[发明专利]一种钢管节点的加固装置及加固方法

说明书

本发明公开的一种钢管节点的加固装置及加固方法，涉及钢管节点加固技术领域。该加固装置包括两个对称设置的装配式环口板和对称焊接于支管下端两侧的两个带螺栓孔的耳板；两个所述装配式环口板在支、主管节点域沿主管轴线方向或垂直于主管轴线方向拼接，并与主管和耳板螺栓连接。本发明不仅适用于既有钢管节点加固及补强，也适用于设计阶段的钢管结构加强型节点加固；而且通过螺栓连接替代焊接，提高节点加固效率的同时，减少了现场焊接作业并降低了焊接高温引起的倒塌风险，从而改善了节点的抗震性能及延性，提高了节点刚度和承载力，进而确保钢管节点具有较好的力学性能。

技术领域

本发明涉及钢管节点加固技术领域，具体涉及一种钢管节点的加固装置及加固方法。

背景技术

钢管结构由于力学性能优越、经济省材且外表简洁美观，被广泛的应用到具有代表性的基础设施及各大公用民用工程。而在实际工程中，钢管管壁较薄，钢管的轴向刚度远大于其径向刚度，加之焊接存在的初始缺陷，使得支主管相交处存在很大的应力集中现象，所以支主管节点域通常发生以主管表面靠近焊接部位的塑性破坏或屈曲破坏。因此，对节点的加固方法的研究，很有现实意义。

钢管节点的加固方法按照构造可分为内部加固方法和外部加固方法。内部加强方法主要包括有主管局部增大厚度、内置加劲环、内插板加强等方式。已有研究表明，内部加强方法不仅可以大幅度改善节点力学性能，而且不影响节点外观效果。但是，因需要在节点内部施工，施工工艺复杂，且只能在设计阶段使用，难以对于既有建筑结构加固。节点外部加强方法主要包括有焊板加强、贴板加强、环口包角贴板和外加劲肋等方法。贴板加强方法施工简单方便，应用较为广泛，但不能对既有结构进行加固。外加劲肋加强方法较好的改善节点力学性能，但对外观影响较大，对既有建筑加固时施工困难。而且上述方法大多采用焊接工艺实现节点加固，焊接过程会在附近产生较大的焊接残余应力和变形，对于结构的强度、稳定性及安全性都存在极大的威胁。

因此，需要进一步研发施工方便、构造合理、减少焊缝数量并提高节点延性的加固装置和方法。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种钢管节点的加固装置及加固方法，不仅适用于既有钢管节点加固及补强，也适用于设计阶段的钢管结构加强型节点加固。

根据本发明的目的提出的一种钢管节点的加固装置，所加固节点由闭口截面的主管与支管焊接而成；所述加固装置包括两个对称设置的装配式环口板和对称焊接于支管下端两侧的两个带螺栓孔的耳板；两个所述装配式环口板在支、主管节点域沿主管轴线方向或垂直于主管轴线方向拼接，并与主管和耳板螺栓连接。

优选的，所述主管与支管为圆形钢管或矩形钢管，每一所述装配式环口板由竖向环口板、竖向加劲肋以及水平环口板焊接而成；所述竖向环口板截面形状为与支管形状相匹配的半圆形或U形，两个竖向环口板组成的环口板竖向套管与支管形状相匹配且贴合；所述竖向加劲肋为设置于竖向环口板两侧的两个，其上开设有与支管两侧耳板上螺栓孔相对应的螺栓孔，与耳板螺栓连接；所述水平环口板的拼接位置开有与支管形状相匹配的半圆或U型孔，两个水平环口板组成的环口板水平套管与主管形状相匹配且贴合，对主管部分包围或全包围；所述水平环口板上开螺栓孔，主管上与之对应开螺栓孔，二者通过单边螺栓配合连接。

优选的，所述水平环口板厚度为1-2倍主管厚度，拼合后长度为1.5-2.5倍支管直径或边长，拼合后包围主管的角度大于等于90。

优选的，所述竖向环口板高度为1-2倍支管直径或边长，厚度为1-2倍支管厚度，且与支管的倾斜角度相适配。

本发明另外公开的一种使用上述钢管节点的加固装置进行既有钢管节点加固的方法，包括以下步骤：

步骤一：在工厂预制装配式环口板和带有螺栓孔的耳板。

步骤二：在支管下端焊接预制耳板，并在主管上开孔，其孔口位置形状与装配式环口板中水平环口板上螺栓孔相对应。