[发明专利]方钢管端部挤压螺栓对接无凸拼接节点及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑钢结构施工技术领域，具体是一种方钢管的连接节点及其施工方法。

背景技术

钢结构建筑具有强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高等特点。钢结构构件通过连接节点组成结构体系，节点形式的选择对于结构整体性、可靠度、建设周期以及附属构件设计施工有着直接的影响。

钢结构节点主要实现梁、柱、支撑等构件的拼接及连接。已有的钢结构节点形式多样，根据节点刚度特性可分为刚接节点、铰接节点和半刚性节点。连接方式有焊缝连接、螺栓连接、铆钉连接等，铆钉连接现在已很少使用。

现有钢结构节点存在一些缺点，例如：

1、焊缝连接施工工艺高、高空作业难度大以及产生电火花等问题不利于钢结构建筑的现场施工。

2、焊缝连接耗时多不利于实现钢结构建筑的快速安装。

3、常规螺栓或高强螺栓用普通扳手紧固时，扳手需套在螺母、螺帽周围，因此节点设计时需预留较大的操作空间，小尺寸构件常常因为不能满足螺栓操作空间等构造要求而无法采用螺栓连接。

4、一般的钢结构节点由于存在盖板、耳板等构造，需凸出被连接构件，对相邻构件设计施工产生不利影响。如：为了实现上下两根等截面钢管柱的拼接，如有盖板、耳板、螺栓等凸出于柱的四周尺寸，墙体的布置会受到影响，或者需加厚墙体以掩盖柱及柱柱节点构造，或者让柱及柱柱节点凸出于墙体外，影响美观及空间利用。

发明内容

本发明提供一种方钢管端部挤压螺栓对接无凸拼接节点及其施工方法，要解决现有方钢管的节点连接方式现场施工操作不便、连接构件设计施工复杂、节点刚度不足，以及安装后需改变外缘尺寸的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种方钢管端部挤压螺栓对接无凸拼接节点，包括上段方钢管和下段方钢管，该节点还包括连接在上段方钢管和下段方钢管之间的上端板、下端板和异形螺栓；

所述上段方钢管底端四边各有一个内凹槽，上段方钢管底端与上端板焊接，上端板四周各开有至少一个落于内凹槽中的螺栓孔；

所述下段方钢管顶端四边各有一个内凹槽，下段方钢管顶端与下端板焊接，下端板四周各开有至少一个落于内凹槽中的螺栓孔；

所述异形螺栓的螺帽上部周边有一圈齿轮状凹槽；

所述上端板和下端板上的螺栓孔位置上下对应，异形螺栓穿过上端板和下端板上的螺栓孔，将上段方钢管和下段方钢管固定。

所述上端板和下端板的尺寸等于或大于与之连接的方钢管。

所述上端板和下端板与方钢管均采用熔透坡口焊接。

这种方钢管端部挤压螺栓对接无凸拼接节点的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，工厂预制构件，根据设计将上段方钢管的底端和下段方钢管的顶端挤压出内凹槽, 内凹槽的大小需满足异形螺栓的安装空间要求，在上端板和下端板的四周开设与内凹槽位置对应的螺栓孔，将上端板与上段方钢管的底端焊接，下端板与下段方钢管的顶端焊接；

步骤二，现场安装时，将待连接的上、下段方钢管端板上的螺栓孔对齐，插入异形螺栓，拧紧螺母，将上段方钢管和下段方钢管固定。

所述内凹槽的挤压采用多次挤压成型的方法。

所述异形螺栓拧紧的方法为：先初拧螺母，然后将螺母固定防止转动，把螺帽套上齿轮带，使齿轮带与齿轮状凹槽啮合，再用扳手通过齿轮带向螺帽传递扭力，实现紧固。

本发明的有益效果如下：

1、本发明将被连接方钢管端部挤压成凹形，为螺栓布置连接留出空间。因此螺栓可完全置于凹槽空间内，整个节点无耳板、无端板，实现连接节点的无构造突出被连接方钢管四周尺寸，方便相邻构件的设计安装。

2、本发明通过端板和螺栓实现连接，端板在工厂预制中也与方钢管焊接。在施工现场只需将上下端板栓接即可，无需焊接。因此简化了施工工序、缩短了施工时间、节省了人力成本。同时也减少了高空作业量、避免焊接电火花产生等安全隐患。现场全栓接无焊缝的连接方式较有焊缝的连接方式具有更高的施工质量保证。

3、由于钢管端部挤压变形不能太大，常规螺栓或高强螺栓连接所需要的操作空间可能无法得到满足，因此本发明特别设计了异形螺栓。这种螺栓螺帽较一般螺帽厚，在螺帽上部设计为类似齿轮状，可通过齿轮带，用扳手在节点区外部拧紧，扳手不用伸入节点区。因此异形螺栓较一般的螺栓能够大大降低需预留的操作空间，同时方钢管端部需挤压变形的空间也可降低。

本发明的节点形式操作简便、施工速度快、安装精度高、节省劳力，在建筑钢结构施工领域具有广阔的应用前景。