[發明專利]一種自開式單向螺栓錨固裝置

在審

• 申請號: 201610199953.4
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105714937A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 王一煥;王湛;張黎飛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E04B1/41
• 分類號: E04B1/41
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明屬于建筑鋼結構領域，涉及一種可有效提高單向螺栓在鋼管混凝土柱中錨固性能的自開式單向螺栓錨固裝置。

背景技術

鋼管混凝土結構是在鋼管內填充素混凝土,利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用,內填混凝土有效地提高了鋼管的局部穩定性和抗火能力,而鋼管對內填混凝上的約束作用又使其強度提高、塑性和韌性性能大為改善,充分發揮了兩種材料的優點和潛力,可使構件截面減小,承載能力提高,整體重量減輕。鋼管混凝土結構能夠大幅度節約鋼材和基礎費用,節省大量支模板的工作,縮短工期,環境污染小，增加使用面積增加5％-8％。鋼管混凝土柱截面慣性矩對稱穩定性能好，閉口截面抗扭性能優越，外觀簡潔優美，防火防腐性能好。

目前，鋼管柱和型鋼梁連接節點主要有內隔板式節點，貫通隔板式節點，外隔板節點，外肋環板式節點等形式，安裝麻煩，須現場焊接，連接質量難有保證，耗費大量人力物力，勞動效率低下。1994年美國北嶺地震和1995年日本阪神地震的震害調查表明，鋼框架梁柱焊接剛性節點破壞非常嚴重。上述現場焊接的節點都屬于剛性節點，同時存在大量的焊接缺陷，在大震等自然災害時會成為主體結構中極為脆弱的部位，降低了結構的延性，從而大幅度削弱使得整個結構的安全性能。從施工角度出發，傳統的鋼管柱和型鋼梁連接節點需要鋼管柱內型鋼梁上下翼緣對應處設置各類型隔板來承受梁翼緣的拉、壓力，通常需要在隔板上開洞以保證混凝土澆筑，但這樣明顯會影響鋼管柱混凝土澆筑質量，會出現離析，不密實等問題。鋼管柱和型鋼梁連接節點采用螺栓連接可以解決諸多傳統焊接節點的不利因素。震害調查同時表明螺栓連接節點破壞較為少見，而且螺栓連接節點不會在節點區域形成隔斷，對鋼管柱混凝土澆筑影響很小，等等。但鋼管柱屬于封閉截面，普通高強螺栓在閉口截面中無法使用，制約鋼管與H形型鋼梁連接節點連接方式的應用。

單向螺栓，又名盲眼螺栓或單面鎖緊螺栓，可以實現單側安裝、單側擰緊功能，非常適用于鋼管結構的連接，具有現場施工簡單方便、焊接量極小的特點,連接質量有保證。同時，單向螺栓有高強的抗剪承載力、抗拉承載力和預緊力，在一定條件下其力學性能可以做到與傳統高強度螺栓相媲美，非常適用于鋼管結構的連接。使用單向螺栓可以解決封閉截面構件的螺栓連接問題，不僅應用在主體結構構件的連接，也可應用于建筑外墻、樓梯，陽臺等需要單向緊固之處。在實際應用中，目前較為常見的單向螺栓主要包括Hollo-bolt(LindapterInternational,UK),Flowdrill(FlowdrillB.V.,TheNetherlands),andtheAjaxOneside(AjaxEngineeredFasteners,Australia)，HSSB(HuckInternational，America)、BOM(HuckInternational,America)和theUltra-Twist(HuckInternational,America)等。

鋼管壁平面外剛度小，尤其是方鋼管管壁，在節點受拉力區時會產生較大平面外變形，導致節點過早發生破壞。研究發現，在單向螺栓安裝錨固裝置有效限制鋼管壁平面外變形。良好的單向螺栓錨固裝置可使螺栓埋深范圍內內力重分布，限制混凝土剪切破壞，極限狀態為螺桿被拉斷，充分利用高強螺栓的強度。但目前的單向螺栓多數為空心截面構件設計，并為考慮填充混凝土的作用，螺栓末端緊貼鋼管內壁，沒有延伸到混凝土內部，無法充分利用混凝土的錨固性能。

以往有學者在單向螺栓下端點焊螺紋鋼筋，延長在混凝土中的螺栓桿和螺栓內側端頭擰螺帽等方法來增強單向螺栓錨固性能，這幾種做法有操作麻煩，錨固性能較差等缺點。由于單面螺栓單側安裝、單側擰緊的特點，缺少必要的操作空間，安裝性能良好錨固裝置有極大限制。因此，在當在鋼管混凝土結構中應用單向螺栓時，十分有必要發明一種既能夠有效提高盲單向螺栓的錨固作用，又安裝方便，造價低廉的錨固裝置。

發明內容

本發明為了解決在鋼管混凝土中安裝單向螺栓時，無法安裝具有較好錨固性能的螺栓端頭錨固裝置的問題，提出了一種自開式單向螺栓錨固裝置，通過在單向螺栓端頭安裝該種錨固裝置，可以增強螺栓在混凝土中的錨固作用，提高節點的連接性能，尤其節點剛度的提高十分明顯。在提高螺栓錨固性能的同時，限制了鋼管管壁，尤其是方鋼管管壁的過早的平面外變形，改善節點性能。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：