專利名稱：內(nèi)套筒開槽閉口截面柱全螺栓拼接節(jié)點(diǎn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及鋼管構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
鋼結(jié)構(gòu)建筑具有強(qiáng)度高、自重輕、施工速度快、抗震性能好及工業(yè)化程度高等特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件通過連接節(jié)點(diǎn)組成結(jié)構(gòu)體系，節(jié)點(diǎn)形式的選擇對(duì)于結(jié)構(gòu)整體性、可靠度、建設(shè)周期以及附屬構(gòu)件設(shè)計(jì)施工有著直接的影響。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)梁、柱、支撐等構(gòu)件的拼接及連接。已有的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)形式多樣，根據(jù)節(jié)點(diǎn)傳力特性可分為剛接節(jié)點(diǎn)、鉸接節(jié)點(diǎn)和半剛性節(jié)點(diǎn)。連接方式有焊縫連接、螺栓連接、鉚釘連接等，鉚釘連接現(xiàn)在已很少使用?，F(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)存在一些缺點(diǎn)，例如:
1、焊縫連接施工工藝高、高空作業(yè)難度大以及產(chǎn)生電火花等問題不利于鋼結(jié)構(gòu)建筑的現(xiàn)場(chǎng)施工。2、現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu) 閉口截面柱的螺栓拼接節(jié)點(diǎn)形式較少。閉口截面柱的拼接大多采用焊接，焊縫連接耗時(shí)多不利于實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的快速安裝。3、一般的鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)由于存在蓋板、耳板、法蘭板等構(gòu)造，需凸出被連接構(gòu)件，對(duì)相鄰構(gòu)件設(shè)計(jì)施工產(chǎn)生不利影響。如:為了實(shí)現(xiàn)上下兩根等截面鋼管柱的拼接，如有蓋板、耳板、螺栓等凸出于柱的四周尺寸，墻體的布置會(huì)受到影響，或者需加厚墻體以掩蓋柱及柱柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，或者讓柱及柱柱節(jié)點(diǎn)凸出于墻體外，影響美觀及空間利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明運(yùn)用于閉口截面構(gòu)件的拼接接，具體提供了一種易于施工、現(xiàn)場(chǎng)全螺栓無焊接、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較少(僅螺母)凸出于被連接構(gòu)件、較接近剛性節(jié)點(diǎn)的連接形式?？朔艘话氵B接節(jié)點(diǎn)需要現(xiàn)場(chǎng)施焊延長施工時(shí)間、不利于現(xiàn)場(chǎng)施工等問題，同時(shí)也解決了一般連接節(jié)點(diǎn)由于耳板、蓋板、法蘭板等構(gòu)造凸出被連接構(gòu)件影響相鄰附屬構(gòu)件設(shè)計(jì)施工等問題。本發(fā)明給出的技術(shù)方案為:
一種拼接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，被連接構(gòu)件為閉口截面，以開槽內(nèi)套筒作為拼接構(gòu)件，以螺栓作為緊固件，拼接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括上鋼管柱和下鋼管柱為上下兩段被連接的閉口截面柱，其內(nèi)部還依次包括內(nèi)套筒、內(nèi)襯板，軸向所述內(nèi)套筒跨于上鋼管柱和下鋼管柱之間交接處，徑向外部的上鋼管柱和下鋼管柱與其內(nèi)部的內(nèi)套筒、內(nèi)襯板都通過螺栓緊固連接；
所述上鋼管柱和下鋼管柱都預(yù)開螺栓孔；
所述內(nèi)套筒分為上下段，其外形分別與上段鋼管柱和下段鋼管柱的外形相匹配；所述內(nèi)套筒下段開有螺栓孔，該螺栓孔的位置、直徑與下鋼管柱上的螺栓孔對(duì)應(yīng)，用螺栓穿過內(nèi)套筒和下鋼管柱上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)連接；安裝時(shí)螺栓的螺帽位于內(nèi)套筒內(nèi)部，螺栓的螺母位于下鋼管柱外側(cè)；所述內(nèi)套筒上段開有槽口，槽口的位置、寬度分別與上鋼管柱上的螺栓孔的位置、直徑對(duì)應(yīng)；
所述內(nèi)襯板位于內(nèi)套筒開槽段，與內(nèi)套筒的內(nèi)壁接觸，內(nèi)襯板表面做摩擦面處理，以提供更大摩擦承載力；內(nèi)襯板上開有螺栓孔，位置也與上鋼管柱上的螺栓孔對(duì)應(yīng)，用螺栓穿過內(nèi)襯板和上鋼管柱上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)連接，同時(shí)該螺栓由內(nèi)套筒的槽口滑入內(nèi)套筒，螺栓的螺帽在內(nèi)套筒內(nèi)部。本發(fā)明相對(duì)與現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明通過開有槽段的內(nèi)套筒和螺栓實(shí)現(xiàn)閉口截面鋼柱的拼接，節(jié)點(diǎn)剛度較大，操作簡(jiǎn)便，施工速度快。節(jié)點(diǎn)區(qū)無焊縫，可避免焊接施工耗時(shí)長、操作復(fù)雜、質(zhì)量難保證、存在火災(zāi)安全隱患等缺點(diǎn)。2、本發(fā)明采用內(nèi)套筒作為拼接板，螺栓由套筒內(nèi)部穿出，在鋼管柱壁外部擰緊，因此施工完成之后僅有 螺母、螺帽凸出被連接構(gòu)件外周，與傳統(tǒng)的耳板、法蘭連接相比大大減少了凸出尺寸，方便相鄰構(gòu)件的設(shè)計(jì)安裝。3、本發(fā)明在內(nèi)套筒中開槽段內(nèi)側(cè)加入內(nèi)襯板，可增大節(jié)點(diǎn)的摩擦承載力，為節(jié)點(diǎn)提供較大的初始剛度。


圖1為拼接節(jié)點(diǎn)總圖。圖2為拼接節(jié)點(diǎn)剖視圖。圖3為拼接節(jié)點(diǎn)自上鋼管斷面向下的俯視圖。圖4為拼接節(jié)點(diǎn)自下鋼管斷面向上的仰視圖。圖5為上、下鋼管柱詳圖(側(cè)面正視圖)。圖6為內(nèi)套筒詳圖(側(cè)面正視圖)。圖中標(biāo)號(hào):1上段鋼管柱，2內(nèi)襯板，3上柱緊固螺栓，4下柱緊固螺栓，5內(nèi)套筒，6下段鋼管柱，7上、下柱上的螺栓孔，8內(nèi)套筒上的槽段，9內(nèi)套筒上的螺栓孔。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。本發(fā)明為閉口截面鋼管柱提供了一種無焊縫全螺栓，節(jié)點(diǎn)較少突出被連接構(gòu)件的拼接方案。本發(fā)明節(jié)點(diǎn)由上下兩段被連接的閉口截面柱、內(nèi)套筒、內(nèi)襯板和螺栓組成。如圖1-圖6所示，其中:1為上段鋼管柱，2為內(nèi)襯板，3為上柱緊固螺栓，4為下柱緊固螺栓，5為內(nèi)套筒，6為下段鋼管柱，7為上、下柱上的螺栓孔,8為內(nèi)套筒上的槽段,9為內(nèi)套筒上的螺栓孔。內(nèi)套筒5作為拼接構(gòu)件連接下段鋼管柱I和上段鋼管柱6。內(nèi)套筒5通過下柱緊固螺栓4實(shí)現(xiàn)與下段鋼管柱6之間的緊固，同時(shí)采用上柱緊固螺栓3實(shí)現(xiàn)與上段鋼管柱I之間的緊固。內(nèi)襯板2也通過所述的上柱緊固螺栓4緊固在所述內(nèi)套筒5開槽段上，且位于內(nèi)套筒5內(nèi)部。兩個(gè)被連接對(duì)象，即上鋼管柱1、下鋼管柱6，都為閉口截面，可以是圓管、方管、矩形管等多種截面形式。
上鋼管柱I預(yù)開螺栓孔7，內(nèi)套筒5以及內(nèi)襯板2都開有槽結(jié)構(gòu)，由此采用緊固螺栓3依次將上鋼管柱1、內(nèi)套筒5、內(nèi)襯板2緊固為一體。內(nèi)襯板2位于內(nèi)套筒5開槽所在的區(qū)域段，置于內(nèi)套筒內(nèi)且與內(nèi)套筒5的內(nèi)壁接觸,一般情況下要求覆蓋內(nèi)套筒5上的每條槽段8。內(nèi)襯板2表面可做摩擦面處理，以增大與內(nèi)套筒內(nèi)壁的摩擦。內(nèi)襯板2上開有螺栓孔，位置與上鋼管柱I上的螺栓孔7對(duì)應(yīng)。上柱緊固螺栓3可以是高強(qiáng)螺栓或者普通螺栓等，安裝時(shí)螺帽位于內(nèi)套筒5內(nèi)部，螺母位于上鋼管柱I外側(cè)，便于用扳手旋擰螺栓。下柱緊固螺栓4可以是高強(qiáng)螺栓或者普通螺栓等，安裝時(shí)螺帽位于內(nèi)套筒5內(nèi)部，螺母位于下鋼管柱6外側(cè)，方便擰螺栓時(shí)也可反過來。內(nèi)套筒5的外形與上段鋼管柱I和下段鋼管柱6匹配。內(nèi)套筒5外周尺寸略小于上段鋼管柱I和下段鋼管柱6，以便能套入其內(nèi)部。內(nèi)套筒5與上鋼管柱I連接的上段開有槽口 8，位置、直徑與上鋼管柱上的螺栓孔7對(duì)應(yīng)；內(nèi)套筒5下段開有螺栓孔9，位置、直徑與下鋼管柱上的螺栓孔7對(duì)應(yīng)。下鋼管柱6截面尺寸與形狀可以與上鋼管柱I相同，也可不同，當(dāng)兩者不同時(shí)所選內(nèi)套筒5尺寸和形狀要做相應(yīng)調(diào)整。下鋼管柱6上開有螺栓孔7，以便用螺栓4與內(nèi)套筒5緊固。上下鋼管柱的螺栓孔7的位置和尺寸要，分別要與內(nèi)套筒上部的槽段8、內(nèi)套筒5下部的螺栓孔9 一一對(duì)應(yīng)。槽段8可用線切割、銑床、激光切割加工。在施工安裝時(shí) ，先將內(nèi)套筒與下方鋼管螺栓孔對(duì)齊，用螺栓穿過內(nèi)套筒和方鋼管上的螺栓孔，實(shí)現(xiàn)連接。然后將上段方鋼管與內(nèi)襯板對(duì)號(hào)螺栓孔位，用螺栓穿好，螺栓螺帽在內(nèi)套筒內(nèi)部，螺桿由內(nèi)至外依次穿過內(nèi)襯板和上鋼管柱。在方鋼管柱外側(cè)將螺母稍稍擰在螺桿上，固定就位。將帶內(nèi)襯板的上鋼管柱套入內(nèi)套筒外，螺桿由內(nèi)套筒上的槽口滑入至設(shè)計(jì)位置，在上鋼管柱外側(cè)擰緊螺母。在設(shè)計(jì)時(shí)需要確定內(nèi)套筒尺寸和厚度、方鋼管與內(nèi)套筒開洞位置和尺寸、螺栓尺寸和數(shù)量，設(shè)計(jì)方法與一般鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方法一致。首先可根據(jù)構(gòu)件受力要求確定拼接所需要的螺栓數(shù)量和直徑，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范中關(guān)于螺栓布置構(gòu)造要求并考慮避免相鄰垂直螺栓位置沖突等確定螺栓布置位置。如使用高強(qiáng)螺栓的摩擦型連接，要根據(jù)承載能力要求確定螺栓規(guī)格和內(nèi)襯板表面摩擦處理方式。選好螺栓直徑之后，方鋼管與內(nèi)套筒相應(yīng)位置上開動(dòng)尺寸應(yīng)該比螺桿直徑略大l_2mm。內(nèi)套筒壁厚根據(jù)節(jié)點(diǎn)受力性能要求可調(diào)整，內(nèi)套筒長度根據(jù)螺栓布置構(gòu)造要求確定。內(nèi)套筒上的槽段的寬度比螺桿直徑大I 2mm，長度根據(jù)螺桿安裝好之后的位置確定。
權(quán)利要求
1.一種拼接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，被連接構(gòu)件為閉口截面，以開槽內(nèi)套筒作為拼接構(gòu)件，以螺栓作為緊固件，拼接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括上鋼管柱和下鋼管柱為上下兩段被連接的閉口截面柱，其內(nèi)部還依次包括內(nèi)套筒、內(nèi)襯板，軸向所述內(nèi)套筒跨于上鋼管柱和下鋼管柱之間交接處，徑向外部的上鋼管柱和下鋼管柱與其內(nèi)部的內(nèi)套筒、內(nèi)襯板都通過螺栓緊固連接； 所述上鋼管柱和下鋼管柱都預(yù)開螺栓孔； 所述內(nèi)套筒分為上下段，其外形分別與上段鋼管柱和下段鋼管柱的外形相匹配；所述內(nèi)套筒下段開有螺栓孔，該螺栓孔的位置、直徑與下鋼管柱上的螺栓孔對(duì)應(yīng)，用螺栓穿過內(nèi)套筒和下鋼管柱上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)連接；安裝時(shí)螺栓的螺帽位于內(nèi)套筒內(nèi)部，螺栓的螺母位于下鋼管柱外側(cè)； 所述內(nèi)套筒上段開有槽口，槽口的位置、寬度分別與上鋼管柱上的螺栓孔的位置、直徑對(duì)應(yīng)； 所述內(nèi)襯板位于內(nèi)套筒開槽段，與內(nèi)套筒的內(nèi)壁接觸，內(nèi)襯板表面做摩擦面處理，以提供更大摩擦承載力；內(nèi)襯板上開有螺栓孔，位置也與上鋼管柱上的螺栓孔對(duì)應(yīng)，用螺栓穿過內(nèi)襯板和上鋼管柱上的螺栓孔實(shí)現(xiàn)連接，同時(shí)該螺栓由內(nèi)套筒的槽口滑入內(nèi)套筒，螺栓的螺帽在內(nèi)套 筒內(nèi)部。
全文摘要
本發(fā)明屬于建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及閉口截面構(gòu)件拼接節(jié)點(diǎn)，由上下兩段待連接鋼管、開槽內(nèi)套筒、螺栓和內(nèi)襯板組成。節(jié)點(diǎn)以開槽內(nèi)套筒作為拼接構(gòu)件，以螺栓作為緊固件，可使用內(nèi)襯板增加螺栓摩擦型連接的摩擦力。避免了一般連接節(jié)點(diǎn)需要現(xiàn)場(chǎng)施焊的問題，解決了一般連接節(jié)點(diǎn)有端板、耳板、螺栓凸出于被連接構(gòu)件外周尺寸之外，影響鄰近構(gòu)件設(shè)計(jì)施工的問題，同時(shí)具有良好的抗震耗能性能。這種節(jié)點(diǎn)形式操作簡(jiǎn)便、施工速度快、安裝精度高、節(jié)省勞力，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E04B1/58GK103216012SQ20131012274
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者劉康, 李國強(qiáng), 陸燁, 劉玉姝 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)