一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的kt形空間防屈曲相貫節(jié)點的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，包括主管、K形第一支管、K形第二支管和T形支管，主管的管壁上設(shè)置加固鋼套箍，K形第一支管和K形第二支管一端均設(shè)置在加固鋼套箍的第一側(cè)面上，構(gòu)成K形結(jié)構(gòu)的K形支管；T形支管的一端垂直設(shè)置在與加固鋼套箍第一側(cè)面垂直的第二側(cè)面上；第一襯管帶第一封口板的一端和第二襯管帶第二封口板的一端分別插入主管內(nèi)部，第一封口板和第二封口板中間位置分別開有灌漿孔和排氣孔。本實用新型通過在主管管壁上使用加固鋼套箍增加節(jié)點承載力，通過灌漿孔和排氣孔對主管進行局部灌漿，并且通過襯管緩解主管在管口處的剛度突變問題和應力集中問題，有效地限制了主管在節(jié)點處的局部屈曲。
【專利說明】一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種相貫節(jié)點，尤其是涉及一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點。
【背景技術(shù)】
[0002]近二十年來，鋼管結(jié)構(gòu)在我國迅猛發(fā)展，由于其質(zhì)量輕，施工方便，管件截面的對稱性有利于單一桿件的穩(wěn)定性設(shè)計，因此廣泛應用于體育館、航站樓、展覽館、辦公樓等建筑中；同時，伴隨著計算機數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，相貫節(jié)點以其連接簡單、加工方便、美觀以及節(jié)省鋼材等優(yōu)點成為鋼管結(jié)構(gòu)中較為常用的節(jié)點形式之一；純鋼管相貫節(jié)點當支管內(nèi)力較大，或節(jié)點處支管匯集較多時，節(jié)點應力集中嚴重，受力狀況復雜，在主管管壁易發(fā)生局部屈曲，變形較大，易導致節(jié)點先于構(gòu)件破壞，不能充分發(fā)揮鋼管良好的承載性能，從而降低鋼管結(jié)構(gòu)整體的承載能力；為此，國內(nèi)外學者也提出了一些解決方案。
[0003]KT形鋼管相貫節(jié)點是鋼桁架結(jié)構(gòu)中常用節(jié)點類型之一，多見于空間桁架腹桿(支管)、弦桿(主管)和系桿(支管)的匯交節(jié)點，現(xiàn)有的KT形鋼管相貫節(jié)點，為提高節(jié)點承載力，避免節(jié)點破壞先于構(gòu)件，通常采用如下加強方式:
[0004]( I)在主管內(nèi)設(shè)置加勁肋。此方法雖然能夠在一定程度上對管節(jié)點起到加強作用，并能緩解節(jié)點區(qū)的應力集中，在理論分析中不失為一種行之有效地加固方案，但是考慮到實際工程的需要，這樣的方法在實際的施工過程中，工藝復雜，操作不便，尤其對成品鋼管內(nèi)設(shè)加勁肋，需在管壁開槽，工藝要求高,加工成本大。
[0005](2)使用環(huán)口板加固。此方法沿主支管相貫線，在主管焊縫熱影響區(qū)設(shè)置環(huán)板加固，以增強主管在焊接部位的強度及剛度，既能夠提高節(jié)點的靜力強度，又能增大節(jié)點在破壞前的變形能力。這種加固方式，將未加固節(jié)點在焊縫周圍的破壞轉(zhuǎn)移到在焊縫熱影響區(qū)以外環(huán)口板周圍的破壞，改變了節(jié)點的破壞模式，但是這種方式又會使結(jié)構(gòu)在環(huán)口板邊緣的剛度發(fā)生突變，產(chǎn)生應力集中，不利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0006](3)插板連接。此方法的本質(zhì)是在節(jié)點連接處設(shè)置節(jié)點板，在鋼管截面上開槽，將連接板插入預開槽中焊接；節(jié)點加工復雜，施工焊接量大，且插板與鋼管截面極易發(fā)生剪切滯后及局部屈曲現(xiàn)象。
[0007](4)主管內(nèi)整體灌混凝土。此方法是向主管中澆灌混凝土，混凝土凝結(jié)后能夠提供很好的抗壓承載力，并對管壁提供側(cè)向約束，能夠在很大程度上限制管節(jié)點處主管的屈曲變形，使節(jié)點承載能力大大提高。但是這種整體澆灌混凝土的加固方法在很大程度上增加了結(jié)構(gòu)的自重，結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載增大，延長施工周期，而且使材料產(chǎn)生了不必要的浪費。
[0008]傳統(tǒng)的加固方法在一定程度上提高了 KT形鋼管相貫節(jié)點的承載力，但是卻也或多或少的存在著一些相應的問題；為此，針對工程中常用的矩形鋼管結(jié)構(gòu)，通過研究分析，改進加固方法，提出一種新型矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點。
實用新型內(nèi)容[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，實現(xiàn)方便，使用操作便捷，通過加固鋼套箍加強節(jié)點的抗拉和抗彎承載力，通過襯管不僅能夠使主管延長，也能夠增加主管管口處的承載能力，通過對主管局部澆灌混凝土，不僅增加了節(jié)點的承載能力，而且能夠避免主管因整體灌漿自重增加，工作穩(wěn)定性高，使用壽命長，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:包括主管、K形第一支管、K形第二支管和T形支管，所述主管的管壁上設(shè)置加固鋼套箍，所述加固鋼套箍由固定設(shè)置在所述主管管壁上的加固鋼板圍成；所述K形第一支管和K形第二支管的一端均設(shè)置在所述加固鋼套箍的第一側(cè)面上，所述K形第一支管、K形第二支管與主管構(gòu)成K形結(jié)構(gòu)的K形支管，所述K形第一支管、K形第二支管和所述主管的中軸線處于同一平面，所述K形第一支管與所述主管之間的銳角和所述K形第二支管與所述主管之間的銳角均為30度?60度，所述K形第一支管管壁和K形第二支管管壁之間的距離至少為IOmm ;所述T形支管的一端垂直設(shè)置在所述加固鋼套箍的第二側(cè)面上，所述第二側(cè)面與所述第一側(cè)面相垂直；所述K形第一支管、K形第二支管和T形支管的中軸線均與所述主管的中軸線相交且相交于同一點；第一襯管和第二襯管的一端分別插入所述主管內(nèi)部，所述第一襯管和第二襯管的外表面均與所述主管的內(nèi)表面緊密接觸，所述第一襯管位于所述主管內(nèi)一端設(shè)置第一封口板，所述第一封口板的中間位置處開有灌漿孔，所述第二襯管位于所述主管內(nèi)一端設(shè)置第二封口板，所述第二封口板的中間位置處開有排氣孔，所述主管內(nèi)通過所述灌漿孔澆灌混凝土；所述第一封口板和第二封口板分別位于所述K形支管沿主管軸向設(shè)置的管壁外側(cè)，所述第一封口板與所述K形支管管壁之間的距離和第二封口板與所述K形支管管壁之間的距離相等，所述混凝土的澆灌長度與所述第一封口板和第二封口板之間的距離相等。
[0011]上述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述灌漿孔的孔徑為40mm，所述排氣孔的孔徑為20mm。
[0012]上述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述混凝土為C30強度的微脹細石混凝土。
[0013]上述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述第一封口板與所述K形支管管壁之間的距離為200mm?500mm。
[0014]上述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述主管、K形第一支管、K形第二支管、T形支管、第一襯管和第二襯管均為矩形鋼管。
[0015]上述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:四塊所述加固鋼板通過對接焊縫連接圍成所述加固鋼套箍，所述加固鋼套箍與所述主管通過角焊縫連接，所述K形第一支管、K形第二支管和T形支管與所述加固鋼套箍通過角焊縫連接，所述主管與第一襯管和第二襯管均通過點焊縫連接。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0017]1、本實用新型結(jié)構(gòu)構(gòu)造外形美觀，設(shè)計合理，施工便捷且實現(xiàn)方便。
[0018]2、本實用新型通過加固鋼套箍加強主管與支管之間的節(jié)點抗拉和抗彎承載力，力口固效果明顯且施工方便。[0019]3、本實用新型通過微脹混凝土對主管在節(jié)點處的局部灌漿，不僅能夠避免主管因整體灌漿自重增加、避免設(shè)置加勁肋或插板連接等形式節(jié)點，而且通過混凝土的微膨脹作用將主管在兩個封口板之間的區(qū)域填塞滿，為節(jié)點處主管內(nèi)壁提供側(cè)向約束，有效地限制了主管在節(jié)點處的局部屈曲，增加了節(jié)點的承載能力，降低了工程造價且縮短了工期。
[0020]4、本實用新型通過襯管不僅能夠使主管延長，而且能夠使主管內(nèi)部灌漿區(qū)與主管管口處未灌漿區(qū)之間形成過渡區(qū)，增加主管管口處的承載力，大大緩解了主管的剛度突變問題和應力集中問題。
[0021]5、本實用新型通過封口板上的灌漿孔和排氣孔，使主管內(nèi)部灌漿方便，施工質(zhì)量聞。
[0022]6、本實用新型傳力直接、明確，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。
[0023]綜上所述，本實用新型外觀優(yōu)美、傳力直接且明確，通過在支管與主管之間的節(jié)點處使用加固鋼套箍增加節(jié)點承載力，通過封口板上的灌漿孔和排氣孔對主管節(jié)點位置處進行局部灌漿，并且通過襯管緩解主管在管口處的剛度突變問題和應力集中問題，有效地限制了主管在節(jié)點處的局部屈曲，增強了主管的承載力，工程造價低且工期縮短，結(jié)構(gòu)使用壽命長，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。[0024]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型的立體圖。
[0026]圖2為本實用新型的俯視圖。
[0027]圖3為圖2的A-A剖面圖。
[0028]附圖標記說明:
[0029]I一主管；2-1—K形第一支管；2-2 — K形第二支管；
[0030]2-3—T形支管；3-1—第一襯管； 3-2—第二襯管；
[0031]4 一加固鋼套箍；5—灌漿孔；6—排氣孔；
[0032]7—混凝土 ；8-1—第一封口板；8-2—第二封口板。
【具體實施方式】
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型包括主管1、K形第一支管2-1、Κ形第二支管2-2和T形支管2-3，所述主管I的管壁上設(shè)置加固鋼套箍4，所述加固鋼套箍4由通過對接焊縫固定在所述主管I管壁上的加固鋼板圍成；所述K形第一支管2-1和K形第二支管2-2的一端均通過角焊縫設(shè)置在所述加固鋼套箍4的第一側(cè)面上，所述K形第一支管2-1、K形第二支管2-2與主管I構(gòu)成K形結(jié)構(gòu)的K形支管，所述K形第一支管2-1、Κ形第二支管2-2和所述主管I的中軸線處于同一平面，所述K形第一支管2-1與所述主管I之間的銳角和所述K形第二支管2-2與所述主管I之間的銳角均為30度~60度，所述K形第一支管2-1管壁和K形第二支管2-2管壁之間的距離為IOmm ;所述T形支管2_3的一端通過角焊縫垂直設(shè)置在所述加固鋼套箍4的第二側(cè)面上，所述第二側(cè)面與所述第一側(cè)面相垂直；所述K形第一支管2-1、Κ形第二支管2-2和T形支管2-3的中軸線與所述主管I的中軸線相交于同一點；第一襯管3-1和第二襯管3-2的一端分別插入所述主管I內(nèi)部，所述第一襯管3-1和第二襯管3-2的外表面均與所述主管I的內(nèi)表面緊密接觸，所述主管I的端口處通過點焊縫分別與第一襯管3-1和第二襯管3-2連接，第一襯管3-1和第二襯管3-2不僅延長了主管I長度，使主管I便于續(xù)接，而且使主管I內(nèi)部灌漿區(qū)與管口未灌漿區(qū)之間形成過渡區(qū)，增加了主管I管口處的承載力，緩解了主管I的剛度突變問題和應力集中問題；所述第一襯管3-1位于所述主管I內(nèi)一端設(shè)置第一封口板8-1，所述第二襯管3-2位于所述主管I內(nèi)一端設(shè)置第二封口板8-2，所述第一封口板8-1和第二封口板8-2分別位于所述K形支管沿主管I軸向設(shè)置的管壁外側(cè)，所述第一封口板8-1與所述K形支管管壁之間的距離和第二封口板8-2與所述K形支管管壁之間的距離相等，且該距離為200mm?500mm ;所述第一封口板8-1的中間位置處開有孔徑為40mm的灌漿孔5，所述第二封口板8_2的中間位置處開有孔徑為20mm的排氣孔6，通過所述灌漿孔5給主管I內(nèi)部澆灌強度為C30的微脹細石混凝土 7，所述混凝土 7的澆灌長度與所述第一封口板8-1和第二封口板8-2之間的距離相等，通過混凝土 7的微膨脹作用將主管I在所述第一封口板8-1和第二封口板8-2之間的區(qū)域填塞滿，為節(jié)點處主管I內(nèi)壁提供側(cè)向約束，有效地限制了主管I在節(jié)點處的局部屈曲，增加了主管I的承載力且工程造價較低。
[0034]如圖1、圖2和圖3所示，本實施例中，所述主管1、K形第一支管2-1、K形第二支管2-2、T形支管2-3、第一襯管3-1和第二襯管3-2均為矩形鋼管。
[0035]本實用新型的加工過程為:在主管I的管壁上焊接通過加固鋼板圍成的加固鋼套箍4，在加固鋼套箍4的第一側(cè)面上按照工程需要的角度焊接K形第一支管2-1和K形第二支管2-2，構(gòu)成K形鋼管結(jié)構(gòu)，并在與加固鋼套箍4第一側(cè)面相垂直的第二側(cè)面上焊接T形支管2-3，并使K形第一支管2-1、Κ形第二支管2-2和T形支管2_3的中軸線與主管I的中軸線相交于同一點；根據(jù)工程具體需要，計算出第一襯管3-1和第二襯管3-2在主管I中插入的最佳位置，并將第一襯管3-1和第二襯管3-2 —端分別插入主管I內(nèi)，使第一襯管3-1和第二襯管3-2處于此最佳位置，并通過點焊縫固定第一襯管3-1和第二襯管3-2 ;從第一封口板8-1上的灌漿孔5給主管I內(nèi)部澆灌混凝土 7，加強主管I在節(jié)點處的防屈曲能力。
[0036]以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型作任何限制，凡是根據(jù)本實用新型技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:包括主管(1)、K形第一支管(2-1)、Κ形第二支管(2-2)和T形支管(2-3)，所述主管(1)的管壁上設(shè)置加固鋼套箍(4)，所述加固鋼套箍(4)由固定設(shè)置在所述主管(1)管壁上的加固鋼板圍成；所述K形第一支管(2-1)和K形第二支管(2-2)的一端均設(shè)置在所述加固鋼套箍(4)的第一側(cè)面上，所述K形第一支管(2-1)、Κ形第二支管(2-2)與主管(1)構(gòu)成K形結(jié)構(gòu)的K形支管，所述K形第一支管(2-1)、Κ形第二支管(2-2)和所述主管(1)的中軸線處于同一平面，所述K形第一支管(2-1)與所述主管(1)之間的銳角和所述K形第二支管(2-2)與所述主管(1)之間的銳角均為30度~60度，所述K形第一支管(2-1)管壁和K形第二支管(2-2)管壁之間的距離至少為IOmm;所述T形支管(2-3)的一端垂直設(shè)置在所述加固鋼套箍(4)的第二側(cè)面上，所述第二側(cè)面與所述第一側(cè)面相垂直；所述K形第一支管(2-1 )、Κ形第二支管(2-2)和T形支管(2-3)的中軸線均與所述主管(1)的中軸線相交且相交于同一點；第一襯管(3-1)和第二襯管(3-2 )的一端分別插入所述主管(1)內(nèi)部，所述第一襯管(3-1)和第二襯管(3-2 )的外表面均與所述主管(1)的內(nèi)表面緊密接觸，所述第一襯管(3-1)位于所述主管(I)內(nèi)一端設(shè)置第一封口板(8-1)，所述第一封口板(8-1)的中間位置處開有灌漿孔(5)，所述第二襯管(3-2)位于所述主管(1)內(nèi)一端設(shè)置第二封口板(8-2)，所述第二封口板(8-2)的中間位置處開有排氣孔(6)，所述主管(1)內(nèi)通過所述灌漿孔(5)澆灌混凝土(7);所述第一封口板(8-1)和第二封口板(8-2)分別位于所述K形支管沿主管(I)軸向設(shè)置的管壁外側(cè)，所述第一封口板(8-1)與所述 K形支管管壁之間的距離和第二封口板(8-2 )與所述K形支管管壁之間的距離相等，所述混凝土(7)的澆灌長度與所述第一封口板(8-1)和第二封口板(8-2)之間的距離相等。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述灌漿孔(5)的孔徑為40mm，所述排氣孔(6)的孔徑為20mm。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述混凝土(7)為C30強度的微脹細石混凝土。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述第一封口板(8-1)與所述K形支管管壁之間的距離為200mm~500mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:所述主管(丨上形第一支管^-丨上形第二支管^^^形支管^^乂第一襯管^-丄)和第二襯管(3-2)均為矩形鋼管。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種矩形鋼管結(jié)構(gòu)的KT形空間防屈曲相貫節(jié)點，其特征在于:四塊所述加固鋼板通過對接焊縫連接圍成所述加固鋼套箍(4)，所述加固鋼套箍(4)與所述主管(I)通過角焊縫連接，所述K形第一支管(2-1 )、K形第二支管(2-2)和T形支管(2-3)與所述加固鋼套箍(4)通過角焊縫連接，所述主管(I)與第一襯管(3-1)和第二襯管(3-2)均通過點焊縫連接。
【文檔編號】E04B1/58GK203701297SQ201420059575
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月8日
【發(fā)明者】陳建鋒, 周天華, 康佳琦 申請人:長安大學