[發明專利]梁位置偏移的外加強環式鋼結構異形空間節點

無效

• 申請號: 201210443459.X
• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102912863A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 隋偉寧;白雪;王占飛
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 李宇彤

技術領域

本發明屬于建筑技術領域,確切地說是一種梁位置偏移的外加強環式鋼結構異形空間節點。

背景技術

鋼結構因其一系列優點被廣泛應用于建筑領域，更成為高層或超高層建筑主要的建筑類型。而梁柱節點作為鋼框架結構各構件的交匯點，其破壞將會致使結構產生難以恢復的破壞或局部塌陷，甚至導致結構的整體倒塌。故梁柱節點是鋼結構設計中最關鍵的環節之一，是影響整個鋼框架性能的重要因素之一。在目前用得較多的矩形截面鋼管柱中，因橫梁直接焊接在鋼柱外側面而使鋼柱管壁承受來自橫梁的巨大拉力和剪力，這會造成鋼柱管壁的嚴重變形，甚至破壞，傳統解決辦法是在焊接處鋼柱內設置橫內隔板來提高其剛度和機械強度。但此法要求內橫隔板根據建筑物層高預設，若施工現場出現標高誤差或者標高出錯，則柱內橫隔板與節點發生錯位，起不到預期效果。另外，在鋼結構的節點加固中，在鋼柱內相應位置處難以加上橫隔板，而傳統加固方法，如加腋梁、蓋板等，雖能一定程度提高節點承載力，但不能有效解決梁之間的內力傳遞，仍存在一定安全隱患。基于上述問題，本文發明人對根據實際加固工程提出的新型柱外傳力節點進行了進一步深入研究，這是一種新型的無內隔板節點，通過在節點處設置外加強環板和平行腹板來實現柱外傳力。

焊接是鋼結構制造業的重要加工工藝。它是一種精確、可靠、低成本，并且是采用高科技連接材料的方法。隨著我國電子技術、計算機微電子信息和自動化技術的發展，推動了焊接自動化技術的發展。特別是數控技術、柔性制造技術和信息處理技術等單元技術的引入，促進了焊接自動化技術革命性的發展。代表自動焊接技術的數字焊機、數字化控帽技術業已面世并已穩步地進入市場。三峽工程、西氣東輸工程、航天工程、船舶工程等國家大型基礎工程，有力地促進了先進焊接特別是焊接自動化技術的發展與進步。我國焊接產業逐步走向“高效、自動化、智能化”。這些技術的發展有力的保證了鋼結構構件的連接方法和強度。

隨著建筑形式的復雜多樣，解決鋼結構中異型節點的加固方式變得愈加重要，且由于鋼結構具有單位體積承載力高、生產安裝方便、施工周期短、抗震性能好、改建和拆遷容易、材料的回收和再利用率高等特點，鋼結構在我國的應用必將更加廣泛。

發明內容

隨著我國鋼結構發展的日趨成熟完善，異型節點在大型結構和復雜結構中不斷出現，方鋼管柱H型鋼梁空間異型節點在鋼結構中得到了廣泛應用。若直接將其進行焊接，會出現兩種破壞模式：第一種破壞模式是由于梁柱節點附近的梁受壓翼緣受擠壓失穩而導致翼緣板屈曲失去承載力；第二種破壞模式對于未設置內隔板的方管柱而言,這種局部凹凸變形最大位置在與梁上下翼緣連接的位置。本身梁端連接位置梁的腹板連接在柱的翼緣上,使得柱子的翼緣板容易產生面外變形,這樣由梁的腹板向柱子傳遞彎矩就成為難題。由此,與柱子為H形截面的情況相比,梁端的抗彎承載力降低。這樣梁上下翼緣與柱翼緣板連接位置承擔了大部分的彎矩。因此,此位置柱翼緣板側向凹凸變形將大大降低抗彎承載力。當面外變形達到一定程度時,梁柱節點將喪失承載力而破壞。本發明的新型梁柱節點不需要在節點處將柱壁切斷設置內隔板，實現了保證節點處的柱外傳力和柱壁連續性的要求，同時能實現梁柱節點的剛性連接。由于該種節點型式連接方法可靠，施工方法簡單，所以它能更好的應用于工程實際。本發明屬于一種新型的鋼結構梁柱節點構造型式，由于橫梁和柱外側面直接焊接，會使柱壁承受巨大的拉力和剪力，造成柱壁嚴重變形，同時為了保證柱子在節點處的連續性和施工方便，對節點設置外加強環板。為保證傳力的連續，在梁位置偏移處的外環板上設置平行腹板。該節點實現柱外傳力，使應力轉移到外加強環板處，從而使節點的屈服強度和極限承載大大提高，變形也減小，大大加強了節點的承載力。同時，此節點型式便于施工，適合應用于大型鋼框架結構和錯層結構。

技術方案如下：

按照《建筑抗震設計規范》GB50011-2010中“強柱弱梁，強節點弱構件”的要求柱子不先于梁破壞，節點的承載力應高于被連接構件。通過外加強環板和錯位環板間的平行腹板實現傳遞力和彎矩，該節點在柱外側靠近節點處的梁翼緣上加外環板，以傳遞梁翼緣傳來的內力，使梁之間的內力傳遞繞過了柱子實現柱外傳力。這種新的內力傳遞方式能將大部分應力轉移到外加強環板處，從而使得節點的屈服應力和極限承載力大大提高，更好的滿足了規范關于“強柱弱梁，強節點弱構件”的要求。

本發明的優點及有益效果：