一種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強型H型鋼組合梁，沿所述加強型H型鋼組合梁的上方呈傾斜角度插入有預設加強板的支撐方管，與加強型H型鋼組合支撐、多腔鋼管混凝土組合柱構(gòu)成支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點。該節(jié)點作為整個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。采用鋼管對混凝土有較強的約束作用，整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計原則，節(jié)點具備多道抗震設防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導致整體體系破壞，同時也具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。
【專利說明】
一種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，主要應用于建筑結(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】
[0002]隨著經(jīng)濟全球化，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支持高層及多層建筑的設計與建設。
[0003]鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復雜應力狀態(tài)，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性大為提高。同時，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)合彌補了各自的缺點，使得材料性能充分發(fā)揮。
[0004]隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對住宅的使用面積和美觀性要求越來越高。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題。
[0005]研究表明，一般形式的矩形鋼管混凝土組合柱，鋼管對核心混凝土的約束僅限于角點，在周邊較弱，承載力相對較低。端柱為矩形鋼管的多腔鋼管混凝土組合柱在邊緣設置約束構(gòu)件以提高其承載力和耗能能力，橫向設置加勁拉結(jié)措施，將柱身分隔為若干腔室，使鋼板對混凝土的約束作用加強，同時減小鋼板的寬厚比，防止或延緩鋼板的局部屈曲。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種施工簡單、造價低廉的帶加勁肋鋼管混凝土組合柱的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，解決傳統(tǒng)柱室內(nèi)突出棱角的問題，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“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計原則，節(jié)點具備多道抗震設防線，具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下的技術方案:
[0008]—種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強型H型鋼組合梁，沿所述加強型H型鋼組合梁的上方呈傾斜角度插入有預設加強側(cè)板的支撐方管，與加強型H型鋼組合梁、多腔鋼管混凝土組合柱構(gòu)成支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點。
[0009]進一步，所述加強型H型鋼組合支撐梁包括H型鋼，以及在H型鋼端部型鋼翼緣之間設置的兩塊加勁肋，沿加勁肋內(nèi)側(cè)的H型鋼腹板兩側(cè)連接有一對與H型鋼邊沿相齊平的連接件，在H型鋼上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板和下蓋板。
[0010]進一步，所述連接件為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。
[0011]進一步，所述上蓋板和下蓋板的寬度大于H型鋼上下翼緣的寬度。
[0012]進一步，所述加勁肋固定在H型鋼的腹板兩側(cè)。
[0013]進一步，所述側(cè)板為設有斜邊的矩形板，斜邊設在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱I的延伸段的上方。
[0014]進一步，所述側(cè)板設有與連接件螺栓孔相對應的通孔。
[0015]進一步，所述預設加強側(cè)板的支撐方管包括支撐方管，以及設在支撐方管端部左右兩側(cè)的左右加強側(cè)板，左右加強側(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側(cè)邊貼合，相對切去直角部分的對角的底邊水平設置，將支撐方管夾持為30°-60°傾斜角。
[0016]進一步，所述左右加強側(cè)板的寬度大于支撐方管的寬度。
[0017]本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點能夠在支撐插入裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系中應用。
[0018]本實用新型可以取得如下有益效果:
[0019]I)加強型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。
[0020]2)加強型H型鋼組合梁與在支撐方管兩側(cè)預設加強側(cè)板，將加強側(cè)板與側(cè)板焊接，作為整個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。
[0021]3)加強型H型鋼組合梁和在雙側(cè)板之間插入預設加強側(cè)板的支撐方管，再整體插入多腔鋼管混凝土組合柱，提高了構(gòu)件的承載力及延性?，F(xiàn)場施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0022]4)由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對混凝土有較強的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實現(xiàn)了強柱弱梁的設計要求。
[0023]5)整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計原則，節(jié)點具備多道抗震設防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導致整體體系破壞，同時也具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。
【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2(a)_(c)是加強型H型鋼組合梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3(a)_(b)是加側(cè)板多腔鋼管混凝土組合柱結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4(a)_(b)是預設加強側(cè)板的支撐方管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5(a)_(d)是加強型H型鋼組合支撐與插入支撐與多腔鋼管混凝土組合柱節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖6是本實用新型應用在支撐插入裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖；
[0030]圖7是(a)-(c)為梁屈服破壞過程示意圖；
[0031 ]圖8是節(jié)點的滯回曲線示意圖。
[0032]圖中:1、多腔鋼管混凝土組合柱;2、側(cè)板;3、加強型H型鋼組合梁;3-1、Η型鋼;3-2、上蓋板;3-3、加勁肋；3-4、下蓋板;3-5、連接件;4、預設加強側(cè)板的支撐方管;4-1、支撐方管;4-2、加強側(cè)板。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。
[0034]如圖1所示，本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，包括多腔鋼管混凝土組合柱I，及通過兩塊側(cè)板2水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱I一側(cè)的加強型H型鋼組合梁3，沿所述加強型H型鋼組合梁3的上方呈傾斜角度插入有預設加強側(cè)板的支撐方管4，預設加強側(cè)板的支撐方管4與加強型H型鋼組合梁3、多腔鋼管混凝土組合柱I構(gòu)成支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點。
[0035]如圖2(a)_(c)所示，本實用新型的加強型H型鋼組合支撐梁3，包括H型鋼3-1，以及在H型鋼3-1端部型鋼翼緣之間設置的兩塊加勁肋3-3，加勁肋3-3焊接在H型鋼3-1的腹板兩側(cè)，沿加勁肋3-3內(nèi)側(cè)的H型鋼3-1腹板兩側(cè)焊接有一對與H型鋼3-1邊沿相齊平的連接件3-5，在H型鋼3-1上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板3-2和下蓋板3-4。其中，連接件3-5為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。所述上蓋板3-2和下蓋板3-4的寬度大于H型鋼3-1上下翼緣的寬度。
[0036]如圖3(a)_(b)所示，本實用新型的多腔鋼管混凝土組合柱兩側(cè)固定有側(cè)板2，側(cè)板2上設有與連接件3-5螺栓孔相對應的通孔。便于與加強型H型鋼組合梁3固定連接。側(cè)板2為設有斜邊的矩形板，斜邊設在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱I的延伸段的上方。
[0037]如圖4(a)_(b)所示，預設加強側(cè)板的支撐方管包括支撐方管4-1，以及設在支撐方管4-1端部左右兩側(cè)的加強側(cè)板4-2，左右加強側(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側(cè)邊貼合，相對切去直角部分的對角的底邊水平設置，將支撐方管夾持為30°-60°傾斜角。加強側(cè)板4-2的寬度大于支撐方管4-1的寬度。采用角焊縫方式將加強側(cè)板4-2與支撐方管焊接固定。
[0038]如圖5(a)_(d)所示，本實用新型的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點的安裝過程如下:
[0039]I)先將側(cè)板2在多腔鋼管混凝土組合柱I的兩側(cè)定位，然后采用三邊圍焊角焊縫方式將側(cè)板與多腔鋼管焊接在一起；
[0040]2)將預先組裝好的加強型H型鋼組合梁3插入兩側(cè)側(cè)板之間，通過擰緊安裝螺栓將加強型H型鋼組合梁3與兩側(cè)板臨時固定，然后將側(cè)板與上下蓋板及連接件焊接；
[0041 ] 3)將預先制作好的預設加強側(cè)板的支撐方管插入兩側(cè)板之間，滿足預設加強側(cè)板的支撐方管的左右加強側(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側(cè)板4-2與兩側(cè)側(cè)板相連，完成支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點的安裝。
[0042]如圖6所示，圓圈所示區(qū)域為本實用新型應用在支撐插入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單上斜梁與水平梁支撐。
[0043]本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點能夠提高其承載力及耗能能力。由于預先在兩塊側(cè)板2上設有支撐上蓋板4和支撐下蓋板6，再將支撐方管5插入方式，并與在現(xiàn)場插入斜梁(支撐方管5)施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。
[0044]下面以多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點為列說明本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點的力學性能。
[0045]利用ABAQUS軟件對節(jié)點進行有限元分析，節(jié)點柱為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7(a)_(c)所示。
[0046]由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對混凝土有較強的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實現(xiàn)了強柱弱梁的設計要求。多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛節(jié)點的破壞順序如圖7(a)_(c)所所示。當作用外力較大時，遠離節(jié)點連接區(qū)的梁端A首先出現(xiàn)塑性鉸圖7(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7(b)所示;結(jié)構(gòu)的最終破壞如圖7(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，滿足強節(jié)點弱構(gòu)件的設計要求。
[0047]本實用新型根據(jù)抗震概念設計原則，結(jié)構(gòu)應具備多道抗震設防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導致整體體系破壞，同時也要求結(jié)構(gòu)應具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。本實用新型支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點采用多腔鋼管混凝土組合柱一鋼梁U形剛接節(jié)點形式，采用柱與梁端隔離的方式，通過全高度側(cè)板以及蓋板構(gòu)成的節(jié)點連接件來傳遞梁端彎矩以及剪力。當?shù)卣鹱饔脮r，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防線，之后蓋板出現(xiàn)塑性鉸，進一步耗散地震能量，形成第二道地震設防線，側(cè)板最終形成塑性鉸，形成第三道地震設防線。整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計原貝1J，結(jié)構(gòu)的耗能性能比較好。如圖8所示，節(jié)點的滯回曲線飽滿，沒有明顯的捏縮現(xiàn)象，節(jié)點的耗能能力好，變形大，當?shù)卣饋砼R時，讓住戶有更多的逃生時間。
[0048]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的【具體實施方式】僅限于此，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推理或替換，都應當視為屬于本實用新型由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
【主權項】
1.一種支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強型H型鋼組合梁，沿所述加強型H型鋼組合梁的上方呈傾斜角度插入有預設加強側(cè)板的支撐方管，與加強型H型鋼組合梁、多腔鋼管混凝土組合柱構(gòu)成支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點。2.根據(jù)權利要求1所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述加強型H型鋼組合梁包括H型鋼，以及在H型鋼端部型鋼翼緣之間設置的兩塊加勁肋，沿加勁肋內(nèi)側(cè)的H型鋼腹板兩側(cè)連接有一對與H型鋼邊沿相齊平的連接件，在H型鋼上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板和下蓋板。3.根據(jù)權利要求2所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述連接件為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。4.根據(jù)權利要求2所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述上蓋板和下蓋板的寬度大于H型鋼上下翼緣的寬度。5.根據(jù)權利要求2所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述加勁肋固定在H型鋼的腹板兩側(cè)。6.根據(jù)權利要求1所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述側(cè)板為設有斜邊的矩形板，斜邊設在兩塊夾持在多腔鋼管混凝土組合柱的延伸段的上方。7.根據(jù)權利要求1所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述側(cè)板設有與連接件螺栓孔相對應的通孔。8.根據(jù)權利要求1所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述預設加強側(cè)板的支撐方管包括支撐方管，以及設在支撐方管端部左右兩側(cè)的加強側(cè)板，左右加強側(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側(cè)邊貼合，相對切去直角部分的對角的底邊水平設置，將支撐方管夾持為30° -60°傾斜角。9.根據(jù)權利要求8所述的支撐插入式支撐雙側(cè)板節(jié)點，其特征在于:所述左右加強側(cè)板的寬度大于支撐方管的寬度。
【文檔編號】E04B1/98GK205637168SQ201620469057
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】黃育琪, 郝際平, 樊春雷, 蘇海濱, 薛強, 孫曉嶺, 陳永昌, 劉斌, 王磊, 劉瀚超, 何夢楠, 尹偉康, 張峻銘, 趙子健
【申請人】西安建筑科技大學