[發(fā)明專利]蜂窩狀連接板連接的四肢鋼柱

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410514653.1
• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104234313A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭廷銀;邵連俊;許惠斌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E04C3/32
• 分類號: E04C3/32
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種蜂窩狀連接板連接的四肢鋼柱。

背景技術(shù)

相對于傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、施工周期短、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的青睞，從而得到廣泛的應(yīng)用。

鋼柱按其截面形式可分為實(shí)腹式和格構(gòu)式兩大類。相對而言，實(shí)腹式柱構(gòu)造簡單，與其他構(gòu)件連接也較為方便。但是，隨著多高層建筑、大跨度結(jié)構(gòu)、重型廠房的發(fā)展，當(dāng)建筑層數(shù)逐漸增多，上部荷載增加時(shí)，必然導(dǎo)致鋼柱截面尺寸增大，從而增加鋼材耗量，提高了工程的綜合造價(jià)。此時(shí)，為了節(jié)約鋼材，傳統(tǒng)方法是，選擇格構(gòu)式鋼柱。然而，格構(gòu)式鋼柱截面是由單肢經(jīng)綴材連接組合而成，制作施工相對繁瑣，連接工作量偏大，而且虛軸的剪切變形較大，將會(huì)造成一定的附加撓曲，將會(huì)降低其工作性能；特別是虛、實(shí)軸的穩(wěn)定性能差別較大，導(dǎo)致其材料不能充分發(fā)揮，也必然會(huì)增加工程的綜合造價(jià)；而且，當(dāng)柱身某處受有較大的水平集中力作用時(shí)，為避免柱肢受彎，還需要在該處設(shè)置橫隔，又會(huì)增加鋼材耗量與施工難度，降低施工速度，增加施工工期，從而進(jìn)一步增加工程的綜合造價(jià)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改善現(xiàn)有格構(gòu)柱的受力性能，以較為經(jīng)濟(jì)的方式，提高鋼柱的剛度和穩(wěn)定承載力，提供一種蜂窩狀連接板連接的四肢鋼柱。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種蜂窩狀連接板連接的四肢鋼柱，包括鋼管肢件一、鋼管肢件二、鋼管肢件三、鋼管肢件四、鋼質(zhì)連接板一、鋼質(zhì)連接板二、鋼質(zhì)連接板三和鋼質(zhì)連接板四，所述鋼管肢件一、鋼管肢件二、鋼管肢件三和鋼管肢件四通過鋼質(zhì)連接板一、鋼質(zhì)連接板二、鋼質(zhì)連接板三和鋼質(zhì)連接板四連接在一起，形成矩形截面柱，所述鋼質(zhì)連接板一、鋼質(zhì)連接板二、鋼質(zhì)連接板三和鋼質(zhì)連接板四為中間開孔的蜂窩狀連接板，鋼質(zhì)連接板一、鋼質(zhì)連接板二、鋼質(zhì)連接板三和鋼質(zhì)連接板四分別由兩塊邊緣帶缺口的形狀相同鋼板組成，這兩塊鋼板通過對接焊縫焊接形成蜂窩狀連接板。

作為優(yōu)選，所述鋼質(zhì)連接板一、鋼質(zhì)連接板二、鋼質(zhì)連接板三和鋼質(zhì)連接板四的孔洞形式為圓形、橢圓形、方形、長方形、六邊形或八邊形。

作為優(yōu)選，所述鋼管肢件一、鋼管肢件二、鋼管肢件三、鋼管肢件四為矩形鋼管或圓鋼管。

對于格構(gòu)式鋼柱，對虛軸的抗剪性能主要受到連接單肢的綴材影響。因此，如何減小其對虛軸的剪切變形，提高其抗剪承載力，改善其受力性能，使兩主軸方向的材料都能得到充分發(fā)揮，以降低鋼材用量，減少工程的綜合造價(jià)，成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。對此，本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板代替?zhèn)鹘y(tǒng)格構(gòu)柱的綴材，構(gòu)成一種蜂窩狀連接板連接的四肢鋼柱。具體形成方式為：先在鋼板上按預(yù)定的折線或曲線進(jìn)行切割，錯(cuò)開半個(gè)波，使波峰對波峰，用對接焊縫焊接形成(或者直接由所需鋼板沖孔而成)蜂窩狀連接板，然后與肢件兩兩焊接而成。

在這種截面構(gòu)成中，焊接性能越好，其鋼柱的承載力越高，為此，本發(fā)明需要保證良好的施焊工藝；此外，鋼柱截面的“擴(kuò)張比”(開孔率)增大，截面高度增加,其剛度和回轉(zhuǎn)半徑加大,長細(xì)比會(huì)減小,穩(wěn)定承載力得到提高。但是，腹板開孔洞后，其抗剪性能會(huì)受到一定的影響。因此，實(shí)際工程中，應(yīng)視實(shí)際受力情況而控制“擴(kuò)張比”或開孔率。

本發(fā)明的連接接頭方式：蜂窩狀連接鋼板與單肢搭接或?qū)?將蜂窩狀連接鋼板置于單肢正面正對其形心處連接)。

本發(fā)明的基本特征：以較為經(jīng)濟(jì)的方式，改善了傳統(tǒng)格構(gòu)柱虛軸的工作性能，提高其剛度和穩(wěn)定承載力，縮小了傳統(tǒng)格構(gòu)柱虛、實(shí)軸的性能差別。

有益效果：本發(fā)明的鋼柱具有截面構(gòu)成合理，自重輕，抗彎剛度大，承載力高，美觀和經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊。

本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，提高其對虛軸的剛度和抗剪承載力，減小其剪切變形，從而改善其工作性能，使其受力更加趨于合理。

本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，其構(gòu)造簡單，降低了施工難度，制作加工方便，減小了施工工作量，加快了施工速度，從而縮短了工期，使得工程的綜合造價(jià)降低。

本發(fā)明用蜂窩狀鋼板作為連接板取代綴材后，與傳統(tǒng)的格構(gòu)柱相比，其肢件與連接板的協(xié)同工作能力更強(qiáng)，整體穩(wěn)定性更好，從而提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

本發(fā)明可在相同受荷條件下，其抗力性能優(yōu)于傳統(tǒng)的格構(gòu)柱。

本發(fā)明采用了蜂窩狀鋼板，與箱形截面相比，可節(jié)省鋼材用量。

本發(fā)明可以為新型鋼結(jié)構(gòu)公共建筑體系開發(fā)提供關(guān)鍵部件，有很好的轉(zhuǎn)化前景。

本發(fā)明拓展了格構(gòu)式鋼柱的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，極大地豐富了鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)容。