[發(fā)明專利]H型鋼柱高強(qiáng)螺栓摩擦型連接結(jié)構(gòu)及施工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910640922.1
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110318466B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 代婷蓉;陸敏;瞿穎;邵君雅;劉勤飛;楊小明;胡有寶
• 申請（專利權(quán)）人: 龍?jiān)ㄔO(shè)集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: E04B1/24
• 分類號: E04B1/24;E04B1/58;G06F30/13
• 代理公司: 上海新隆知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31366
• 代理人: 金利琴

本發(fā)明涉及一種H型鋼柱高強(qiáng)螺栓摩擦型連接結(jié)構(gòu)及安裝施工方法，該方法中H型鋼柱的翼緣板和腹板均采用摩擦型等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則下的高強(qiáng)度螺栓+拼接板的雙剪連接；翼緣板和腹板全部按凈截面面積計(jì)算拼接面積，再校核驗(yàn)算高強(qiáng)螺栓數(shù)量；該結(jié)構(gòu)將H型鋼柱通過高強(qiáng)螺栓摩擦型連接而成，該結(jié)構(gòu)的翼緣板和腹板均采用高強(qiáng)度螺栓連接。本發(fā)明由于采用完全抗剪工況下等強(qiáng)度設(shè)計(jì)連接設(shè)計(jì)方法，能提高鋼結(jié)構(gòu)建筑受剪力作用的強(qiáng)度，提高建筑抗震性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種型鋼柱結(jié)構(gòu)體系，尤其是一種采用高強(qiáng)螺栓連接的型鋼柱結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)

隨著建筑工業(yè)化及裝配式建筑技術(shù)的發(fā)展，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、純型鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑運(yùn)用越來越普遍，超高層、大體量建筑不斷涌現(xiàn)，型鋼柱作為一種新型結(jié)構(gòu)體系，無論是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、純型鋼結(jié)構(gòu)，都大大提高了結(jié)構(gòu)的承載力、剛度、抗震性能等，運(yùn)用在裝配式建筑中，更加提高施工效率保證結(jié)構(gòu)安全，對提高結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)勢明顯。也避免由單獨(dú)混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)受力，造成結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸過大和空間過小影響建筑美學(xué)。因此，型鋼混凝土柱的設(shè)計(jì)與施工安裝是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全提升品質(zhì)的重點(diǎn)。型鋼柱的連接精度強(qiáng)度又是影響型鋼混凝土柱的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。如何更好地保證其自下而上連續(xù)可靠高精度連接，保證其整體性，不斷改進(jìn)工藝是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)、純型鋼結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量保證的課題。高強(qiáng)螺栓連接作為與焊接并舉的鋼結(jié)構(gòu)主要連接形式，具有受力性能好，耐疲勞、抗震性能好，連接強(qiáng)度高、施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，近來廣泛得到研究與應(yīng)用。廣東順德利保商貿(mào)中心H型鋼柱拼接采用了等強(qiáng)度設(shè)計(jì)原則下高強(qiáng)螺栓連接，工藝安全可靠施工效率高，項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功驗(yàn)收。

目前鋼結(jié)構(gòu)連接有焊接、高強(qiáng)螺栓連接、栓焊并舉等方式。按照設(shè)計(jì)和受力要求的不同，螺栓連接方式有摩擦型和承壓型，兩者的本質(zhì)區(qū)別是極限狀態(tài)不同。

高強(qiáng)螺栓摩擦型連接是以外剪力達(dá)到板件接觸面間由螺栓擰緊力所提供的可能最大摩擦力作為極限狀態(tài)，也即是保證連接在整個(gè)使用期間內(nèi)外剪力不超過最大摩擦力。板件不會(huì)發(fā)生相對滑移變形(螺桿和孔壁之間始終保持原有的空隙量)，被連接板件按彈性整體受力。

高強(qiáng)螺栓承壓型連接中允許外剪力超過最大摩擦力，這時(shí)被連接板件之間發(fā)生相對滑移變形，直到螺栓桿與孔壁接觸，此后連接就靠螺栓桿身剪切和孔壁承壓以及板件接觸面間的摩擦力共同傳力，最后以桿身剪切或孔壁承壓破壞作為連接受剪的極限狀態(tài)。

摩擦型高強(qiáng)螺栓和承壓型高強(qiáng)螺栓的區(qū)別在于設(shè)計(jì)是否考慮滑移。摩擦型高強(qiáng)螺栓絕對不能滑動(dòng)，螺栓不承受剪力，一旦滑移，設(shè)計(jì)就認(rèn)為達(dá)到破壞狀態(tài)。承壓型高強(qiáng)螺栓可以滑動(dòng)，螺栓也承受剪力，最終破壞相當(dāng)于螺栓破壞。

無論哪種連接方式，都需要先對連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深化設(shè)計(jì)計(jì)算。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接設(shè)計(jì)方法有:實(shí)用設(shè)計(jì)法，精確計(jì)算設(shè)計(jì)法，常用簡化設(shè)計(jì)法和等強(qiáng)度連接設(shè)計(jì)方法。

a.實(shí)用設(shè)計(jì)法：是按被連接的翼緣的凈截面面積等強(qiáng)度條件進(jìn)行拼接連接，而腹板的連接除對作用在拼接位置的剪力進(jìn)行計(jì)算外，尚應(yīng)按腹板凈截面面積的抗剪承載力的1/2或構(gòu)件兩端彎矩之和除以構(gòu)件的凈跨長度所得到的剪力來確定。本方法適用于一般鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件連接。

b.精確計(jì)算設(shè)計(jì)法：是被連接的構(gòu)件翼緣和腹板按其慣性矩比例分擔(dān)截面處的彎矩，而剪力全部由腹板承擔(dān)。本方法適用于一般鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件連接。

c.常用簡化設(shè)計(jì)法：是按構(gòu)件翼緣承擔(dān)所有的彎矩，而腹板承擔(dān)所有的剪力來進(jìn)行拼接設(shè)計(jì)。本方法適用于一般鋼結(jié)構(gòu)受彎及受剪構(gòu)件連接。

d.等強(qiáng)度設(shè)計(jì)法：是按被連接的翼緣或腹板的凈截面面積等強(qiáng)度的條件來進(jìn)行拼接的。設(shè)計(jì)的原則除了受力明確減少應(yīng)力集中和便于加工安裝以外，最重要就是滿足強(qiáng)連接弱構(gòu)件的原則，避免因連接較弱而使結(jié)構(gòu)整體破壞。等強(qiáng)度連接設(shè)計(jì)方法的目的就是使構(gòu)件連接的承載力與構(gòu)件承載力相等或者比構(gòu)件承載力更高。在等強(qiáng)度設(shè)計(jì)前提下，現(xiàn)有技術(shù)通常做法是：1)沿用精確設(shè)計(jì)計(jì)算法——連接構(gòu)件翼緣和腹板按其慣性矩比例分擔(dān)截面處的彎矩，而剪力全部由腹板承擔(dān)；2)沿用簡化設(shè)計(jì)計(jì)算法——連接構(gòu)件翼緣承擔(dān)所有的彎矩，而腹板承擔(dān)所有的剪力。