[发明专利]具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点及其施工方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种结构构件，特别是一种框架梁柱抗火节点。

(二)背景技术

随着经济的发展，频发的建筑火灾会使结构发生损伤或倒塌，结构防火与抗火设计的目的是使结构在火灾发生后一定的时间内免于倒塌，以保证建筑物内人员安全疏散及消防有充足灭火时间。然而目前国内外规范都是通过保证单独构件在火灾下的稳定来确保整体结构的安全，由于单独构件的受力状态及约束条件与实际结构中的构件有很大不同，因此单独构件的火灾反应不能代表整体结构产生的反应，一些整体结构的耐火试验及现实的倒塌结构表明：整体结构中的里钢梁在严重的火灾中会表现出一定的悬链线效应，改变结构受力机理，提高了结构的耐火性能，同时节点部位的钢柱和钢梁翼缘部分钢板出现局部屈曲，有损于结构的抗倒塌能力。由于火灾使梁下翼缘温度高于上翼缘形成温度差，导致节点处的梁下翼缘发生屈曲，因此一些研究者对不同的梁柱节点进行了研究，这些节点改变梁柱连接形式放松约束或在不同程度上对节点局部进行加强，约束的放松会损害节点的连接性能，而约束的加强会加速下翼缘发生屈曲。因此开发既能够保证节点整体连接性能，又能发挥梁的悬链线效应而不发生局部屈曲的梁柱节点，从而提高整体结构耐火性能和抗倒塌能力，对工程结构抗火具有重要意义。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点及其施工方法，要解决在严重的火灾发生后，钢梁中会表现出一定的悬链线效应，改变结构受力机理，，同时节点部位的钢柱和钢梁翼缘部分钢板出现局部屈曲，有损于结构的抗倒塌能力的技术问题；并解决具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点的施工方法问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点，包括柱、钢梁和端板，端板通过螺栓连接在柱的侧面，钢梁连接在端板的侧面，所述钢梁为工字钢或H型钢，钢梁的端部有一三角切口，切口所切部位为下翼缘和腹板，下翼缘的切取长度为钢梁整体高度H的40％～70％；梁的切口部位连接有梯形连接键，所述梯形连接键由腹板相对的双槽钢组成，其纵断面为正梯形，梯形连接键的整体高度与钢梁的腹板高度相同，梯形连接键的上部长度L为梯形连接键的整体高度的1～1.5倍，梯形连接键腹板的缺口角度与钢梁切口角度相同，钢梁的上翼缘通过高强螺栓与梯形连接键的上部连接，钢梁的下翼缘通过普通螺栓与梯形连接键的下部连接；钢梁的上翼缘和下翼缘端部均焊有钢板，钢板和梯形连接键一起通过焊缝与端板连接。

所述柱为钢柱或钢管混凝土柱。

所述柱有钢梁连接处的翼缘上焊接有加劲板。

所述梯形连接键的两侧槽钢腹板设置加劲肋或不设加劲肋。

所述普通螺栓的螺栓孔为长型普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍。所述高强螺栓和普通螺栓分别关于钢梁腹板对称布置，钢梁腹板每侧的高强螺栓为单列或双列，普通螺栓的数量为高强螺栓数的30％～50％。

一种具有悬链线效应的框架梁柱抗火节点其施工方法步骤如下：

步骤一，在柱上的钢梁的设计位置的翼缘和腹板上焊接加劲板，并在侧面焊接端板；

步骤二，将钢梁端部的翼缘和腹板部分钢材进行切割，切割时，首先沿钢梁的横向将下翼缘进行切割，下翼缘切除部位长度为钢梁整体高度H的40％～70％；其次对钢梁腹板进行切割，腹板切割线为从钢梁的上翼缘底部到下翼缘的切割点；在切割后的钢梁端部上翼缘对称腹板开高强螺栓孔；在钢梁端部下翼缘对称腹板开长形普通螺栓孔，栓孔长径为短径的5倍～10倍，其数量为高强螺栓孔的30％～50％；

步骤三，选取两相同型号槽钢，其高度与钢梁腹板高度相同，使槽钢腹板相对组成梯形连接键，然后切割梯形连接键的上部，使其长度变为梯形连接键的整体高度的1～1.5倍，然后切割梯形连接键的腹板，切割方向与钢梁的端部切割方向平行，并在梯形连接键的上部和下部分别开高强螺栓孔和长形普通螺栓孔，所开栓孔与钢梁上翼缘和钢梁下翼缘上栓孔分别对应；

步骤四，通过高强螺栓将钢梁上翼缘和梯形连接键的上部固定，通过普通螺栓将钢梁下翼缘和梯形连接键的下部连接，在钢梁上翼缘和下翼缘端部分别焊钢板，然后吊装连接好的钢梁将其与焊接在柱侧面的端板焊接。

步骤三中所述槽钢的强度大于或等于钢梁所用钢材强度。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

(1)在正常使用情况下，梯形连接键的刚度提高，整体连接性能与一般节点一致或有提高。