鋼結構的橫梁與立柱的連接部的製作方法

2023-04-27 14:43:17

本發明涉及土木工程中的鋼結構施工技術領域，具體講是一種鋼結構的橫梁與立柱的連接部。

背景技術：

隨著經濟的發展和社會的進步，框架式鋼結構在建築物和構築物中得到越來越廣泛的應用，而鋼結構中的橫梁(多為工字鋼梁)與立柱之間的連接的節點區域即為連接部。現有技術的鋼結構的橫梁的梁端與立柱的連接部一般也採用短工字鋼，該短工字鋼一端與立柱焊接而另一端與橫梁連接。在地震中，在橫梁與立柱兩者形成的平面內，橫梁會相對立柱發生一定幅度的轉動變形，為適應這種轉動，會將節點處工字鋼的尺寸(即翼緣板的厚度、寬度、腹板的厚度、高度)做小，使得橫梁端部截面變弱從而更易轉動，達到一定的耗能抗震效果。

然而，現有技術的框架式鋼結構的橫梁與立柱的連接部存在以下弊端：一是上述縮減後的梁端截面尺寸為橫梁提供的轉動幅度仍然不大，弱截面耗能效果不明顯，不能滿足抗震要求；而且在極端荷載作用下，梁端處的抗剪能力嚴重不足，使得鋼結構在上述節點處容易發生斷裂破壞，降低鋼結構的使用壽命、存在安全隱患。

技術實現要素：

本發明要解決的一個技術問題是，提供一種能使橫梁與立柱之間具備較大的轉動幅度、且上述轉動結構設計合理、抗剪力強的鋼結構的橫梁與立柱的連接部。

本發明的一個技術解決方案是，提供一種鋼結構的橫梁與立柱的連接部，它包括由頂板、蜂巢側板和底板構成的工字型連接部本體，連接部本體的一端與立柱固定，連接部本體的另一端與橫梁固定；頂板和底板上均設有多個橫向墊板和多個豎向連接板；蜂巢側板包括兩塊對稱的波紋板和一塊豎向安裝板，安裝板與立柱固定；每塊波紋板由間隔布設的凸出部和平直部構成；兩塊波紋板的最外側的平直部均與安裝板固定，兩塊波紋板的最內側的平直部均與橫梁腹板固定；每塊波紋板的中間的每個平直部的上下兩端分別與頂板或底板上對應的連接板固定；每塊波紋板的中間的每個平直部的上下兩端分別與頂板或底板上對應的墊板抵靠。

本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部與現有技術相比，具有以下顯著優點和有益效果。

首先分析蜂巢側板，由於該蜂巢側板由對稱的兩塊波紋板拼合形成間隔布設的六角形蜂巢部和平直加厚部，從而具有一定的閉截面效應，故蜂巢側板的平面外抗彎剛度和抗扭剛度比一般的單個波紋板大許多，穩定性更強，且單個六角形蜂巢部就具備了較大幅度的拉伸變形的能力，而由多個六角形蜂巢部整合起來的蜂巢側板就構成了類似手風琴的結構，該手風琴式蜂巢側板具備較大的轉動幅度；而且，由於頂板和底板上均焊接了加厚的墊板，這樣，在頂板和底板上實質上又構成了間隔布設的變截面結構，使得頂板和底板也共同具備了較大幅度的轉動變形的能力，並且由於墊板是間隔等距布設的，這就有計劃的控制了轉動形變發生的位置和方向，使得頂板和底板的整體上均勻分攤了上述形變，避免應力集中產生破壞；況且墊板的存在不僅僅是加厚作用，它還將波紋板墊高，使得波紋板的凸出部也就是六角形蜂巢部與頂板和底板脫開，這就為波紋板形變的騰出了空間，進而保證蜂巢側板的轉動能力。在蜂巢側板、頂板和底板共同配合作用下，該節點獲得了較大的轉動幅度，有效滿足了抗震的要求。而且，上述轉動結構的設計布局合理，六角形蜂巢部由雙層凸出部構成，有效提高了強度和抗剪力，而兩平直部與連接板疊合成的平直加厚部也進一步增大了該位置的強度和抗剪力，且間隔布設了墊板的頂板和底板，其抗剪力和強度也自然得到了提升；故在上述頂板、底板、蜂巢部、平直加厚部的共同作用下，鋼結構在上述節點處的抗剪力強、避免發生斷裂破壞，延長鋼結構的使用壽命、杜絕了安全隱患。

作為改進，立柱上焊接有上下兩層環形箍圈；頂板外端焊接在上層箍圈上，底板外端焊接在下層箍圈上，安裝板焊接在立柱側面，安裝板的上下兩端分別與頂板和底板焊接；這樣，該節點的負載被兩箍圈均勻從立柱的四個側面作用到立柱整體上，而不是像現有技術一樣僅僅只作用於立柱的一個側面，故進一步加強了其強度和抗剪性能。

作為再改進，頂板內端與橫梁的上翼緣板之間設有一塊方螺接板和兩塊矩形螺接板，方螺接板連接頂板頂面和上翼緣板頂面，兩塊矩形螺接板錯開橫梁腹板來連接上翼緣板的底面和頂板底面；底板內端與橫梁的下翼緣板之間也設有一塊方螺接板和兩塊矩形螺接板，方螺接板連接底板底面和下翼緣板底面，每塊矩形螺接板錯開橫梁腹板來連接下翼緣板的頂面和底板頂面；上述的連接結構，僅採用螺接的方式就能快速牢固的實現頂板、底板與橫梁兩翼緣板的固定，相比傳統的焊接，操作簡單方便，連接效果好。

作為優選，每塊連接板焊接在一塊墊板的中間以形成t形安裝座，頂板的安裝座數目等於底板的安裝座數目也等於每塊波紋板的平直部數目減2，上述安裝座的設計，使得結構簡單，安裝方便，布局對稱，各部件之間受力均衡。

作為進一步優選，一塊波紋板的中間的每個平直部的上端、另一塊波紋板的中間的對應的平直部的上端以及兩者之間的連接板三者螺接；一塊波紋板的中間的每個平直部的下端、另一塊波紋板的中間的對應的平直部的下端以及兩者之間的連接板三者螺接。上述結構，無需採用焊接，僅僅依靠螺接就牢固完成了頂板、底板與蜂巢側板之間的連接固定，操作方便，施工質量好。

作為再進一步優選，兩塊波紋板的最外側的平直部及夾在兩平直部之間的安裝板三者螺接；兩塊波紋板的最內側的平直部及夾在兩平直部之間的橫梁腹板螺接；上述結構，同樣無需採用焊接，僅僅依靠螺接就牢固完成了蜂巢側板與立柱及橫梁之間的連接固定，操作方便，施工質量好。

作為又進一步優選，頂板的每一個連接板與底板上同一豎排的連接板之間設有一塊填板，上述同一豎排的上連接板、填板、下連接板依次焊接為一體。這樣，其實也可以不焊接而是直接用一塊工字鋼板製造出兩組連接板及填板一體的結構，或者在工廠中預先焊接好，提高了手風琴結構的平直加厚部的強度和抗剪力，進而在整體上加大了該節點的可轉動幅度及抗剪性能。

附圖說明

圖1是本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部的爆炸結構示意圖。

圖2是本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部的結構示意圖。

圖3是本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部拆掉兩塊波紋板後的結構示意圖。

圖4是本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部的蜂巢側板從安裝座的連接板高度的截面局部結構示意圖。

圖中所示1、頂板，2、蜂巢側板，3、底板，4、立柱，5、橫梁，5.1、腹板，5.2、上翼緣板，5.3、下翼緣板，6、墊板，7、連接板，8、波紋板，8.1、凸出部，8.2、平直部，9、安裝板，10、箍圈，11、方螺接板，12、矩形螺接板，13、安裝座，14、填板。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發明鋼結構的橫梁與立柱的連接部，它包括由頂板1、蜂巢側板2和底板3構成的工字型連接部本體。為表述方便，令靠近立柱4的一端為外端，靠近橫梁5的一端為內端。連接部本體的外端與立柱4固定，即立柱4上焊接有上下兩層環形箍圈10；頂板1外端焊接在上層箍圈10上，底板3外端焊接在下層箍圈10上。

連接部本體的內端與工字型橫梁5固定，即頂板1內端與橫梁5的上翼緣板5.2之間設有一塊方螺接板11和兩塊矩形螺接板12，方螺接板11連接頂板1頂面和上翼緣板5.2頂面，兩塊矩形螺接板12錯開橫梁5腹板5.1來連接上翼緣板5.2的底面和頂板1底面；底板3內端與橫梁5的下翼緣板5.3之間也設有一塊方螺接板11和兩塊矩形螺接板12，方螺接板11連接底板3底面和下翼緣板5.3底面，每塊矩形螺接板12錯開橫梁5腹板5.1來連接下翼緣板5.3的頂面和底板3頂面。

頂板1和底板3上均設有多個橫向墊板6和多個豎向連接板7，每塊連接板7焊接在一塊墊板6的中間以形成t形安裝座13。蜂巢側板2包括兩塊對稱的波紋板8和一塊豎向安裝板9，安裝板9與立柱4固定；具體的說，安裝板9焊接在立柱4側面，安裝板9的上下兩端分別與頂板1和底板3焊接。

每塊波紋板8由間隔布設的凸出部8.1和平直部8.2構成。兩塊波紋板8的最外側的平直部8.2均與安裝板9固定，具體的說，兩塊波紋板8的最外側的平直部8.2及夾在兩最外側平直部8.2之間的安裝板9三者螺接。兩塊波紋板8的最內側的平直部8.2均與橫梁5腹板5.1固定；具體的說，兩塊波紋板8的最內側的平直部8.2及夾在兩最內側平直部8.2之間的橫梁5腹板5.1螺接。

頂板1上焊接的安裝座13數目等於底板3上焊接的安裝座13數目，也等於每塊波紋板8的平直部8.2數目減2，即除去最內側的一個平直部8.2和最外側的一個平直部8.2後，每塊波紋板8中間剩下的平直部8.2與頂板1的安裝座13及底板2的安裝座13一一對應。頂板1的每一個安裝座13的連接板7與底板3上對應的也就是同一豎排的安裝座13的連接板7之間設有一塊填板14，上述同一豎排的上連接板7、填板14、下連接板7依次焊接為一體，當然，也可是乾脆將上述三者一體成型。即兩個安裝座13就是由一根完整的工字鋼構成。

波紋板8中間的平直部8.2是指，除掉最內端和最外端的兩個平直部8.2之後剩下的全部平直部8.2。每塊波紋板8的中間的每個平直部8.2的上下兩端分別與頂板1或底板3上對應的安裝座13的連接板7固定；更具體的說，一塊波紋板8的中間的每個平直部8.2的上端、另一塊波紋板8的上相對應的一個平直部8.2的上端以及兩者之間的連接板7三者螺接；一塊波紋板8的中間的每個平直部8.2的下端、另一塊波紋板8上相對應的一個平直部8.2的下端以及兩者之間的連接板7三者螺接。每塊波紋板8的中間的每個平直部8.2的上端與頂板上對應的安裝座13的墊板6抵靠，每塊波紋板8的中間的每個平直部8.2的下端分別與底板3上對應的安裝座13的墊板6抵靠。