)的力學(xué)性能。
[0037]利用ABAQUS軟件對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有限元分析，節(jié)點(diǎn)柱為200x600的多腔鋼管混凝土組合柱，梁采用H350xl50x6xl0的焊接工字鋼，節(jié)點(diǎn)處雙側(cè)板以及蓋板厚度均與梁翼緣同厚。有限元分析結(jié)果圖6(a)-(c)所示。
[0038]由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)柱弱梁的設(shè)計(jì)要求。多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛節(jié)點(diǎn)的破壞順序如圖6(a)_(c)所所示。當(dāng)作用外力較大時(shí)，遠(yuǎn)離節(jié)點(diǎn)連接區(qū)的梁端A首先出現(xiàn)塑性鉸圖6(a)所示，內(nèi)力重分布，結(jié)構(gòu)的承載力提高；隨著外力的增加，梁蓋板B先于側(cè)板出現(xiàn)塑性鉸圖6(b)所示;結(jié)構(gòu)的最終破壞如圖6(c)所示，梁端翼緣屈曲，側(cè)板上下側(cè)C大面積屈服，但側(cè)板未形成塑性鉸，結(jié)構(gòu)仍具有一定的耗能能力，滿足強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求。
[0039]本發(fā)明根據(jù)抗震概念設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時(shí)也要求結(jié)構(gòu)應(yīng)具備必要的強(qiáng)度、良好的變形能力和耗能能力。本發(fā)明插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)采用多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點(diǎn)形式，采用柱與梁端隔離的方式，通過(guò)全高度側(cè)板以及蓋板構(gòu)成的節(jié)點(diǎn)連接件來(lái)傳遞梁端彎矩以及剪力。當(dāng)?shù)卣鹱饔脮r(shí)，梁端首先出現(xiàn)塑性鉸，消耗一定的地震能量形成第一道地震設(shè)防線，之后蓋板出現(xiàn)塑性鉸，進(jìn)一步耗散地震能量，形成第二道地震設(shè)防線，側(cè)板最終形成塑性鉸，形成第三道地震設(shè)防線。整體結(jié)構(gòu)滿足“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，結(jié)構(gòu)的耗能性能比較好。如圖7所示，節(jié)點(diǎn)的滯回曲線飽滿，沒(méi)有明顯的捏縮現(xiàn)象，節(jié)點(diǎn)的耗能能力好，變形大，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，讓住戶有更多的逃生時(shí)間。
[0040]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的推理或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括H型鋼組合梁，及設(shè)置在H型鋼組合梁翼緣兩側(cè)的側(cè)板，在兩側(cè)板之間、H型鋼組合梁上翼緣端面上設(shè)有加勁板，加勁板兩側(cè)的側(cè)板之間對(duì)稱設(shè)有一個(gè)預(yù)設(shè)加強(qiáng)板的支撐方管，構(gòu)成插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述H型鋼組合梁包括H型鋼，以及在H型鋼翼緣兩側(cè)設(shè)置的兩對(duì)加勁肋，兩對(duì)加勁肋與H型鋼上下翼緣齊平，兩對(duì)加勁肋設(shè)置在與H型鋼翼緣相連接的兩側(cè)板邊沿處。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述預(yù)設(shè)加強(qiáng)側(cè)板的支撐方管包括支撐方管，以及設(shè)在支撐方管端部左右兩側(cè)的加強(qiáng)側(cè)板，左右加強(qiáng)側(cè)板為上部一側(cè)切去直角的矩形板，切去部分斜邊與支撐方管一個(gè)側(cè)邊貼合，相對(duì)切去直角部分的對(duì)角的底邊水平設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述支撐方管與H型鋼組合梁之間夾角為30°-60°。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述加強(qiáng)側(cè)板的寬度大于支撐方管的寬度。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的一種插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)，其特征在于:插入式梁支撐節(jié)點(diǎn)在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】E04B1/58GK105839790SQ201610340936
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年5月20日
【發(fā)明人】郝際平, 孫曉嶺, 張偉, 薛強(qiáng), 樊春雷, 黃育琪, 劉斌, 陳永昌, 王磊, 尹偉康, 劉瀚超, 何夢(mèng)楠, 張峻銘, 趙子健
【申請(qǐng)人】西安建筑科技大學(xué)