一种方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构

摘要

一种方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构包括方矩形钢管柱模块、节点模块以及H型钢梁，方矩形钢管柱模块包括方矩形钢管柱以及设于方矩形钢管柱一端的底板，底板面积大于方矩形钢管柱的底面积，底板超出方矩形钢管柱底面积的四周外沿用于连接节点模块与H型钢梁；节点模块包括节点、设于节点域上的单剪板以及设于节点上下两端的上下端板，上下端板之间的板间距大于H型钢梁的上下翼缘的间距，单剪板与H型钢梁的梁腹板交错相贴连接，H型钢梁嵌入节点模块设置，单剪板与H型钢梁的梁腹板上对应设有螺栓孔，底板、上下端板与H型钢梁上下翼缘上对应设有螺栓孔，现场安装时模块之间直接采用高强度螺栓连接，既保证了焊接质量，也提高了效率。

说明书

技术领域

本发明属于工程技术领域，涉及一种钢框架结构中钢管柱-H形钢梁连接结构。

背景技术

目前，许多国家如美国、日本、英国等，正积极推动预制装配化钢结构中低层住宅，在 日本称为工业化钢结构住宅。钢结构住宅在欧美和日本等国家和地区应用比较广泛，我国钢 结构住宅产业也已进入一个新的发展阶段。国家行业标准《轻型钢结构住宅技术规程》 (JGJ209-2010)刚刚实施，上海市地方标准《轻型钢结构技术规程》（DG/TJ08-2089-2012）也 已经颁布实施。钢结构住宅可实现工厂化、规模化生产，与传统的砖混结构和钢筋混凝土结 构相比具有施工周期短、现场用工少，劳动生产率高而且品质易保证的优点。它将带动我国 住宅产业化的发展，使我国住宅建筑逐步实现标准化、工业化和现代化。

冷弯方矩形钢管柱和H型钢梁结合是钢结构住宅应用于建筑业的最佳组合，可以实现工 业厂房和民用住宅的建造工业化。冷弯方矩形管截面形式规则，容易实现建筑效果；钢管平 面内、平面外刚度相差不大；截面对称，不同方向都有较大回转半径，稳定性好。冷弯硬化 过程使钢材屈服强度显著提高，钢结构设计中合理地考虑屈服强度的提高，将会减少材料用 量，实现更好的经济效益。

目前方矩形钢管柱与H型钢梁连接节点常见连接有以下几种方式：直接焊接或栓焊连接， 加内隔板直接焊接或栓焊连接，外环板直接焊接或栓焊连接。无论是哪一种方式，方矩形钢 管贯通，H钢梁翼缘与钢管需要进行焊接，H型钢腹板采用焊接或栓接。现场焊接效率较低， 且焊接质量不容易保证。另外钢管柱的拼接需要另外增加拼接节点。方矩形钢管和H型钢连 接构造形式主要有内隔板节点、隔板贯通式节点、外隔板节点、外槽钢加劲节点、外肋环板 节点等构造形式，或多或少也会用到现场焊接，安装不方便，焊接质量也不容易得到保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构，方矩形钢管柱和H型钢 梁安装时直接通过螺栓连接，既保证了焊接质量，也提高了安装效率。

本发明的技术方案如下：

本发明公开了一种方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构，包括方矩形钢管柱模块、节点 模块以及H型钢梁，所述方矩形钢管柱模块包括方矩形钢管柱以及设于所述方矩形钢管柱一 端的底板，所述底板面积大于所述方矩形钢管柱的底面积，底板超出所述方矩形钢管柱底面 积的四周外沿用于连接所述节点模块与所述H型钢梁；所述节点模块包括节点、设于节点域 上的单剪板以及设于节点上下两端的上端板与下端板，所述上端板与下端板之间的板间距大 于所述H型钢梁的上下翼缘的间距，所述单剪板与所述H型钢梁的梁腹板竖向交错相贴连接， H型钢梁嵌入所述节点模块设置，所述单剪板与所述H型钢梁的梁腹板上对应设有至少一排 螺栓孔，所述上、下端板的板面积与所述底板相同，所述底板、所述上、下端板与所述H型 钢梁上下翼缘相连的两边外沿处上下共螺栓连接，且分别对应至少设有两排螺栓孔，所述上、 下端板与所述底板直接连接的两边外沿上对应至少设有一排螺栓连接孔。

所述底板以及所述上下端板与H钢梁相连接的两边外沿的长度L1=（n-1）*3d₀+4d₀+c， 其中，n为螺栓排数，d₀为螺栓孔直径，c为H型钢梁与方矩形钢管柱间距。

所述H型钢梁与方矩形钢管柱间距的c取值为10mm。

优选的，所述上、下端板、所述底板与所述H型钢梁上下翼缘相连接的两边外沿上设有 两排螺栓连接孔，所述底板以及所述上下端板与H钢梁相连接的两边外沿的长度L1=7d₀+c。

所述上下端板与所述底板直接连接的两边外沿的长度L2=（n-1）*3d₀+4d₀，其中n为螺 栓排数，d₀为螺栓孔直径。

优选的，所述上下端板与所述底板直接连接的两边外沿上对应设有一排螺栓连接孔，所 述上下端板与所述底板直接连接的两边外沿的长度L2为4倍的螺栓孔直径。

所述单剪板与所述H型钢梁的梁腹板上对应设有一排螺栓孔。

所述节点上、下端板的间距比所述H型钢梁上下翼缘的间距高4-6mm。

所述方矩形钢管柱、H型钢梁以及节点之间经由高强螺栓连接。

所述底板与所述方矩形钢管柱焊接连接。

所述上端板、下端板以及单剪板与所述节点焊接连接。

本发明的有益效果如下：

本发明所示的方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构，方矩形钢管柱与H型钢梁之间需要 焊接的部分在工厂提前完成，现场安装时，方矩形钢管柱、H型钢梁以及节点之间直接采用 高强度螺栓连接，既保证了焊接质量，也提高了安装效率与现场拼装速度。

附图说明

图1为本发明一实施例的钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构的爆炸图；

图2为图1所示实施例的正视图；

图3为图1所示实施例的钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构的正视图；

图4为图3所示实施例的俯视图；

图5为图3所示实施例的左视图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明公开了一种方矩形钢管柱-H型钢梁螺栓连接结构，包括方矩形钢管 柱模块10、节点模块20以及H型钢梁30，方矩形钢管柱模块10位于节点模块20的上下两 端且两者螺栓连接，H型钢梁30位于节点模块20的左右两端且两者螺栓连接。

如图2和图3所示，方矩形钢管柱模块10包括方矩形钢管柱11以及设于方矩形钢管柱 一端的底板12，底板12焊接于方矩形钢管柱11一端，底板12面积大于方矩形钢管柱11的 底面积，底板12超出方矩形钢管柱11底面积的四周外沿分别设有螺栓孔，用于和节点模块 20、H型钢梁30连接。

如图2和图3所示，节点模块20包括节点21、设于节点域上的单剪板24以及设于节点 上下两端的上端板22和下端板23。上端板22、下端板23以及单剪板24与节点21焊接连接。 单剪板24用于连接H型钢梁的梁腹板34，上、下端板用于连接方矩形钢管柱模块10以及H 型钢梁30。

如图5所示，上端板22和下端板23之间的板间距大于H型钢梁30的上下翼缘的间距， 节点模块20的上下端板的间距比H型钢梁30上下翼缘的间距高4-6mm，上端板22的左右两 侧位于底板22以及H型钢梁30的上翼缘32之间，下端板23的左右两侧位于底板22以及H 型钢梁30的下翼缘33之间。上端板22的前后两侧与底板22直接连接，下端板23的前后两 侧与底板22之间也是经由螺栓直接连接的。单剪板24与H型钢梁30的梁腹板34竖向交错 相贴连接，从而使得H型钢梁30嵌入节点模块20设置。

单剪板24与H型钢梁30的梁腹板34上对应设有至少一排螺栓孔，使得节点模块20与 H型钢梁30牢固连接；本实施例中，单剪板24与梁腹板34上对应设有一排螺栓孔。上端板 22和下端板23的板面积与底板12相同，底板12、上端板22、上翼缘32相连接的两边处， 底板12、下端板23、下翼缘33相连的两边外均为上下共螺栓连接，且底板12、上端板22、 上翼缘32的相连接的外沿上对应至少设有两排螺栓孔，底板12、下端板23、下翼缘33相连 的两边外沿上也对应至少设有两排螺栓孔；上、下端板与底板12直接连接的两边外沿上对应 至少设有一排螺栓连接孔。

为了保证方矩形钢管柱模块10、节点模块20以及H型钢梁30之间的连接强度，钢管柱模 块10、节点模块20以及H型钢梁30中需要焊接的部分在工厂完成，通过在三者各自相互连接的 板件上开设螺栓孔，现场安装直接采用全螺栓连接，既保证了焊接质量，提高效率，也提高 了现场拼装速度。

如图4所示，考虑到底板12、上、下端板以及上、下翼缘的相连接的左右两边的外沿上 高强螺栓需要贯穿连接三块板件，为了保证有足够的连接强度，故在此处的两边外沿上设有 至少两排螺栓。对应的，底板12、上端板22以及上翼缘32或底板12、下端板23以及下翼 缘33三板件相连接的左右两边外沿上需要有足够的长度来设置螺栓，因此底板以及上下端板 与H型钢梁30的上下翼缘三者相连接处两边外沿的长度L1=（n-1）*3d₀+4d₀+c，其中n为螺 栓排数，d₀为螺栓孔直径，c为H型钢梁30与方矩形钢管柱间距，取值为10mm。本实施例中， 底板12以及上下端板与H型钢梁30相连接的两边外沿的长度L1=7d₀+c，上下端板、底板与 H型钢梁30上下翼缘相连接的两边外沿上设有两排螺栓连接孔，在有效的满足方矩形钢管柱 模块10、节点模块20以及H型钢梁30之间的连接强度的同时合理的控制了各模块本身的体 积大小。

在上端板22与底板12以及下端板23与底板22直接连接的前后两边外沿上需要设置至 少一排螺栓，以保证连接强度，因此，此处底板12与上、下端板的前后外沿长度L2=（n-1） *3d₀+4d₀，其中n为螺栓排数，d₀为螺栓孔直径。本实施例中，同样，为了取得连接强度与各 模块之间的体积的均衡，在上下端板与底板之间连接的两边外沿上对应设有一排螺栓连接孔， 上下端板与底板直接连接的两边外沿的长度L2为4倍的螺栓孔直径。

方矩形钢管柱11与节点21连接及H型钢梁30与节点21的连接完全采用螺栓连接，既 提高了现场安装效率，同时也解决了柱拼接的问题，使得节点设计更加灵活，性能更加优良， 适用性更强。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉 本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应 用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技 术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范 围之内。