一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的製作方法

2023-05-09 15:50:17

本發明涉及一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置，屬於結構工程技術領域。

背景技術：

改革開放以來，我國在城市建設領域取得了舉世矚目的成就，與此同時，高能耗、高汙染、低效率的傳統粗放型建造模式仍然較為普遍，與新型城鎮化、工業化、信息化的發展要求相距甚遠。改變現有建築業的生產方式，發展綠色建築是引領經濟發展新常態和實現可持續發展的重要戰略。裝配式鋼結構建築具有標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修，信息化管理等特點，是全壽命周期內的綠色建築。大力推廣裝配式鋼結構建築，可以減少建築垃圾和建築揚塵汙染、縮短建造工期、提升工程質量、消化鋼鐵過剩產能、形成鋼材戰略儲備。目前，裝配式鋼結構建築體系已成為建築鋼結構發展的新方向和新趨勢。

波形腹板工形構件作為一種節能、節材、綠色環保的新型鋼結構構件，在國內外工程領域已被廣泛運用。波形腹板工形構件由波形腹板與平直翼緣通過高頻連續焊接組成，可替代傳統的普通焊接H型鋼、工字鋼等。它與傳統的平腹板工形構件相比不僅節省了材料、減輕了自身重量，還提高了工形構件的面外抗彎剛度與扭轉剛度，能夠保證構件在超過高寬比的限值時，構件仍能滿足在製作、運輸及安裝過程中的剛度要求，減少了因構件腹板剛度不足給施工帶來的不便。

目前，現有的裝配式波形腹板梁柱連接節點和栓焊式梁柱節點的破壞形式大體相同，即會發生區域內的整體破壞，震後無法快速恢復功能，這使得裝配式鋼結構建築的震後修復及加固與傳統鋼結構建築無異，無法實現「可快速恢復功能的裝配式」。若裝配式波形腹板梁柱節點構造合理且設計理論完善，則可將可能發生在梁柱構件上的破壞轉移為可更換部件的局部損傷破壞，震後只需利用裝配式鋼結構可快速安裝和拆卸的優點更換局部損壞部件即可恢復結構的整體使用功能，有效提升裝配式鋼結構的抗震能力及震後可修復能力。為此，本發明專利提出了一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置。

技術實現要素：

本發明提出了一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置，其目的在於克服現有技術的缺陷，滿足節點各項力學性能，提高結構體系的剛度、穩定性、承載力及震後修復能力，實現節點剛性連接，提高結構的裝配化程度，提升構件的拼裝速度，充分適應多高層裝配式鋼結構體系的要求與特點。

一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置，由帶懸臂梁段圓鋼管柱、波形腹板工形梁段及兩者的連接裝置組成；

帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱、上部環形隔板、下部環形隔板及懸臂梁段腹板焊接而成。上圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與上部環形隔板焊接；下圓鋼管柱、中圓鋼管柱分別與下部環形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部環形隔板、中圓鋼管柱及下部環形隔板焊接。其中，上部環形隔板與下部環形隔板均分為三部分，分別為圓環部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。圓環部分作為節點域的加強部分，圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分，翼緣段部分作為與波形腹板工形梁段翼緣的連接部分。上圓鋼管柱、中圓鋼管柱、下圓鋼管柱統稱為圓鋼管柱。上部環形隔板、下部環形隔板的內環尺寸均小於圓鋼管柱內環尺寸，外環尺寸均大於圓鋼管柱外環尺寸，且環形隔板厚度大于波形腹板工形梁段翼緣厚度；波形腹板工形梁段由波形腹板工形梁和波形腹板工形梁段端板焊接而成；連接裝置包括上翼緣連接板，下翼緣連接板，兩個L形連接件，橡膠墊及高強螺栓。其中，上翼緣連接板和上部環形隔板、波形腹板工形梁段上翼緣；下翼緣連接板和下部環形隔板、波形腹板工形梁段下翼緣；兩個L形連接件和懸臂梁段腹板、波形腹板工形梁段端板均通過單排或多排螺栓群連接；

連接裝置在施工安裝時，先將下翼緣連接板通過第3螺栓群與帶懸臂梁段圓鋼管柱的下部環形隔板連接，將懸臂梁段腹板和兩個L形連接件通過第5螺栓群連接，而後將波形腹板工形梁段放置在外伸下翼緣連接板上，通過第6螺栓群將兩個L形連接件、橡膠墊和波形腹板工形梁段端板連接，再通過第4螺栓群將下翼緣連接板與波形腹板工形梁段下翼緣固定，最後上翼緣連接板通過第1螺栓群、第2螺栓群分別與上部環形隔板、波形腹板工形梁段上翼緣連接；

圓鋼管柱管內中空，或澆築混凝土；

波形腹板工形梁段的波形腹板可採用直角形波形腹板、梯形波形腹板、三角波形腹板或正弦波浪腹板。

本專利的優點主要表現在以下幾個方面：

1、不僅能夠適應現行的裝配式鋼結構體系，並且可以通過增加環形隔板的厚度而達到耗能與塑性鉸外移的目的，而無需採取加設蓋板、加勁肋及邊板等梁端加強措施，降低了施工難度，避免了多條焊縫的複雜應力場。

2、懸臂梁段與波形腹板工形梁段的上下翼緣均採用翼緣單蓋板的連接方式，故可先將下翼緣連接板與下部環形隔板栓接，波形腹板工形梁段可搭在帶懸臂梁段圓鋼管柱下翼緣外伸連接板上，降低了吊裝難度，加快了施工進度，且拼裝處臺階式構造使波形腹板工形梁段放置到位後與懸臂梁段互相咬合，易於現場拼裝定位。

3、此節點還可以通過調整螺栓孔大小、橡膠墊的厚度及螺栓等設計參數，將塑性鉸轉移到可更換的翼緣連接板上，並實現螺栓摩擦滑移及連接板塑性變形的雙重耗能，確保帶懸臂梁段圓鋼管柱及波形腹板工形梁段無損壞或輕微損壞，震後只需更換連接板、L形連接件和高強螺栓即可達到震後可恢復功能的效果。

附圖說明

圖1為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的三維圖；

圖2為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的拆分圖；

圖3為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的三維安裝示意圖；

圖4為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的正視圖；

圖5為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的側視圖；

圖6為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的俯視圖；

圖7為一種可恢復功能的裝配式波形腹板梁柱節點連接裝置的波形腹板形式示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖1～7詳細說明本專利的實施方式。

一種可恢復功能的裝配式梁柱節點連接裝置的構造形式包括以下部件：

1——上圓鋼管柱；

2——中圓鋼管柱；

3——下圓鋼管柱；

4——上部環形隔板；

5——下部環形隔板；

6——懸臂梁段腹板；

7——波形腹板工形梁；

8——上翼緣連接板；

9——下翼緣連接板；

10——L形連接件；

11——波形腹板工形梁段端板；

12——橡膠墊；

13——第1螺栓群；

14——第2螺栓群；

15——第3螺栓群；

16——第4螺栓群；

17——第5螺栓群；

18——第6螺栓群；

19——直角形波形腹板；

20——梯形波形腹板；

21——三角波形腹板；

22——正弦波浪腹板。

下面將結合附圖具體說明本發明節點的具體連接方式。

如圖1、2、3、4、5、6所示，帶懸臂梁段圓鋼管柱由上圓鋼管柱1、中圓鋼管柱2、下圓鋼管柱3、上部環形隔板4、下部環形隔板5及懸臂梁段腹板6焊接而成；上圓鋼管柱1、中圓鋼管柱2分別與上部環形隔板4焊接；下圓鋼管柱3、中圓鋼管柱2分別與下部環形隔板5焊接；懸臂梁段腹板6分別與上部環形隔板4、中圓鋼管柱2及下部環形隔板5焊接；其中，上部環形隔板4與下部環形隔板5均分為三部分，分別為圓環部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分；圓環部分作為節點域的加強部分，圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分，翼緣段部分作為與波形腹板工形梁段翼緣的連接部分；上圓鋼管柱1、中圓鋼管柱2、下圓鋼管柱3統稱為圓鋼管柱；上部環形隔板4、下部環形隔板5的內環尺寸均小於圓鋼管柱內環尺寸，外環尺寸均大於圓鋼管柱外環尺寸，且上部環形隔板4、下部環形隔板5厚度大于波形腹板工形梁段翼緣厚度；波形腹板工形梁段由波形腹板工形梁7和波形腹板工形梁段端板11焊接而成；連接裝置包括上翼緣連接板8，下翼緣連接板9，L形連接件10，橡膠墊12及高強螺栓；其中，上翼緣連接板8和上部環形隔板4、波形腹板工形梁段上翼緣；下翼緣連接板9和下部環形隔板5、波形腹板工形梁段下翼緣；L形連接件10和懸臂梁段腹板6、波形腹板工形梁段端板11均通過單排或多排螺栓群連接；

如圖3所示，連接裝置在施工安裝時，先將下翼緣連接板9通過第3螺栓群15與帶懸臂梁段圓鋼管柱的下部環形隔板5連接，將懸臂梁段腹板6和兩個L形連接件10通過第5螺栓群17連接，而後將波形腹板工形梁段放置在外伸下翼緣連接板9上，通過第6螺栓群18將兩個L形連接件10、橡膠墊12和波形腹板工形梁段端板11連接，再通過第4螺栓群16將下翼緣連接板9與波形腹板工形梁段下翼緣固定，最後上翼緣連接板8通過第1螺栓群13、第2螺栓群14分別與上部環形隔板4、波形腹板工形梁段上翼緣連接；

如圖1、2、3、4、所示，圓鋼管柱可管內中空，或澆築混凝土；

如圖7所示，波形腹板工形梁段的波形腹板可採用直角形波形腹板19、梯形波形腹板20、三角波形腹板21和正弦波浪腹板22。