本實(shí)用新型涉及一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(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)：

目前，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅體系是鋼結(jié)構(gòu)住宅體系發(fā)展的重要方向。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑施工時(shí)采用了大量的現(xiàn)場焊接，施工速度慢，對環(huán)境的污染嚴(yán)重，最重要的是焊縫的質(zhì)量不宜控制，嚴(yán)重影響建筑物的安全性能，裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系有效地克服了傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)住宅的缺點(diǎn)。在裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，梁和梁現(xiàn)場拼裝后的受力性能是一個(gè)需要重點(diǎn)研究的問題。

在現(xiàn)有的裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系中，通常采用的是兩個(gè)槽鋼進(jìn)行拼裝，兩個(gè)槽鋼的腹板對接，通過螺栓進(jìn)行連接，形成裝配式的型鋼。但是，在這種拼接方式中，剪力是通過螺栓傳遞給腹板，腹板為平鋼板，所以所需的螺栓數(shù)和腹板的用鋼量很大。

波紋腹板工字型構(gòu)件作為一種節(jié)能、節(jié)材、綠色環(huán)保的新型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，在國內(nèi)外工程領(lǐng)域已被廣泛運(yùn)用。本波紋腹板工字型構(gòu)件由兩塊有波浪腹板的槽鋼咬合拼接而成，腹板用螺栓連接。其中每塊槽鋼的波紋腹板與平直翼緣通過高頻連續(xù)焊接組成，可替代傳統(tǒng)的普通焊接H型鋼、工字鋼等。它與傳統(tǒng)的平腹板工字型構(gòu)件相比不僅節(jié)省了材料、減輕了自身重量，還提高了工字型構(gòu)件的面外抗彎剛度與扭轉(zhuǎn)剛度，能夠保證構(gòu)件在超過高寬比的限值時(shí)，構(gòu)件仍能滿足在制作、運(yùn)輸及安裝過程中的剛度要求，減少了因構(gòu)件腹板剛度不足給施工帶來的不便。與一般的波紋腹板工字型構(gòu)件相比，它是通過槽鋼拼接而成，更適合現(xiàn)場裝配式。

目前常見的適用于裝配式波浪腹板梁柱連接節(jié)點(diǎn)的發(fā)生破壞時(shí)塑性鉸距柱面較近，容易引起節(jié)點(diǎn)域柱腹板受剪屈曲、柱翼緣局部屈曲及梁端屈服，也無法實(shí)現(xiàn)快速裝配，施工耗時(shí)較長，不適用于裝配式建筑。同時(shí)，現(xiàn)有節(jié)點(diǎn)都需通過加設(shè)蓋板、加勁肋或邊板等梁端加強(qiáng)措施才能達(dá)到梁端塑性鉸外移的目的，不僅對節(jié)點(diǎn)加工工藝提出了較高要求，還會引起多條焊縫疊加產(chǎn)生的復(fù)雜應(yīng)力場問題。且地震產(chǎn)生的塑性變形發(fā)生在梁構(gòu)件主體上，不利于實(shí)現(xiàn)震后快速修復(fù)。為克服上述問題，本實(shí)用新型專利在[201310139115.4]的基礎(chǔ)上提出了一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，避免梁構(gòu)件主體出現(xiàn)大的塑性變形；連接件和高強(qiáng)螺栓的拆卸和再安裝都方便，有利于震后的快速修復(fù)。同時(shí)，兩個(gè)波紋腹板槽鋼梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)波紋腹板咬合梁段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)場各裝配單元通過波紋腹板咬合梁段與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

本實(shí)用新型專利提出的一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，由帶懸臂梁段方鋼管柱、波紋腹板槽鋼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、上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板以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方狀環(huán)形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部方狀環(huán)形隔板焊接；懸臂梁段腹板分別與上部方狀環(huán)形隔板、中方鋼管柱及下部方狀環(huán)形隔板焊接。波紋腹板工字型鋼由兩塊波紋腹板槽鋼拼接而成，中間腹板用螺栓連接。其中，波紋腹板槽鋼梁也可替換為平腹板槽鋼梁。帶懸臂梁段方鋼管柱與波紋腹板槽鋼梁段之間的連接裝置主要是高強(qiáng)螺栓。

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)較弱與增加環(huán)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。

2、懸臂梁段與普通梁段的上下翼緣均采用連接板的連接方式，故可先將下翼緣連接板與下部方狀環(huán)形隔板栓接，波紋腹板工形梁段可搭在帶懸臂梁段圓鋼管柱下部環(huán)形隔板上，降低了吊裝難度，加快了施工進(jìn)度，且拼裝處臺階式構(gòu)造使波紋腹板槽鋼梁段拼接好放置到位后與懸臂梁段互相咬合，易于現(xiàn)場拼裝定位。

3、此節(jié)點(diǎn)還可以通過調(diào)整上部方狀環(huán)形隔板與下部方狀環(huán)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)動能力，確保帶懸臂梁段方鋼管柱及普通波紋腹板槽鋼梁段無損壞或輕微損壞，震后只需更換連接板、墊板、腹板剪切板和高強(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、普通波紋腹板槽鋼梁的拼裝，可極大的發(fā)揮了波紋腹板梁自身節(jié)省鋼材的優(yōu)勢；同時(shí)，兩個(gè)波紋腹板槽鋼梁的拼接便于實(shí)現(xiàn)波紋腹板槽鋼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)場各裝配單元通過波紋腹板槽鋼梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提出一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置，屬于結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。本實(shí)用新型的節(jié)點(diǎn)連接裝置焊接部分均在工廠內(nèi)完成，其焊縫精度和質(zhì)量更易控制，現(xiàn)場只采用高強(qiáng)螺栓對帶懸臂梁段方鋼管柱及波紋腹板槽鋼梁段進(jìn)行裝配，螺栓的緊固工作方便快捷，施工速度與施工質(zhì)量大大提高，適應(yīng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。

一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置由帶懸臂梁段方鋼管柱、波紋腹板槽鋼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、上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板、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方狀環(huán)形隔板焊接；下方鋼管柱、中方鋼管柱分別與下部方狀環(huán)形隔板焊接。其中，上部方狀環(huán)形隔板與下部方狀環(huán)形隔板分為三部分，分別為方狀環(huán)形部分、圓弧連接段部分、翼緣段部分。方狀環(huán)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、翼緣段部分作為與波紋腹板槽鋼梁段的拼接部分。上方鋼管柱、中方鋼管柱、下方鋼管柱統(tǒng)稱為方鋼管柱。上部方狀環(huán)形隔板、下部方狀環(huán)形隔板的內(nèi)環(huán)尺寸均小于方鋼管柱內(nèi)環(huán)尺寸，外環(huán)尺寸均大于方鋼管柱外環(huán)尺寸，且方狀環(huán)形隔板厚度大于波紋腹板槽鋼梁段翼緣厚度；

波紋腹板槽鋼梁段由波紋腹板槽鋼梁和波紋腹板槽鋼梁段連接板焊接而成，波紋腹板槽鋼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)場各裝配單元通過波紋腹板槽鋼梁段與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。其中，波紋腹板槽鋼梁能替換為平腹板槽鋼梁；

帶懸臂梁段方鋼管柱與波紋腹板槽鋼咬合梁段之間的連接裝置主要為高強(qiáng)螺栓；

上部方狀環(huán)形隔板和波紋腹板槽鋼梁段上翼緣通過上翼緣外連接板和單排或多排螺栓群連接；下部方狀環(huán)形隔板和波紋腹板槽鋼梁段下翼緣通過下翼緣外連接板和單排或多排螺栓群連接；懸臂梁段腹板和波紋腹板槽鋼梁腹板通過腹板連接板和單排或多排螺栓群連接。

連接裝置在施工安裝時(shí)，先將兩塊波紋腹板槽鋼梁咬合拼接成工字型梁，波紋腹板之間用高強(qiáng)螺栓連接；再將懸臂段的腹板與腹板連接板，懸臂段的上(下)翼緣、外連接板與上(下)翼緣的內(nèi)連接板、懸臂段與拼接好的波紋腹板工字型梁的部件對齊，其中懸臂段上(下)翼緣的內(nèi)連接板應(yīng)放在工字型鋼段上(下)翼緣內(nèi)側(cè)的墊板下面，墊板是緊貼工字型鋼的上(下)翼緣的，之后用螺栓連接。

連接裝置通過上翼緣外連接板、下翼緣外連接板、上翼緣內(nèi)連接板、下翼緣內(nèi)連接板、波紋腹板槽鋼梁段上翼緣墊板和波紋腹板槽鋼梁段下翼緣墊板將矩形隔板和普通波紋腹板槽鋼梁段翼緣連接。連接裝置替換成翼緣單剪連接形式，將上翼緣內(nèi)連接板、下翼緣內(nèi)連接板、波紋腹板槽鋼梁段上翼緣墊板和波紋腹板槽鋼梁段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)。

附圖說明

圖1為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的三維圖；

圖2為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的拆分圖；

圖3為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的正視圖；

圖4為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的側(cè)視圖；

圖5為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的俯視圖；

圖6為波紋腹板槽鋼咬合梁的腹板斷面梯形波紋曲線圖；

圖7為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置單剪形式的三維圖；

圖8為一種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的上(下)翼緣外連接板的未設(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)功能板裝配式波紋腹板咬合梁柱節(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)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置的4個(gè)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)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(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——上部方狀環(huán)形隔板；

5——下部方狀環(huán)形隔板；

6——懸臂梁段腹板；

7——腹板連接板；

8——槽鋼梁波紋腹板；

9——上翼緣外連接板；

10——下翼緣外連接板；

11——上翼緣內(nèi)連接板；

12——下翼緣內(nèi)連接板；

13——波紋腹板槽鋼梁段上翼緣墊板；

14——波紋腹板槽鋼梁段下翼緣墊板；

15——波紋腹板槽鋼梁翼緣；

16——樓板；

17——模塊化裝配單元；

如圖1、2、3、4、5所示，帶懸臂梁段方鋼管柱由上方鋼管柱1，中方鋼管柱2，下方鋼管柱3，上部方狀環(huán)形隔板4，下部方狀環(huán)形隔板5、懸臂梁段腹板6組成。上方鋼管柱1、中方鋼管柱2分別與上部方狀環(huán)形隔板4焊接；下方鋼管柱3、中方鋼管柱2分別與下部方狀環(huán)形隔板5焊接；懸臂梁段腹板分別與上部方狀環(huán)形隔板4、中方鋼管柱2及下部方狀環(huán)形隔板5焊接。其中，上部方狀環(huán)形隔板4與下部方狀環(huán)形隔板5可分為三部分，分別為方狀環(huán)形部分、環(huán)形連接段部分、翼緣段部分。方狀環(huán)形部分作為節(jié)點(diǎn)域的加強(qiáng)部分、環(huán)形連接段部分作為梁端部加腋部分、翼緣段部分作為與波紋腹板工字型梁段的拼接部分。上部方狀環(huán)形隔板4、下部方狀環(huán)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，且環(huán)形隔板厚度大于波紋腹板槽鋼梁段翼緣厚度。

如圖2所示，波紋腹板工字型梁段由兩塊波紋腹板槽鋼拼接而成。其中，波浪腹板槽鋼梁也可替換為平腹板槽鋼梁。

如圖1、2所示，上部方狀環(huán)形隔板4和波紋腹板槽鋼梁段上翼緣15通過單排或多排螺栓群連接；下部方狀環(huán)形隔板5和波紋腹板槽鋼梁段下翼緣15通過單排或多排螺栓群連接；懸臂梁段腹板6和工字型鋼腹板8通過單排或多排螺栓群連接；墊板13、14和波紋腹板翼緣15通過單排或多排螺栓群連接；內(nèi)外連接板9、10、11、12與翼緣15通過單排或多排螺栓群連接；兩塊波紋腹板槽鋼之間通過單排或多排螺栓群連接。

如圖1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；所述的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置也可以采用翼緣單蓋板連接形式，如圖7所示。

如圖2所示，在現(xiàn)場安裝過程中，先將兩塊波紋腹板槽鋼梁咬合拼接成工字型梁，波紋腹板之間用高強(qiáng)螺栓連接；再將懸臂段的腹板與腹板連接板，懸臂段的上(下)翼緣、外連接板與上(下)翼緣的內(nèi)連接板、懸臂段與拼接好的波紋腹板工字型梁的部件對齊，其中懸臂段上(下)翼緣的內(nèi)連接板應(yīng)放在工字型鋼段上(下)翼緣內(nèi)側(cè)的墊板下面，墊板是緊貼工字型鋼的上(下)翼緣的，之后用螺栓連接。

如圖6所示，該種可恢復(fù)功能的裝配式波紋腹板咬合梁柱節(jié)點(diǎn)連接裝置波紋咬合路徑圖，路徑均勻，受理合理。

如圖8所示，連接裝置的上翼緣外連接板9、下翼緣外連接板10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。

如圖9、10所示，所述節(jié)點(diǎn)連接裝置中的裝配式波紋腹板梁可與樓板16在工廠組裝成型，形成模塊化裝配單元17，而后在施工現(xiàn)場各裝配單元通過裝配式波紋腹板梁與帶懸臂梁段方鋼管柱實(shí)現(xiàn)裝配連接。