[发明专利]矩形钢管柱-H钢梁全螺栓连接半刚性节点及施工方法

说明书

本发明公开了一种矩形钢管柱‑H钢梁全螺栓连接半刚性节点及施工方法，包括矩形钢管柱、H型钢梁、连接传力部件；所述连接传力部件包括上矩形套箍、下矩形套箍、上不等肢角钢、下不等肢角钢和竖向腹板连接板；所述上、下不等肢角钢包括连接矩形钢管柱的不等肢角钢短肢和连接H型钢梁翼缘的不等肢角钢长肢；所述上、下矩形套箍套设在不等肢角钢短肢的外侧，并通过单向锁紧高强螺栓与矩形钢管柱连接；所述竖向腹板连接板位于H型钢梁腹板处，与矩形钢管柱固定并与H型钢梁腹板连接。本发明节点传力合理可靠，设计标准化，制造标准化，安装准确便捷，适用于方钢管柱和H型钢梁结构的装配式连接，同时本发明节点为半刚性节点、延性好、抗震耗能能力强。

技术领域

本发明涉及建筑工程，特别涉及一种矩形钢管柱-H型钢梁全螺栓连接半刚性节点及其施工方法。

背景技术

自2016年以来，关于钢结构建筑产业化及装配式建筑政策密集型出台，提出积极推广绿色建筑和建材，大力发展钢结构和装配式建筑。装配式钢结构体系是指按照统一、标准的建筑部品规格制作房屋单元或构件，然后运至施工现场装配就位而产生的建筑。其特点是建筑质量轻、节能环保、施工速度快、工业化程度高等，能解决我国建筑工业化水平低、房屋建造劳动生产率低以及传统房屋产品质量低等诸多问题，适应我国建筑行业的发展。在目前装配式钢框架中矩形钢管柱的应用逐渐增多，相比热轧H型钢，矩形钢管柱没有明显的弱轴且具有较大的抗扭刚度，在框架体系中可充分发挥其承载能力，是多层钢框架设计中重要的柱截面形式。但由于矩形钢管柱自身是闭口截面，无法为高强螺栓连接的施工提供空间，很难像H型钢柱一样用常规高强螺栓进行装配式连接。梁柱的连接技术是装配式钢框架结构体系中最核心的技术，其连接构造及节点性能对整个体系的性能起到十分重要的控制作用。国内外学者对钢管混凝土柱与工形梁之间的螺栓端板连接进行了研究，但由于混凝土对钢管壁的变形有明显的限制作用，所以相关的研究结论难以推广到箱形柱与工形梁的连接节点中。

节点根据刚度性能的不同，分为刚接、铰接和半刚性连接，半刚性连接钢框架因节点具有较强的变形能力和耗能能力，能够延长结构的自振周期，通过控制梁端塑性铰可耗散地震能量，防止因连接节点破坏而引起结构的倒塌，从而大大降低震害，有利于抗震。目前已有的钢结构矩形钢管柱-H型钢梁半刚性节点的主要类型为：穿芯螺栓端板连接、梁翼缘通过连接件与柱壁连接以及柱壁开孔补焊连接形式，虽然半刚性连接形式多样但却都存在着一定程度的缺陷：穿芯螺栓端板连接需要特制的贯通柱截面的长对拉高强螺栓，加工及施工精度要求非常高，施工效率降低，当采用不等高异形节点时，螺栓贯通式端板连接不再适用；连接件式节点的梁翼缘采用高强螺栓，虽然提高了节点的延性和抗震性能，减少了现场焊接量有利于现场安装施工，但是由于钢管内没有内隔板传力，钢管柱很容易出现柱壁局部屈曲。柱壁开孔补焊连接通常需在钢管壁上开设临时施工洞或者截断，通过该施工洞在钢管内侧安装螺母，再将临时施工洞现场补焊，这种方法不仅施工效率低，而且临时施工洞破坏了原钢管的整体性，现场补焊引入了焊接残余应力，降低其承载力。

梁柱节点是框架结构的一个基本组成部分，对于整个结构的受力和安全有重大影响。一旦连接发生破坏，结构构件就无法发挥作用，其构造合理与否直接关系到结构的安全可靠性。梁柱节点的施工方法直接影响着工程的施工速度以及结构的装配化程度，因此梁柱节点应尽量多采用便于操作的螺栓连接，并且螺栓的布置应可能地易于工人现场紧固。

因此，工程中需要提供一种施工便捷、能有效提高矩形钢管柱-H型钢承载力且综合成本低的全螺栓装配式连接节点，能大大提高H型钢梁与矩形钢管柱组成的框架结构的受力性能和整体性。

发明内容

本发明的目的是克服现有H型钢梁与矩形钢管柱节点技术的不足，提供一种施工方便、承载性能高的全螺栓装配式半刚性连接节点及其施工方法，实现结构的完全装配化，提高构件的拼装速度，充分适应多高层装配式钢结构体系的要求与特点。

本发明所采用的技术方案是：一种矩形钢管柱-H钢梁全螺栓连接半刚性节点，包括矩形钢管柱、H型钢梁、连接传力部件；所述连接传力部件包括上矩形套箍、下矩形套箍、上不等肢角钢、下不等肢角钢和竖向腹板连接板；