[发明专利]一种通过端板连接的扩孔型钢结构梁柱节点及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是一种通过端板连接的扩孔型钢结构梁柱节点及其施工方法。

背景技术

良好的延性是保证结构在强震作用下不发生倒塌破坏的关键因素，而节点的延性是影响结构整体延性的一个关键因素。在1994年美国的Northridge（北岭）地震之前，栓焊连接（翼缘焊接、腹板螺栓连接）是钢框架结构梁柱连接节点普遍采用的形式。然而在1994年美国的Northridge（北岭）地震和1995 年日本的阪神地震中，曾经被认为具有良好抗震性能的钢框架发生了不少的破坏，其中绝大多数破坏为梁柱栓焊连接节点处的脆性断裂（即焊接部位发生脆性破坏）。为了提高连接节点的延性，震后美国、日本等国家对钢框架梁柱连接节点的抗震性能以及延性性能等开展了大量的研究工作，提出了多种改进的新型节点形式。这类新型节点的研究思路基本一致，都是将钢梁端部塑性铰外移到距柱面一定距离的梁上，从而避免节点发生脆性破坏，达到“强节点弱构件”的抗震设计原则。根据塑性铰外移形式的不同可将其分为两大类：一类是削弱型节点，如狗骨式节点（在梁的上下翼缘靠近节点处进行截面削弱）和钢梁根部腹板开孔型节点；另一类为加强型节点，如加腋型节点、扩翼型节点、盖板式节点等。然而根据已有研究结果表明：削弱型节点在一定程度上使得梁承载力有所降低，而且梁柱翼缘根部的连接焊缝仍然是削弱型节点的薄弱位置，焊缝质量直接影响到节点延性的充分发挥；而加强型节点由于会在原有焊接节点区域内增加板件的焊缝，从而导致连接部位残余应力情况变得更为严重，特别是当焊缝质量不高时，有可能非但不能提高节点的延性、而且还会加剧节点发生脆性破坏（王燕,郁有升,王悦,刘秀丽. 钢框架翼缘削弱型和扩翼型节点受力性能研究. 力学与实践, 2010. 32(1): 46-53.  [2] 郁有升,王燕.钢框架梁翼缘削弱型节点力学性能的试验研究[J]. 工程力学, 2009. 26(2): 168-175.  [3] , 杨娜, 杨庆山. 翼缘削弱型钢框架梁柱节点的性能研究综述[J]. 工程力学, 2004, 21(1): 61-66.）。此外，上述塑性铰外移型节点还存在震后维修困难或维修费用昂贵等缺点（由于此时钢梁已发生了严重的变形）。

利用摩擦型高强螺栓在长圆螺栓孔中的摩擦滑动提高节点延性是一种全新的研究思路。同济大学马人乐教授等人（马人乐,杨阳,陈桥生等.长圆孔变型性高强螺栓节点抗震性能试验研究[J].建筑结构学报,2009, 30(1):101-106）将该思路应用于带悬臂梁段的钢结构梁柱刚接节点的钢梁拼接处（如图1所示），并申请了相关的专利（专利号：200820150748.X，200810040509.3）。该节点的长圆孔设置在钢梁翼缘和腹板的拼接处，而钢梁根部与钢柱的连接依然是采用焊缝连接，因此在罕遇地震作用下，当钢梁拼接处的转动范围超出其极限转动能力时，仍有可能会引起钢梁根部和钢柱的焊接脆性破坏。

为了弥补目前已有钢结构梁柱节点的不足，本发明提出了一种通过端板连接的扩孔型钢结构梁柱节点及其施工方法。

发明内容

为了进一步提高钢结构节点的延性，同时避免在钢梁或钢柱上发生焊接脆性破坏的可能，本发明提供了一种通过端板连接的扩孔型钢结构梁柱节点及其施工方法。

本发明的特征在于：一种通过端板连接的扩孔型钢结构梁柱节点，包括钢柱和H型钢梁，其特征在于：所述钢柱翼缘经摩擦型高强度螺栓与端板相连接，所述端板经钢梁腹板连接板与钢梁腹板相连接，所述端板经钢梁翼缘连接板与上、下两钢梁翼缘相连接，所述钢梁腹板连接板与钢梁翼缘连接板经坡口全熔透焊缝焊接在端板上，所述钢梁腹板连接板与钢梁翼缘连接板均开设有长圆孔，所述钢梁腹板连接板和钢梁翼缘连接板分别经摩擦型高强度螺栓与钢梁腹板和钢梁翼缘相连接，所述钢柱翼缘位于端板底部设置有抗剪的托板。

进一步地，上述钢柱内设置有水平加劲肋，所述水平加劲肋与钢梁翼缘连接板处于同一水平面上且厚度相同，所述水平加劲肋与钢柱翼缘、钢柱腹板之间采用坡口全熔透焊缝焊接。

进一步地，用于连接钢梁腹板连接板与钢梁腹板的摩擦型高强度螺栓设置在远离钢梁腹板纵向中轴线的位置上，所述摩擦型高强度螺栓沿钢梁腹板的上、下边缘单排设置。

进一步地，上述长圆孔的扩孔方向均与钢梁纵向中轴线平行，所述长圆孔的中轴线与所用摩擦型高强度螺栓的中轴线相重合。

进一步地，上述托板与端板的接触面刨平顶紧，且经三面围焊的角焊缝与钢柱翼缘相连接以使梁端剪力由托板周边的角焊缝承担。