本實(shí)用新型涉及一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2倍以上，建筑垃圾、施工灰塵是城市主要污染源之一。我國(guó)房屋鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展面臨重大機(jī)遇，中國(guó)作為7億噸的世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)，產(chǎn)能過剩近1億噸，但鋼結(jié)構(gòu)建筑只占5％，而發(fā)達(dá)國(guó)家占50％以上，保障性住房建設(shè)速度、地震災(zāi)區(qū)住宅重建速度有待進(jìn)一步提高。為了推進(jìn)該鋼結(jié)構(gòu)體系的科學(xué)發(fā)展，確保設(shè)計(jì)、施工安全，需要對(duì)該體系進(jìn)行科學(xué)合理的研發(fā)、系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究，以實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范化、生產(chǎn)工業(yè)化、安裝機(jī)械化，解決產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝和驗(yàn)收幾方面的問題，滿足國(guó)家在建設(shè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

近年來的數(shù)次大地震表明，人類仍然面臨地震的全面威脅，而我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和地中海喜馬拉雅地震帶上，地震活動(dòng)頻繁，汶川和玉樹大地震，給我國(guó)造成了巨大損失，帶來了慘痛的教訓(xùn)。此后，改進(jìn)型梁柱連接節(jié)點(diǎn)成為世界各國(guó)鋼結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。試驗(yàn)和理論研究表明，這些改進(jìn)型節(jié)點(diǎn)能達(dá)到強(qiáng)震時(shí)塑性鉸外移的目的，避免了節(jié)點(diǎn)過早出現(xiàn)裂縫而發(fā)生脆性破壞，但在強(qiáng)震過后，這些節(jié)點(diǎn)的鋼框架都會(huì)產(chǎn)生較大的殘余變形，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件變形較大，震后難以恢復(fù)抗震功能，甚至難以修復(fù)或修復(fù)成本大大增加。這使人們不得不重新審視并尋求更好的結(jié)構(gòu)體系，因而提出了震后可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)，對(duì)于醫(yī)院等重要建筑、生命線工程提出了應(yīng)從抗倒塌結(jié)構(gòu)向震后可恢復(fù)功能的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。震后可恢復(fù)功能結(jié)構(gòu)是指地震(設(shè)防或大震)后不需修復(fù)或稍許修復(fù)即可恢復(fù)其使用功能的結(jié)構(gòu)。

為此，本實(shí)用新型提出了一種屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域的震后可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁。其目的在于在鋼結(jié)構(gòu)體系的生產(chǎn)和施工中，將模塊化，工廠化，標(biāo)準(zhǔn)化，裝配化和可恢復(fù)功能化相結(jié)合，在現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用時(shí)，桁架梁的空間組成結(jié)構(gòu)提供了較大的空間，利于管線的貫穿，帶來了極大的便利和優(yōu)勢(shì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)快速裝配，在保證施工質(zhì)量的前提下，提高了施工速度，減少了施工工期，并且更換局部構(gòu)件便可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的快速修復(fù)，而不是完全單一的追求結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力，進(jìn)而充分發(fā)揮裝配式鋼結(jié)構(gòu)自身優(yōu)勢(shì)，大幅度降低了工程造價(jià)。同時(shí)，兩個(gè)桁架梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)桁架梁與樓板工廠組裝成型形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各模塊單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

本實(shí)用新型提出一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段方鋼管柱、帶端板的普通桁架梁段及兩者的連接裝置組成。帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱，中方鋼管柱，下方鋼管柱，上部矩形隔板，下部矩形隔板及懸臂梁段腹板焊接而成。上方鋼管柱、中方鋼管柱分別與上部矩形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部矩形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部矩形隔板、中方鋼管柱及下部矩形隔板焊接。普通桁架梁段由角鋼、端板及連接板焊接而成。帶懸臂梁段方鋼管柱與普通桁架梁段之間的連接裝置包括蓋板、連接板、L形連接件、墊板及高強(qiáng)螺栓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，滿足節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)力學(xué)性能，提高結(jié)構(gòu)體系的剛度、穩(wěn)定性、承載力及震后修復(fù)能力，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)剛性連接，提高結(jié)構(gòu)的裝配化程度，提升構(gòu)件的拼裝速度，充分適應(yīng)多高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的要求與特點(diǎn)。

一種震后可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁，由帶懸臂梁段方鋼管柱、帶端板普通桁架梁段及兩者的連接裝置組成。

帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱，中方鋼管柱，下方鋼管柱，上部矩形隔板，下部矩形隔板及懸臂梁段腹板焊接而成。上方鋼管柱、中方鋼管柱分別與上部矩形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部矩形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部矩形隔板、中方鋼管柱及下部矩形隔板焊接。其中，上部矩形隔板與下部矩形隔板可分為三部分，分別為矩形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。矩形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與普通梁段的拼接部分。上部矩形隔板、下部矩形隔板的內(nèi)側(cè)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)側(cè)尺寸，外側(cè)尺寸均大于方鋼管柱外側(cè)尺寸，且矩形隔板厚度可大于普通梁段翼緣厚度。

帶端板普通桁架梁段由普通角鋼、端板和高強(qiáng)螺栓組成。普通桁架梁是由兩個(gè)完全相同的桁架梁通過高強(qiáng)螺栓拼接而成，桁架梁可與樓板在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接；桁架梁的上翼緣是上普通角鋼的長(zhǎng)肢邊，該角鋼的短肢邊充當(dāng)桁架梁的部分腹板，桁架梁的下翼緣是下普通角鋼的長(zhǎng)肢邊，該角鋼的短肢邊充當(dāng)桁架梁的部分腹板；桁架梁兩端是由連接板焊接連接上下翼緣；一定數(shù)量的普通角鋼通過焊接共同組成了桁架梁的腹板部分。

帶懸臂梁段方鋼管柱與普通桁架梁段之間的連接裝置由上下翼緣蓋板，上下翼緣連接板，上下翼緣墊板，兩個(gè)L形連接板組成；上翼緣蓋板、上翼緣連接板和上部矩形隔板、普通梁段通過單排或多排螺栓群連接；下翼緣蓋板、下翼緣連接板和下部矩形隔板、普通梁段通過單排或多排螺栓群連接；L形連接板和懸臂梁段腹板、普通桁架梁段端板通過單排或多排螺栓群連接。

連接裝置在施工安裝時(shí)，先將下翼緣蓋板通過螺栓群與下部矩形隔板連接，將桁架梁放置在外伸下翼緣蓋板上，再將下翼緣連接板和下翼緣隔板通過螺栓群與下部環(huán)形隔板和桁架梁的下翼緣連接，通過螺栓群將L形連接板同懸臂梁段腹板和普通桁架梁段端板連接，然后，將上翼緣蓋板通過螺栓群分別與上部矩形隔板、桁架梁連接，最后，將上翼緣連接板和上翼緣隔板通過螺栓群與上部矩形隔板和桁架梁的下翼緣連接。

連接裝置通過上下翼緣蓋板、上下翼緣連接板、上下翼緣墊板將矩形隔板和普通桁架梁段翼緣連接。連接裝置替換成翼緣單剪連接形式，將第一上翼緣連接板、第二上翼緣連接板、第一下翼緣連接板、第二下翼緣連接板、第一上翼緣墊板、第二上翼緣墊板、第一下翼緣墊板和第二下翼緣墊板去除來實(shí)現(xiàn)。

方鋼管柱管內(nèi)中空，或澆筑混凝土，方鋼管柱能替換成圓鋼管柱。連接裝置的上下翼緣蓋板和上下翼緣連接板不設(shè)置狗骨削弱區(qū)，或者設(shè)置成圓弧狗骨削弱區(qū)或平狗骨削弱區(qū)。

本專利的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1、不僅能夠適應(yīng)現(xiàn)行的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，并且可以通過拼接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)較弱與增加矩形隔板的厚度共同作用而達(dá)到耗能與塑性鉸外移的目的，而無需采取加設(shè)拼接板、加勁肋及邊板等梁端加強(qiáng)措施，降低了施工難度，避免了多條焊縫的復(fù)雜應(yīng)力場(chǎng)。

2、懸臂梁段與桁架梁段的上下翼緣均采用蓋板和連接板的連接方式，故可先將下翼緣蓋板和連接板與下部矩形隔板栓接，普通桁架梁段可搭在帶懸臂梁段方鋼管柱下部矩形隔板上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，易于現(xiàn)場(chǎng)拼裝定位。

3、此節(jié)點(diǎn)還可以通過調(diào)整上部矩形隔板與下部矩形隔板厚度、螺栓數(shù)量等設(shè)計(jì)參數(shù)，將塑性鉸轉(zhuǎn)移到可更換的翼緣連接板以及L形連接件上，實(shí)現(xiàn)螺栓摩擦滑移及連接板塑性變形的雙重耗能，提高節(jié)點(diǎn)的延性以及轉(zhuǎn)動(dòng)能力，確保帶懸臂梁段方鋼管柱及普通桁架梁段無損壞或輕微損壞，震后只需更換蓋板、連接板、墊板、L形連接件和高強(qiáng)螺栓即可達(dá)到震后可恢復(fù)功能的效果，保護(hù)人員的生命安全。

4、普通桁架梁的拼裝，可實(shí)現(xiàn)利用桁架梁的空間特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)管線在樓板的貫穿，極大的發(fā)揮了梁自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，兩個(gè)桁架梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)桁架梁與樓板工廠組裝成型形成模塊化裝配單元，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

附圖說明

圖1為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的三維圖；

圖2為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的拆分圖；

圖3為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的三維現(xiàn)場(chǎng)安裝圖；

圖4為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的正視圖；

圖5為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的側(cè)視圖；

圖6為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的構(gòu)造形式的俯視圖；

圖7為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的單剪構(gòu)造形式的三維圖；

圖8一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的的上翼緣蓋板、下翼緣蓋板的未設(shè)置狗骨削弱區(qū)、設(shè)置圓弧狗骨削弱以及平狗骨削弱的三種形式圖；

圖9為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的一個(gè)模塊化裝配單元三維圖；

圖10為一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的4模塊化裝配單元實(shí)現(xiàn)裝配連接的三維圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本專利的實(shí)施方式。

如圖1-10所示，一種可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置包括以下部件：

1——上方鋼管柱；

2——中方鋼管柱；

3——下方鋼管柱；

4——上部矩形隔板；

5——下部矩形隔板；

6——懸臂梁段腹板；

7——上翼緣蓋板；

8——下翼緣蓋板；

9——第一L形連接板；

10——第二L形連接板；

11——第一上翼緣連接板；

12——第二上翼緣連接板；

13——第一下翼緣連接板；

14——第二下翼緣連接板；

15——第一上翼緣墊板；

16——第二上翼緣墊板；

17——第一下翼緣墊板；

18——第二下翼緣墊板；

19——第一端板；

20——第二端板；

21——普通角鋼；

22——樓板；

23——模塊化裝配單元；

如圖1、2、3、4、6所示，帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱(1)，中圓鋼管柱(2)，下圓鋼管柱(3)，上部矩形隔板(4)，下部矩形隔板(5)及懸臂梁段腹板(6)組成。上方鋼管柱(1)、中方鋼管柱(2)分別與上部矩形隔板(4)焊接；下方鋼管柱(3)、中方鋼管柱(2)分別與下部矩形隔板(5)焊接；懸臂梁段腹板(6)與中方鋼管柱(2)、上部矩形隔板(4)及下部矩形隔板(5)焊接。其中，上部矩形隔板(4)與下部矩形隔板(5)可分為三部分，分別為矩形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。矩形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、圓弧連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與普通桁架梁段的拼接部分。上部矩形隔板(4)、下部矩形隔板(5)的內(nèi)環(huán)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，其外環(huán)直徑大于方鋼管柱外環(huán)尺寸，且矩形隔板厚度可大于普通桁架梁段翼緣厚度。

如圖2所示，多個(gè)普通角鋼(21)通過與兩端的端板焊接而在工廠預(yù)制加工成為桁架梁段，桁架梁段由普通角鋼(21)和第一端板(19)或第二端板(20)焊接而成。普通桁架梁段是由相同的兩個(gè)桁架梁通過高強(qiáng)螺栓連接而成。

如圖3所示，連接裝置在施工安裝時(shí)，先將下翼緣蓋板(8)通過螺栓群與帶懸臂梁段方鋼管柱的下部矩形隔板(5)連接，將懸臂梁段腹板(6)同第一L形連接板(9)和第二L形連接板(10)通過螺栓群連接，而后將帶端板普通桁架梁段放置在外伸下翼緣蓋板(8)上，通過螺栓群將第一L形連接板(9)、第二L形連接板(10)同帶端板普通桁架梁段第一端板(19)和帶端板普通桁架梁段第二端板(20)連接，再通過螺栓群將第一下翼緣連接板(13)、第二下翼緣連接板(14)、第一下翼緣墊板(17)、第二下翼緣墊板(18)與帶端板普通桁架梁段下翼緣固定，然后將上翼緣蓋板(7)通過螺栓群與帶懸臂梁段方鋼管柱的上部矩形隔板(4)連接，最后第一上翼緣連接板(11)、第二上翼緣連接板(12)、第一上翼緣墊板(15)、第二上翼緣墊板(16)通過螺栓群分別與上部矩形隔板(4)、帶端板普通桁架梁段上翼緣連接。

如圖7所示，當(dāng)去掉2塊上翼緣連接板，2塊上翼緣墊板，2塊下翼緣連接板以及2塊下翼緣墊板時(shí)，就成了該可恢復(fù)功能的端板裝配式角鋼桁架梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的單剪形式。

如圖1、2、3、4、5所示，方鋼管柱可管內(nèi)中空，或澆筑混凝土或替換成圓鋼管柱。

如圖8所示，連接裝置的上下翼緣蓋板(7)(8)和上下翼緣連接板(11)(12)(13)(14)不設(shè)置狗骨削弱區(qū)，或者設(shè)置成圓弧狗骨削弱區(qū)或平狗骨削弱區(qū)。

如圖9、10所示，所述節(jié)點(diǎn)連接裝置中的帶端板的裝配式角鋼桁架梁可與樓板(22)在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元(23)，而后在施工現(xiàn)場(chǎng)各裝配單元通過裝配式角鋼桁架梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。