[發(fā)明專(zhuān)利]帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)及連接方法、法蘭板設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011308542.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112302176B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張愛(ài)林;張艷霞;武丙龍;黃哲文
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E04B1/24
• 分類(lèi)號(hào): E04B1/24;E04B1/58;E04G21/14
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 劉淑敏

1.一種帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，用于裝配式鋼結(jié)構(gòu)，其特征在于，其包括：1號(hào)管柱、2號(hào)管柱、芯筒和螺栓蓋板；

其中，所述1號(hào)管柱的下部端面具有1號(hào)法蘭，所述2號(hào)管柱的上部端面具有2號(hào)法蘭，所述1號(hào)法蘭與所述2號(hào)法蘭能夠通過(guò)法蘭螺栓固定連接，形成法蘭連接；

所述1號(hào)管柱上靠近1號(hào)法蘭的柱壁上，設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)單向螺栓孔；所述芯筒筒壁上設(shè)置有與1號(hào)管柱對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)單向螺栓孔；

所述2號(hào)管柱在2號(hào)法蘭下部設(shè)置有與2號(hào)管柱的柱體垂直的短梁段；

所述螺栓蓋板包括四部分：與1號(hào)管柱的柱體平行的豎直部分，與1號(hào)法蘭平行的較短水平部分，與2號(hào)管柱的短梁段平行的較長(zhǎng)水平部分，將較短水平部分與較長(zhǎng)水平部分連接的連接部分；

所述螺栓蓋板的豎直部分上設(shè)置有與1號(hào)管柱、芯筒對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)單向螺栓孔；所述芯筒穿設(shè)在1號(hào)管柱和2號(hào)管柱內(nèi)，并通過(guò)單向螺栓經(jīng)所述芯筒、1號(hào)管柱和螺栓蓋板的豎直部分上的單向螺栓孔與1號(hào)管柱和螺栓蓋板連接；

所述單向螺栓為自鎖式單向螺栓；

所述螺栓蓋板的較短水平部分覆蓋在所述法蘭螺栓上方；

所述螺栓蓋板的較長(zhǎng)水平部分通過(guò)高強(qiáng)度螺栓將2號(hào)管柱的短梁段與鋼梁連接。

2.如權(quán)利要求1所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述螺栓蓋板，為分離式蓋板或者整體環(huán)狀蓋板。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述的1號(hào)管柱以及2號(hào)管柱為豎向構(gòu)件柱。

4.如權(quán)利要求1、2或3所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述1號(hào)管柱和/或所述2號(hào)管柱的柱壁內(nèi)設(shè)置有安裝隔板。

5.如權(quán)利要求1、2或3所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述1號(hào)管柱柱壁內(nèi)設(shè)置有安裝隔板，所述芯筒穿設(shè)在所述1號(hào)管柱的內(nèi)壁，并與所述1號(hào)管柱內(nèi)的安裝隔板保持不大于15mm的距離。

6.如權(quán)利要求1、2或3所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述芯筒為八邊形芯筒，截面由八塊鋼板焊接而成，或者所述芯筒由圓管直接冷彎成型。

7.如權(quán)利要求1、2或3所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述2號(hào)管柱的柱壁內(nèi)設(shè)置有安裝隔板，所述芯筒采用將八塊鋼板依次與2號(hào)管柱柱壁、安裝隔板焊接的方式與2號(hào)管柱形成整體。

8.一種如權(quán)利要求1、2或3所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)的連接方法，其特征在于，其包括步驟如下：

第1步，2號(hào)管柱吊裝就位；

第2步，吊裝1號(hào)管柱，芯筒穿入管柱內(nèi)部，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)位于1號(hào)管柱柱壁上單向螺栓孔以及位于芯筒上的單向螺栓孔；

第3步，通過(guò)法蘭螺栓將1號(hào)管柱與2號(hào)管柱的兩端面上的1號(hào)法蘭與2號(hào)法蘭固定連接；

第4步，鋼梁吊裝，并安裝鋼梁翼緣上的連接板；

第5步，螺栓蓋板吊裝；

第6步，通過(guò)高強(qiáng)度螺栓穿過(guò)螺栓蓋板上的高強(qiáng)度螺栓孔，將螺栓蓋板與鋼梁的翼緣進(jìn)行連接；

第7步，通過(guò)單向螺栓，將芯筒、1號(hào)管柱與螺栓蓋板固定連接。

9.一種如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述帶蓋板的芯筒法蘭閉口截面柱連接節(jié)點(diǎn)中法蘭板的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括步驟如下：

步驟一，運(yùn)用有限元軟件對(duì)結(jié)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件的內(nèi)力進(jìn)行多遇地震作用下結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)分析，并得出各個(gè)工況下管柱拼接節(jié)點(diǎn)處的內(nèi)力，內(nèi)力包括相互正交的兩個(gè)方向x向，y向的彎矩Mx、My及柱子軸力N，共三個(gè)內(nèi)力；

步驟二，法蘭板厚度計(jì)算：

根據(jù)各多遇地震工況下內(nèi)力確定結(jié)構(gòu)體系中管柱的截面后，依據(jù)式(1)、(2)和(3)進(jìn)行法蘭板厚度的計(jì)算：

式(1)、(2)和(3)中，T_b為螺栓所對(duì)應(yīng)的管壁段中的拉力；n為法蘭受拉側(cè)螺栓總數(shù)；n0為法蘭螺栓總數(shù)；M_x、M_y分別為柱繞x軸、y軸的多遇地震作用組合彎矩值；W_x、W_y分別為柱x軸、y軸方向的截面抵抗矩；B_x、B_y分別為管柱x軸、y軸方向長(zhǎng)度；N為與彎矩同一組合的管柱軸力設(shè)計(jì)值；xi，yi為第i個(gè)法蘭螺栓到豎向中心軸、水平向中心軸的距離；t為法蘭板厚度；tc為柱壁厚度；f為法蘭板強(qiáng)度；s為最小螺栓間距；a為螺栓孔到法蘭板邊緣的距離；b為螺栓孔到柱壁的距離。