[发明专利]方形钢柱的加固结构

说明书

本发明公开一种方形钢柱的加固结构，包括横向设置的梁柱连接部(1)、竖向设置的方形钢柱(2)，方形钢柱(2)通过柱端部(2.1)与梁柱连接部(1)相抵以承受梁柱整体的重量，柱端部(2.1)设有用于降低柱端部(2.1)抗弯和抗剪承载力的开孔(2.2)，加固结构还包括用于覆盖开孔(2.2)的加固板(3)，加固板(3)通过螺栓(4)与柱端部(2.1)连接，加固板(3)包括紧贴于方形钢柱(2)的本体(3.1)、凸设于本体(3.1)上且沿横向设置的多个筋条(3.2)。本发明提供一种不需对方形钢柱的整体进行加固，只需对柱端进行局部加固即可获得理想的防屈曲效果，达到提高钢结构整体抗风抗震能力的方形钢柱的加固结构。

技术领域

本发明涉及建筑钢结构技术领域，特别涉及一种方形钢柱的加固结构。

背景技术

一般的钢框架结构的柱较多采用方形钢柱对对横向梁柱进行支撑的形式，方形钢管的整体稳定性较强，但局部稳定性相对较弱，特别是与方形钢柱相抵的柱端部，在狂风或者地震力带来的水平力作用于钢框架时，与梁柱连接部相抵的方形钢柱的端部产生巨大的弯矩和剪力，局部稳定性弱的方形钢柱的端部容易发生局部屈曲破坏，导致结构倒塌，而采用一般的方法对柱端进行防屈曲加固，虽可使加固区的柱端抗弯和抗剪承载力增强而不易破坏，但靠近方形钢柱体的加固区弯矩较大的区域仍然会出现屈曲破坏，也就是屈曲破坏区内移，因此一般的局部防屈曲的加固方法获得的效果不佳，需要对整根柱或基本上整根柱进行加固才能完全消除屈曲破坏区获得理想的防屈曲效果，但此法的缺陷在于不经济且结构重量大幅增加。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种不需对方形钢柱的整体进行加固，只需对柱端进行局部加固即可获得理想的防屈曲效果，达到提高钢结构整体抗风抗震能力的方形钢柱的加固结构。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种方形钢柱的加固结构，包括横向设置的梁柱连接部、竖向设置的方形钢柱，所述方形钢柱通过柱端部与梁柱连接部相抵以承受梁柱整体的重量，其特征在于：所述柱端部设有用于集中应力的开孔，所述加固结构还包括用于覆盖所述开孔的加固板，所述加固板通过螺栓与柱端部连接，所述加固板包括本体、凸设于本体上且沿横向设置的多个筋条。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用不改变柱端抗弯和抗剪承载力的局部防屈曲加固方法，在柱端部设置开孔，开孔用于降低原先柱端截面的抗弯和抗剪承载力，将容易受到破坏的区域控制在开孔部位，再通过加固板进行局部加固不仅弥补了开孔损失掉的微不足道的稳定性，并且加固板上横向凸起的多个筋条可以大大提高柱端的局部稳定性，从而消除了柱端部潜在的屈曲破坏区，将柱端部通过加固板加固转变为稳定的塑性区，从而提高柱端部的抗风抗震能力。

作为本发明的第一种改进，多个所述筋条沿竖向依序间隔排布，通过所述改进，筋条为多个，用于提高柱端部的稳定性，且多个筋条沿竖向依序间隔排布，使得筋条布满柱端部的全部区域，也覆盖柱端部的开孔处，以进一步提高柱端部的抗屈曲破坏能力。

优选地，所述加固板为由平钢板冷弯成形的波形钢腹板，波形钢腹板具有稳定性强的特点，而此处将波形钢腹板用于方形钢柱的柱端部，充分利用波形钢腹板抗剪屈服强度高的优点，提高了方形钢柱的稳定性，并且减少板厚和材料用量。

作为本发明的第二种改进，所述开孔为方形，所述方形的开孔的宽度bk和方形钢柱厚度tc的乘积等于波形钢腹板的宽度bs和波形钢腹板的厚度ts的乘积，即bktc＝bsts，合理设置加固区的方孔尺寸，防止屈曲破坏区内移，避免未加固区破坏，为了使加固后的柱端部截面所能承受的极限弯矩不超过未加固的柱，方孔的大小不宜过大也不宜过小，需要适当控制，故按等截面进行设计，可保证加固后开孔部位的柱端部截面所能承受的极限弯矩不增加也不减少，当bsts较大时，柱端截面所能承受的极限弯矩较大，则会出现背景技术中描述的屈曲破坏区内移的情况，达不到良好的防屈曲效果；当bktc较大时，虽能达到良好的防屈曲效果，但柱端部截面所能承受的极限弯矩较小，抗弯承载力降低。