一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段圓鋼管柱、波浪腹板工形組合梁段及兩者的連接裝置組成，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中節(jié)點(diǎn)連接裝置的焊接、波浪腹板工形梁段與組合樓板的組裝均在工廠內(nèi)完成，焊縫及構(gòu)件質(zhì)量更易控制，現(xiàn)場只需采用高強(qiáng)螺栓和連接板對帶懸臂梁段圓鋼管柱及波浪腹板工形組合梁段進(jìn)行裝配，施工速度與質(zhì)量大大提高；波浪腹板工形組合梁段可搭在帶懸臂梁段圓鋼管柱下翼緣連接板上，降低了吊裝難度且易于現(xiàn)場拼裝定位；通過針對性設(shè)計可使地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的破壞位置發(fā)生在易于更換的高強(qiáng)螺栓及下翼緣連接板等耗能構(gòu)件處，便于震后修復(fù)，適應(yīng)于可恢復(fù)功能的裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展需求。
【專利說明】
一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本專利涉及一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]改革開放以來，我國的城市發(fā)展取得了舉世矚目的成就。但城市建設(shè)仍屬于以混凝土為主、現(xiàn)場砌筑的粗放型建造方式，造成了環(huán)境污染加劇，材料浪費(fèi)嚴(yán)重，建造成本高，產(chǎn)品質(zhì)量低等多方面的問題。2015年4月，《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》要求全面促進(jìn)資源節(jié)約循環(huán)高效使用，完善再生資源回收體系，推進(jìn)建筑垃圾資源化利用，并大力推廣綠色建筑，使建筑達(dá)到綠色、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、美觀的標(biāo)準(zhǔn)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為全壽命周期的綠色建筑，具有標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修，信息化管理等特點(diǎn)。大力推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，可以減少建筑垃圾和建筑揚(yáng)塵污染，縮短建造工期，提升工程質(zhì)量，消化鋼鐵過剩產(chǎn)能，形成鋼材戰(zhàn)略儲備。目前，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系已成為建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的新方向和新趨勢。
[0003]波浪腹板工形構(gòu)件作為一種節(jié)能、節(jié)材、綠色環(huán)保的新型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在國內(nèi)外工程領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。波浪腹板工形構(gòu)件由正弦形波浪腹板與平直翼緣通過高頻連續(xù)焊接組成，可替代傳統(tǒng)的普通焊接H型鋼、工字鋼等。它與傳統(tǒng)的平腹板工形構(gòu)件相比不僅節(jié)省了材料、減輕了自身重量，還提高了工形構(gòu)件的面外抗彎剛度與扭轉(zhuǎn)剛度，能夠保證構(gòu)件在超過高寬比的限值時，構(gòu)件仍能滿足在制作、運(yùn)輸及安裝過程中的剛度要求，減少了因構(gòu)件腹板剛度不足給施工帶來的不便。
[0004]梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計不合理將導(dǎo)致“強(qiáng)構(gòu)件弱節(jié)點(diǎn)”情況的發(fā)生，使結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下發(fā)生嚴(yán)重震害，威脅人民生命財產(chǎn)安全?，F(xiàn)有研究表明，對梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行針對性加強(qiáng)或?qū)α荷咸囟▍^(qū)域采取如設(shè)置狗骨削弱區(qū)等削弱手段可達(dá)到塑性鉸外移的目的，從而保護(hù)梁柱節(jié)點(diǎn)，滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的設(shè)計要求;同時，樓板與梁段預(yù)組裝后運(yùn)至施工現(xiàn)場進(jìn)行拼裝可大大節(jié)省現(xiàn)場混凝土澆筑的時間，但樓板組合效應(yīng)使梁柱節(jié)點(diǎn)承載力和剛度有一定程度提升的同時，也會降低節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)動能力，還可能導(dǎo)致“強(qiáng)梁弱柱”情況的發(fā)生，這將與設(shè)計初衷相違背，因此需針對組合結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行針對性設(shè)計，以在充分發(fā)揮其優(yōu)勢的同時保證結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能;此外，地震后無需修復(fù)或稍加修復(fù)即可恢復(fù)使用功能的可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)是近年來國際地震工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，不僅能夠在地震中保護(hù)人們的生命財產(chǎn)安全，而且在地震后也能盡快恢復(fù)其使用功能，因此亟需將可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)的理念落實(shí)于新結(jié)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計工作中，以實(shí)現(xiàn)建筑從單一追求抗倒塌能力向兼顧震后可修復(fù)能力的轉(zhuǎn)變。為滿足以上需求，本發(fā)明專利提出了一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。節(jié)點(diǎn)連接裝置的焊接、波浪腹板工形梁段與組合樓板的預(yù)組裝均在工廠內(nèi)完成，焊縫及構(gòu)件質(zhì)量更易控制，現(xiàn)場只需采用高強(qiáng)螺栓和連接板對懸臂梁段圓鋼管柱及波浪腹板工形組合梁段進(jìn)行裝配，施工速度與質(zhì)量大大提高。
[0006]—種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段圓鋼管柱、波浪腹板工形組合梁段及兩者的連接裝置組成；
[0007]帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱、上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板、懸臂梁段腹板及懸臂梁段端板焊接而成。上圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與上部環(huán)形隔板焊接;下圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與下部環(huán)形隔板焊接;懸臂梁段腹板四周分別與上部環(huán)形隔板、中圓鋼管柱、下部環(huán)形隔板及懸臂梁段端板焊接;懸臂梁段端板除與懸臂梁段腹板焊接外，還與上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板焊接。其中，上部環(huán)形隔板與下部環(huán)形隔板分為三部分，分別為圓環(huán)部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。圓環(huán)部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與波浪腹板工形組合梁段的拼接部分。圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱統(tǒng)稱為圓鋼管柱。上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板的內(nèi)環(huán)尺寸均小于圓鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，外環(huán)尺寸均大于圓鋼管柱外環(huán)尺寸，且環(huán)形隔板厚度大于波浪腹板工形梁段翼緣厚度；
[0008]波浪腹板工形組合梁段由波浪腹板工形梁段和壓型鋼板組合樓板通過栓釘連接組成;波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁和波浪腹板工形梁段端板焊接而成，其中的波浪腹板工形梁也可替換為平腹板工形梁；
[0009]帶懸臂梁段圓鋼管柱與波浪腹板工形組合梁段之間的連接裝置包括下翼緣連接板、橡膠墊及高強(qiáng)螺栓群；
[0010]下翼緣連接板和下部環(huán)形隔板、波浪腹板工形梁段下翼緣;懸臂梁段端板和波浪腹板工形組合梁段端板均通過單排或多排螺栓群連接；
[0011]連接裝置在施工安裝時，先將下翼緣連接板通過第I螺栓群與下部環(huán)形隔板連接，將波浪腹板工形組合梁段放置在外伸下翼緣連接板上，同時，將懸臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板對齊，兩端板之間放入橡膠墊定位，并通過第3螺栓群連接，最后通過第2螺栓群將波浪腹板工形梁段下翼緣固定；
[0012]上部環(huán)形隔板和下部環(huán)形隔板、下翼緣連接板、波浪腹板工形梁段上翼緣或/和下翼緣處均設(shè)置狗骨削弱區(qū)；
[0013]圓鋼管柱管內(nèi)中空，或澆筑混凝土。
[0014]本發(fā)明專利提出的一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段圓鋼管柱、波浪腹板工形組合梁段及兩者的連接裝置組成。帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱、上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板、懸臂梁段腹板及懸臂梁段端板焊接而成。上圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與上部環(huán)形隔板焊接;下圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與下部環(huán)形隔板焊接;懸臂梁段腹板與上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板及懸臂梁段端板焊接。其中，波浪腹板工形梁也可替換為平腹板工形梁。帶懸臂梁段圓鋼管柱與波浪腹板工形組合梁段之間的連接裝置包括下翼緣連接板、橡膠墊及高強(qiáng)螺栓群。
[0015]本專利的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
[0016]1、不僅能夠適應(yīng)現(xiàn)行的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，并且可以通過拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計較弱與增加環(huán)形隔板的厚度共同作用而達(dá)到結(jié)構(gòu)耗能與塑性鉸外移的目的，而無需采取加設(shè)蓋板、加勁肋及邊板等梁端加強(qiáng)措施，降低了施工難度，避免了多條焊縫的復(fù)雜應(yīng)力場。
[0017]2、懸臂梁段與普通梁段的上下翼緣均采用翼緣單蓋板的連接方式，故可先將下翼緣連接板與下部環(huán)形隔板通過螺栓連接，此時波浪腹板工形組合梁段可搭在帶懸臂梁段圓鋼管柱下翼緣外伸連接板上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，且拼裝處臺階式構(gòu)造使波浪腹板工形組合梁段放置到位后與懸臂梁段互相咬合，易于現(xiàn)場拼裝定位。
[0018]3、此節(jié)點(diǎn)可對連接板厚度、螺栓及狗骨削弱區(qū)布設(shè)方式等進(jìn)行針對性設(shè)計，一方面可提高節(jié)點(diǎn)的延性以及轉(zhuǎn)動能力，并保證節(jié)點(diǎn)有良好的耗能能力，在大震時可以確保建筑不發(fā)生倒塌，從而保護(hù)人員的生命財產(chǎn)安全；另一方面可使地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的破壞位置發(fā)生在易于更換的高強(qiáng)螺栓及下翼緣連接板等耗能構(gòu)件處，確保帶懸臂梁段圓鋼管柱及中間梁段無損壞或輕微損壞，震后只需更換連接板和高強(qiáng)螺栓即可達(dá)到震后可恢復(fù)功能的效果。
【附圖說明】
[0019]圖1為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；
[0020]圖2為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維拆分圖；
[0021]圖3為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維安裝示意圖；
[0022]圖4為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的正視圖；
[0023]圖5為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的側(cè)視圖；
[0024]圖6為一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的俯視圖；
[0025]圖7為一種可恢復(fù)功能的裝配式平腹板工形梁梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；
[0026]圖8為一種加強(qiáng)環(huán)帶狗骨耗能段的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；
[0027]圖9為一種連接板帶狗骨削弱區(qū)的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；
[0028]圖10為一種波浪腹板工形梁段帶狗骨削弱區(qū)的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本專利的實(shí)施方式。
[0030]如圖1-10所示，一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置包括以下部件:
[0031]I——上圓鋼管柱；
[0032]2——中圓鋼管柱；
[0033]3——下圓鋼管柱；
[0034]4一一上部環(huán)形隔板；
[0035]5一一下部環(huán)形隔板；
[0036]6一一懸臂梁段腹板；
[0037]7——組合樓板；
[0038]8一一下翼緣連接板；
[0039]9--懸臂梁段端板；
[0040]10一一波浪腹板工形梁段；
[0041 ] 11一一波浪腹板工形梁段端板；
[0042]12一一波浪腹板工形梁；
[0043]13一一第I螺栓群；
[0044]14一一第2螺栓群；
[0045]15一一第3螺栓群；
[0046]16--橡膠墊；
[0047]17——栓釘；
[0048]18一一平腹板工形梁；
[0049]19一一狗骨削弱區(qū)。
[0050]如圖1、2、3、4、5所示，帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱I，中圓鋼管柱2，下圓鋼管柱3，上部環(huán)形隔板4，下部環(huán)形隔板5、懸臂梁段腹板6及組成懸臂梁段端板9。上圓鋼管柱
1、中圓鋼管柱2分別與上部環(huán)形隔板4焊接;下圓鋼管柱3、中圓鋼管柱2分別與下部環(huán)形隔板5焊接;懸臂梁段腹板6四周分別與上部環(huán)形隔板4、中圓鋼管柱2、下部環(huán)形隔板5及懸臂梁段端板9焊接;懸臂梁段端板9與懸臂梁段腹板6焊接外，還與上部環(huán)形隔板4、下部環(huán)形隔板5焊接。其中，上部環(huán)形隔板4與下部環(huán)形隔板5可分為三部分，分別為圓環(huán)部分、圓弧連接段部分，翼緣段部分。圓環(huán)部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與波浪腹板工形梁段10的拼接部分。上部環(huán)形隔板4、下部環(huán)形隔板5的內(nèi)環(huán)尺寸均小于圓鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，其外環(huán)直徑大于圓鋼管柱外環(huán)尺寸，且環(huán)形隔板厚度大于波浪腹板工形梁段10翼緣厚度；
[0051]如圖3、8所示，波浪腹板工形組合梁段由波浪腹板工形梁段10和壓型鋼板組合樓板7通過栓釘17連接組成;波浪腹板工形梁段10由波浪腹板工形梁12和波浪腹板工形梁段端板11焊接而成。其中，波浪腹板工形梁12也可替換為平腹板工形梁18;
[0052]如圖1、3、4所示，帶懸臂梁段圓鋼管柱與波浪腹板工形組合梁段之間的連接裝置由下翼緣連接板8及高強(qiáng)螺栓。其中高強(qiáng)螺栓分別為第I螺栓群13、第2螺栓群14、第3螺栓群15；
[0053]如圖1、3、4所示，下翼緣連接板8和下部環(huán)形隔板5、波浪腹板工形梁段10，懸臂梁段端板9和波浪腹板工形梁段端板11均通過單排或多排螺栓群連接；
[0054]如圖1、2、3、5所示，上圓鋼管柱I，中圓鋼管柱2，下圓鋼管柱3可管內(nèi)中空，或澆筑混凝土；
[0055]如圖8、9、10所示，上部環(huán)形隔板4和下部環(huán)形隔板5、下翼緣連接板8、波浪腹板工形梁段10上翼緣和下翼緣處均可設(shè)置狗骨削弱區(qū)19;
[0056]如圖3所示，在現(xiàn)場安裝過程中，下翼緣連接板8通過第I螺栓群13與下部環(huán)形隔板5連接，將波浪腹板工形梁段10放置在外伸下翼緣連接板8上，同時，將懸臂梁段端板9和波浪腹板工形梁段端板11對齊，兩端板之間放入橡膠片16定位，并通過第3螺栓群15連接;通過第2螺栓群14將波浪腹板工形梁段10固定。由于梁柱連接節(jié)點(diǎn)采用翼緣單板拼接，在梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場拼裝時，波浪腹板工形梁段10可搭在與下部環(huán)形隔板5連接好的下翼緣連接板8上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，且拼裝處臺階式構(gòu)造使波浪腹板工形梁段10放置到位后與互相咬合，易于現(xiàn)場拼裝定位。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于:由帶懸臂梁段圓鋼管柱、波浪腹板工形組合梁段及兩者的連接裝置組成;所述的帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱、上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板、懸臂梁段腹板及懸臂梁段端板焊接而成;上圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與上部環(huán)形隔板焊接;下圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與下部環(huán)形隔板焊接;懸臂梁段腹板四周分別與上部環(huán)形隔板、中圓鋼管柱、下部環(huán)形隔板及懸臂梁段端板焊接;懸臂梁段端板除與懸臂梁段腹板焊接外，還與上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板焊接;其中，上部環(huán)形隔板與下部環(huán)形隔板分為三部分，分別為圓環(huán)部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分;翼緣段部分作為與波浪腹板工形梁段的拼接部分；圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱統(tǒng)稱為圓鋼管柱;上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板的內(nèi)環(huán)尺寸均小于圓鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，外環(huán)尺寸均大于圓鋼管柱外環(huán)尺寸，且上部環(huán)形隔板、下部環(huán)形隔板厚度均大于波浪腹板工形梁段翼緣厚度;所述的波浪腹板工形組合梁段由波浪腹板工形梁段和壓型鋼板組合樓板通過栓釘連接組成;波浪腹板工形梁段由波浪腹板工形梁和波浪腹板工形梁段端板焊接而成;所述的帶懸臂梁段圓鋼管柱與波浪腹板工形組合梁段之間的連接裝置包括下翼緣連接板、橡膠墊及高強(qiáng)螺栓群;所述的下翼緣連接板和下部環(huán)形隔板、波浪腹板工形梁段下翼緣;懸臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板均通過單排或多排螺栓群連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于:其中的波浪腹板工形梁能替換為平腹板工形梁。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于:所述的連接裝置在施工安裝時，先將下翼緣連接板通過第I螺栓群與下部環(huán)形隔板連接，將波浪腹板工形梁段放置在外伸下翼緣連接板上，同時，將懸臂梁段端板和波浪腹板工形梁段端板對齊，兩端板之間放入橡膠墊定位，并通過第3螺栓群連接，最后通過第2螺栓群將波浪腹板工形梁段下翼緣固定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于:所述的上部環(huán)形隔板和下部環(huán)形隔板、下翼緣連接板、波浪腹板工形梁段上翼緣或/和下翼緣處設(shè)置狗骨削弱區(qū)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可恢復(fù)功能的裝配式波浪腹板梁柱組合節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于:所述的圓鋼管柱管內(nèi)中空，或澆筑混凝土。
【文檔編號】E04B1/98GK105863050SQ201610237847
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月17日
【發(fā)明人】張愛林, 李然, 姜子欽, 吳靚, 張振宇
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)