本發(fā)明涉及一種厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)及其施工方法，屬于鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著裝配式建筑受到國家的重視和推廣，裝配式建筑將進(jìn)一步得到發(fā)展和應(yīng)用。而鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑是其中一個重要體系，鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑中的鋼柱、鋼梁組成的鋼框架是其體系中的核心部分。

現(xiàn)有的箱形鋼柱框架系統(tǒng)設(shè)計加工可分為二種：一種采用成品鋼方管直接焊接鋼牛腿或連接鋼板做成鋼柱的框架系統(tǒng)，一般用于小跨度低層鋼框架結(jié)構(gòu)中。由于柱梁節(jié)點位置無法焊接貫通內(nèi)襯鋼板，為達(dá)到節(jié)點位置受加要求，不得不增加整個鋼方管的壁厚，成而增加整個鋼柱用鋼量。另一種采用熱軋鋼板切割成四塊條板，節(jié)點位置焊接貫通內(nèi)襯鋼板，再進(jìn)行人工焊接組成箱體結(jié)構(gòu)鋼柱的框架系統(tǒng)。此種結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用最為廣泛。此種箱形鋼柱雖能解決節(jié)點位置受力問題，但加工制作工序復(fù)雜、周期長、人工費用高，非節(jié)點位置鋼箱體未因受力小而減少用鋼量，造價高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)存在的上述缺陷，提供一種厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)及其施工方法，通過厚壁貫通節(jié)點方管箱形鋼柱上下對接焊接，以及鋼梁連接，形成整個建筑框架系統(tǒng)。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)，包括薄壁鋼方管、厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點和鋼梁；

其中，所述厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點包括箱體、內(nèi)襯加勁鋼板和鋼梁連接件，所述箱體上下貫通設(shè)置，箱體的上下兩端分別與薄壁鋼方管對接焊接，拼接成箱形鋼柱主體，所述箱體的壁厚為薄壁鋼方管的1.1-2倍；所述內(nèi)襯加勁鋼板與箱體內(nèi)部截面相同，并嵌入箱體內(nèi)與箱體的內(nèi)壁焊接固定；

所述箱體的側(cè)面外壁根據(jù)對應(yīng)箱形鋼柱主體所在位置焊接固定有兩個、三個或四個鋼梁連接件，所述鋼梁與鋼梁連接件固定連接，將相鄰箱形鋼柱主體連成框架結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述鋼梁連接件包括豎直的連接鋼板。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述鋼梁連接件包括豎直的鋼牛腿腹板和鋼牛腿腹板上下側(cè)邊焊接的鋼牛腿翼板。

在上述兩種方案中，所所述內(nèi)襯加勁鋼板至少為兩塊，其中兩塊分別與連接鋼板或鋼牛腿腹板的上下側(cè)邊對齊，與鋼梁連接件的兩側(cè)邊形成貫通連續(xù)的受力面。

進(jìn)一步的，所述箱體為成品厚壁鋼方管或鋼板焊接成的鋼箱體。

進(jìn)一步的，所述薄壁鋼方管為成品鋼方管。

進(jìn)一步的，所述鋼梁為熱軋鋼板加工成的h形鋼構(gòu)件或成品h形鋼構(gòu)件，所述鋼梁兩端和鋼梁連接件上設(shè)有用于螺栓固定連接的螺栓孔。

在本發(fā)明的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)中，所述箱形鋼柱主體包括至少兩段薄壁鋼方管和一個厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點拼接，至少四根箱形鋼柱主體通過鋼梁連成框架結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述箱形鋼柱主體最底層的薄壁鋼方管底部焊接設(shè)有與基礎(chǔ)地面固定錨固的柱底鋼板，所述柱底鋼板與薄壁鋼方管之間焊接設(shè)有柱底加勁鋼板。

本發(fā)明還公開了一種上述厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)的施工該方法，包括如下步驟：

a、先在工廠將箱形鋼柱主體和鋼梁加工好，運至裝配現(xiàn)場；

b、現(xiàn)場裝配時，先裝第一層有柱底鋼板的箱形鋼柱主體，通過預(yù)埋地錨和螺帽與基礎(chǔ)固定連接；

c、再裝配第一層箱形鋼柱之間的鋼梁，鋼梁與第一層箱形鋼柱上的鋼梁連接件用高強螺栓連接，形成第一層框架；

d、將第二層箱形鋼柱主體與第一層箱形鋼柱主體的厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點上下對接焊接，等強連接；再裝配第二層箱形鋼柱之間的鋼梁，形成第二層框架；

e、重復(fù)d步驟，直到所有的樓層的框架組裝完成，形成整個建筑框架系統(tǒng)。

本發(fā)明的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)由厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點連接的方管箱形鋼柱和h形鋼梁裝配連接而成。箱型鋼柱再非節(jié)點受力位置采用薄壁成品方管直接按構(gòu)件長度切割下料；節(jié)點受力位置鋼箱體采用厚壁成品鋼方管切割下料或用熱軋鋼板下料焊接成箱體；在節(jié)點位置鋼箱體內(nèi)焊接貫通內(nèi)襯鋼板；將不同壁厚鋼方管或焊接鋼箱體對接焊接，組成鋼柱體；在節(jié)點位置的箱體外四周焊接鋼梁連接件或連接鋼板；在鋼柱體底端焊接柱底鋼板和柱底加勁鋼板。

本發(fā)明具有如下有益效果：鋼箱形柱受力節(jié)點位置采用厚壁鋼方管或焊接鋼箱體，同時可方便焊接內(nèi)襯加勁鋼板，在箱體內(nèi)設(shè)置與鋼梁連接件貫通對應(yīng)的內(nèi)襯加勁鋼板，提高了節(jié)點和鋼梁連接件之間的受力強度，解決了強節(jié)點的受力問題。鋼箱形柱非主受力位置采用薄壁成品鋼方管，不但減少了用鋼量，節(jié)省了人工、材料資源和成本，又方便加工，減少了工序和加工周期。不同壁厚的鋼方管或鋼箱體對接焊接，可采用自動焊接設(shè)備或焊接機(jī)器人加工。既能保證焊接質(zhì)量，又能減少工人勞動強度。對應(yīng)的該框架系統(tǒng)的施工方法可將組成框架系統(tǒng)的所有構(gòu)件都由工廠預(yù)制加工完成，現(xiàn)場裝配只需對接焊接和螺栓連接。安裝周期段、速度快，對現(xiàn)場環(huán)境影響小，節(jié)省人工和成本。

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為實施例中的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例中的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)的其中一種箱形鋼柱示意圖。

圖3為實施例中的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)的另一種箱形鋼柱示意圖。

圖4為實施例中的鋼梁示意圖。

圖中標(biāo)號：1-箱體，2-內(nèi)襯加勁鋼板，3-薄壁鋼方管，4-鋼牛腿翼板，5-鋼牛腿腹板，5’-連接鋼板，6-柱底鋼板，7-柱底加勁鋼板，8-鋼梁。

具體實施方式

實施例

參見圖1和圖2，圖示中的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)為本發(fā)明的優(yōu)選方案，具體包括若干段薄壁鋼方管3、鋼梁8和厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點進(jìn)行拼接。

具體的，厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點包括箱體1、內(nèi)襯加勁鋼板2、鋼牛腿翼板4和鋼牛腿腹板5。

箱體1為一個上下貫通的方形管件，即在箱體1的上端和下端均開口設(shè)置，用于與上下拼接的薄壁鋼方管進(jìn)行對接焊接。實際應(yīng)用中，可采用成品厚壁鋼方管或鋼板焊接圍成的鋼箱體，箱體1的壁厚要大于薄壁鋼方管的壁厚，一般優(yōu)選箱體1的壁厚為對接薄壁鋼方管壁厚的1.1-2倍，同時應(yīng)當(dāng)保證箱體1的側(cè)面外壁與薄壁鋼方管的外壁平齊，使其搭建的鋼結(jié)構(gòu)表面平整美觀。若干段薄壁鋼方管兩兩與厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點的箱體1拼接后可構(gòu)成箱形鋼柱。

在箱體1內(nèi)部設(shè)有內(nèi)襯加勁鋼板2，內(nèi)襯加勁鋼板2采用與箱體1內(nèi)部截面相同的形狀，將內(nèi)襯加勁鋼板2能夠從箱體的兩側(cè)開口嵌入到箱體1的內(nèi)部，本實施例的箱體1采用兩端開口的結(jié)構(gòu)，其目的一是為了放入內(nèi)襯加勁鋼板2，同時能夠通過焊接設(shè)備有效地將內(nèi)襯加勁鋼板2的側(cè)邊與箱體1的內(nèi)壁焊接固定。

在箱體1的四個側(cè)面外壁分別焊接固定有鋼牛腿翼板4和鋼牛腿腹板5組成的鋼梁連接件，其中鋼牛腿腹板5一端豎直焊接固定在箱體1的外壁上，兩塊水平的沿鋼牛腿翼板4固定焊接在鋼牛腿腹板5的上下側(cè)邊，并在鋼牛腿腹板5的另一端預(yù)留連接鋼梁的螺栓連接孔位。內(nèi)襯加勁鋼板2在箱體內(nèi)部的水平位置與鋼牛腿腹板5上下側(cè)邊的鋼牛腿翼板4平齊，使鋼牛腿翼板4與內(nèi)襯加勁鋼板2形成貫通連續(xù)的受力平面，提高了鋼梁連接件和節(jié)點直接的橫向扭力強度。內(nèi)襯加勁鋼板2的厚度可與鋼牛腿翼板4的厚度相同。

如圖3所示，在承重較輕的鋼架結(jié)構(gòu)中，節(jié)點連接的鋼梁連接件可直接采用豎直的連接鋼板5’，將連接鋼板5’一端豎直焊接固定在箱體1的外壁上，其上直接設(shè)置連接鋼梁的螺栓連接孔位。

如圖4所示，本實施例的鋼梁8為h形鋼梁構(gòu)件，可采用熱軋鋼板加工制作成h形構(gòu)件或直接采用成品h形鋼構(gòu)件按設(shè)計尺寸切割，在鋼梁兩端設(shè)有用于與鋼牛腿腹板通過螺栓固定連接的螺栓孔，通過螺栓與鋼牛腿腹板4緊固連接，然后將鋼梁6的上下側(cè)面與鋼牛腿翼板3焊接固定，將鋼結(jié)構(gòu)的柱結(jié)構(gòu)和梁結(jié)構(gòu)在節(jié)點處有效可靠的連接。

本實施例中的箱形鋼柱主體在厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點的箱體1兩端分別與兩段薄壁鋼方管3焊接對接，形成箱形鋼柱主體，在箱體1外側(cè)的鋼梁連接件用于與鋼梁連接，通過多組箱形鋼柱和若干鋼梁搭建，可建成鋼結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)。

本實施例的每組箱形鋼柱主體由兩段薄壁鋼方管3和兩個厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點拼接，九組箱形鋼柱主體和鋼梁按照田字分布連接，形成個兩層建筑框架，每層建筑框架分為四格。在實際施工中，一根箱形鋼柱可由n段薄壁鋼方管3和不超過n的厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點拼接而成，其中n至少為2，框架整體由至少四組箱形鋼柱和鋼梁拼接。在最底層的薄壁鋼方管底部焊接設(shè)有柱底鋼板6，柱底鋼板6上設(shè)有用于與建筑基礎(chǔ)錨固的螺栓孔，柱底鋼板6與薄壁鋼方管3之間焊接設(shè)有柱底加勁鋼板7，提高箱形鋼柱的支撐強度。

本實施例的厚壁貫通節(jié)點方管鋼構(gòu)件框架系統(tǒng)的施工該方法包括如下步驟：

a、先在工廠將箱形鋼柱主體和鋼梁加工好，運至裝配現(xiàn)場；具體的，用成品鋼方管或熱軋鋼板下料加工成箱體；將內(nèi)襯加勁鋼板焊接到箱體內(nèi)；根據(jù)設(shè)計尺寸用成品鋼方管切割下料成薄壁成品鋼方管；將已焊接內(nèi)襯加勁鋼板的箱體和薄壁成品鋼方管對接焊接成一層箱形鋼柱主體；再將鋼牛腿翼板、鋼牛腿腹板焊接在箱體外節(jié)點尺寸位置；最后將柱底鋼板和柱底加勁鋼板焊接在底層的箱形鋼柱體底端。通過以上工序，厚壁貫通節(jié)點方管箱形鋼柱加工完成。

b、現(xiàn)場裝配時，先裝第一層有柱底鋼板的箱形鋼柱主體，通過預(yù)埋地錨和螺帽與基礎(chǔ)固定連接；

c、再裝配第一層箱形鋼柱之間的鋼梁，鋼梁與第一層箱形鋼柱上的鋼梁連接件用高強螺栓連接，形成第一層框架；

d、將第二層箱形鋼柱主體與第一層箱形鋼柱主體的厚壁貫通箱形鋼柱節(jié)點上下對接焊接，等強連接；再裝配第二層箱形鋼柱之間的鋼梁，形成第二層框架；

e、重復(fù)d步驟，直到所有的樓層的框架組裝完成，形成整個建筑框架系統(tǒng)。

以上實施例描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的具體工作原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。