防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁一体式连接板、连接结构及其施工方法

摘要

本发明公开了一种防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁一体式连接板、连接结构及其施工方法，该连接板包含与冷弯薄壁型钢托梁的腹板等高的方形节点板、与方形节点板平面位置垂直的下连接端板及带有加劲肋的上连接端板组成。该连接结构是将连接板与冷弯薄壁型钢托梁通过高强螺栓及自攻螺钉进行连接，与托梁的上部楼盖通过L型螺栓或压板螺栓进行连接，与托梁的下部墙体的相应上导轨通过自攻螺钉进行连接。本发明使建筑结构的承重墙体立柱平面布置具备规则性，提高了冷弯薄壁型钢房屋建筑的可靠性与施工便捷性，解决了现有冷弯薄壁型钢房屋建筑可能出现的由局部承重墙体失效引发的冷弯薄壁型钢托梁及其楼盖连续垮塌问题。

说明书

技术领域

本发明涉及一种防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁的一体式连接板、连接结构及其施工方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

与传统的钢筋混凝土结构相比，钢结构具有绿色环保、抗震性能好、施工速度快、材料可回收利用等特点。随着国民经济的飞速发展，我国钢产量已跃居世界首位，国内钢结构产业也得到快速发展。但与发达国家相比，我国钢结构建筑占钢产量的比重仍明显偏低，同时，我国建筑结构在节能降耗（可循环）、工业化生产、大企业集团运营，产品标准化、系列化、通用化等方面仍存在明显差距。我国正处于工业化和城镇化快速发展阶段，年项目建设工程量庞大，资源消耗严重，环境恶化压力巨大，发展绿色建筑已被列为国家中长期科学和技术发展规划纲要中重点领域中的优先主题，因此，大力发展绿色环保、抗震性能优异的钢结构建筑符合我国基本国情，对节约资源和能源，减少环境污染，促进社会可持续发展具有重要意义，同时也是加快我国建筑产业化、工业化的一条有效途径。

冷成型钢也称冷弯薄壁型钢，是将钢片、钢带、钢板或扁钢条通过冷加工形成，常用厚度为0~4mm。与传统热轧型钢相比，冷成型钢可经济地得到更加合理的截面形状，进而获得令人满意的强重比，因此，在钢结构建筑中，合理使用冷成型钢可明显降低用钢量。

依据现行《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》JGJ227-2001，现有的连接结构如图1所示，位于同一高度且同一建筑轴线上的相邻两根C型冷弯薄壁型钢托梁1，在墙体立柱3上导轨2的顶部常用托梁腹板背靠背的方式进行搭接连接，搭接长度不小于150mm，每根托梁采用两个自攻螺钉4与下部墙体的上导轨2连接，托梁与托梁之间采用四个自攻螺钉4进行连接。同时，在冷弯薄壁型钢房屋建筑的一般构造要求中，C型冷弯薄壁型钢托梁1与其正下方的墙体立柱3遵循严格的对应关系，即托梁截面形心轴线与立柱截面形心轴线最大允许偏差仅为20mm。因此，采用现有技术的托梁搭接方式将导致冷弯薄壁型钢房屋的墙体立柱平面布置不规则性，降低了该类建筑结构的施工便捷性。更为严峻的是，现有技术的冷弯薄壁型钢托梁仅采用少量螺钉进行托梁相互搭接，存在不可忽视的安全隐患。当冷弯薄壁型钢房屋建筑因外部作用（火灾、地震、风灾等）导致某片承重墙体失效时，位于墙体上部的相互搭接托梁在其搭接位置处将不可能承受由于其下部墙体失效产生的附加弯矩及剪力，从而导致托梁及其上部楼盖的垮塌，进而可能引发冷弯薄壁型钢房屋建筑的整体连续垮塌，严重损害人民的生命财产安全。因此，提供一种有效防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁的一体式连接板成为提高该类冷弯薄壁型钢房屋建筑可靠性能的关键技术问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁的一体式连接板，以解决现有技术中冷弯薄壁型钢房屋建筑可能出现的由于局部承重墙体失效引发的冷成型钢托梁及其楼盖垮塌，乃至整体建筑结构连续倒塌问题；兼顾解决现有技术中，由于采用冷弯薄壁型钢托梁搭接连接方式而产生的墙体立柱平面布置不规则问题，提高该类建筑结构的施工便捷性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁一体式连接板，包括连接成一体的上连接端板、方形节点板和下连接端板，所述上连接端板和下连接端板相互平行，并与竖直的方形节点板相垂直；所述上连接端板与方形节点板之间还连接有加劲肋，所述方形节点板的高度与冷弯薄壁型钢托梁腹板的高度相等。

作为优选，所述冷弯薄壁型钢托梁是C型、Z型或U型截面的冷弯薄壁型钢托梁。

作为优选，所述方形节点板、下连接端板、上连接端板及加劲肋由整片钢板冲压形成一体。

作为优选，所述方形节点板、下连接端板、上连接端板及加劲肋相互焊接组成一体结构。

作为优选，所述上连接端板、下连接端板和方形节点板的厚度不低于4mm；方形节点板长度不小于300mm，且节点板位于上、下连接端板一侧的螺栓孔数量不少于4个，螺钉孔数量不少于4个；上、下连接端板与方形节点板的连接长度不小于100mm,且上连接端板的螺栓孔数量不少于1个；下连接端板的螺钉孔数量不少于4个。

作为优选，螺栓孔对应外径不小于10mm高强螺栓，螺钉孔对应外径不小于4.2mm的自攻自钻螺钉。

本发明同时提出应用该一体式连接板的连接结构，包括托梁、导轨和立柱，所述托梁与导轨之间连接有一体式连接板，所述一体式连接板与托梁的腹板等高，所述一体式连接板具有上连接端板、方形节点板和下连接端板，所述方形节点板与托梁的腹板采用螺栓及螺钉连接，所述下连接端板与导轨采用螺钉连接。

作为优选，所述上连接端板与托梁上部楼盖采用L型螺栓或压板螺栓连接。

本发明同时提供应用该一体式连接板的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，以钢板为原料，使用冲压或焊接工艺批量生产一体式连接板，所述一体式连接板是由上连接端板、加劲肋、方形节点板和下连接端板依次连接而成的一体结构；

步骤2，在施工现场，将位于同一高度且同一建筑轴线上的相邻两根冷弯薄壁型钢托梁进行对正，放置于承重墙体的上导轨上部；

步骤2，在托梁对正拼接位置处将两根托梁的腹板分别与一体式连接板的方形节点板进行螺栓及螺钉连接；

步骤3，将一体式连接板的下连接端板与托梁的下部墙体的上导轨进行螺钉连接；

步骤4，在托梁上部布置蒸压加气轻质混凝土楼板，楼板与冷弯薄壁型钢托梁通过等间距自攻螺钉进行连接；

步骤5，将一体式连接板的上连接端板与托梁的上部楼盖通过压板螺栓进行连接。

使用时，本发明的一体式连接板，包含与C型、Z型或U型冷弯薄壁型钢托梁的腹板等高的方形节点板、与方形节点板平面位置垂直的下连接端板及带有加劲肋的上连接端板组成。在节点板高度方向的顶、底附近预设螺栓圆孔，节点板中部高度区域预设螺钉钻孔；上、下连接端板位于节点板长边方向的中部，且上连接端板预设螺栓圆孔，下连接端板预设螺钉钻孔。其方形节点板、下连接端板及带有加劲肋的上连接端板可由整片钢板冲压制成，亦可相互焊接组成。

将位于同一高度且同一建筑轴线上的相邻两根冷弯薄壁型钢托梁进行对正，在托梁对正拼接位置处将两根托梁的腹板分别于一体式连接板的方形节点板进行螺栓及螺钉连接；将一体式连接板的上连接端板与托梁的上部楼盖进行螺栓连接；将一体式连接板的下连接端板与托梁的下部墙体导轨进行螺钉连接。

有益效果：本发明提供了一种冷弯薄壁型钢托梁的一体式连接板、连接结构及其施工方法。当位于一体式连接板正下方的承重墙体发生失效时，一体式连接板的下连接端板将与失效墙体的上导轨发生脱离（自攻螺钉连接的抗拉能力弱），避免失效墙体垮塌对冷弯薄壁型钢托梁产生的拖拽作用；一体式连接板的方形节点板通过螺栓及螺钉将托梁可靠连接，能够有效承担因墙体失效而产生的附加弯矩与剪力；与此同时，一体式连接板的上连接端板与托梁的上部楼盖通过螺栓连接，保证了失效墙体上部的托梁与楼盖仍具有稳定的整体工作性能，从而避免了冷弯薄壁型钢房屋因局部承重墙体失效引发的连续倒塌破坏。此外，采用本发生的一体式连接板后，冷弯薄壁型钢托梁均为对正拼接方式，有效保证了墙体立柱平面布置的规则性，提高该类建筑结构的施工便捷性。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的防连续倒塌的冷弯薄壁型钢托梁一体式连接板、连接结构及其施工方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是常规冷弯薄壁型钢托梁搭接示意图；

图2是本发明实施例的冷弯薄壁型钢托梁一体式连接板示意图；

图3是图2的一体式连接板与冷弯薄壁型钢托梁、楼盖及其墙体的连接平面示意图；

图4是L型螺栓示意图；

图5是压板螺栓示意图；

图6是C型冷弯薄壁型钢托梁横截面示意图；

图7是U型冷弯薄壁型钢托梁横截面示意图；

图8是Z型冷弯薄壁型钢托梁横截面示意图；

图中：1C型冷弯薄壁型钢托梁；2上导轨；3立柱；4自攻螺钉；4-1螺钉孔；5高强螺栓；5-1螺栓孔；6方形节点板；7上连接端板；8下连接端板；9加劲肋；10楼盖；11一体式连接板；12L型螺栓；13压板螺栓；14U型冷弯薄壁型钢托梁；15Z型冷弯薄壁型钢托梁。

具体实施方式

实施例：

本发明所述一体式连接板如图2所示，可在工厂利用钢板冲压技术或焊接技术进行批量生产。是由上连接端板7、加劲肋9、方形节点板6和下连接端板8依次连接形成的一体结构，其中上连接端板7和下连接端板8水平布置且相互平行，加劲肋9与方形节点板6竖直布置且相互垂直，在方形节点板6具有螺钉孔4-1和螺栓孔5-1。上连接端板8上具有螺栓孔5-1，下连接端板8上具有螺钉孔4-1。

使用时，如图3所示，在施工现场，首先将位于同一高度且同一建筑轴线上的相邻两根C型冷弯薄壁型钢托梁1进行对正，放置于承重墙体立柱3的上导轨2上部；而后，在托梁对正拼接位置处将两根托梁的腹板分别与一体式连接板11的方形节点板进行高强螺栓5及自攻螺钉4连接；将一体式连接板11的下连接端板与托梁的下部墙体的上导轨2进行螺钉连接；在托梁上部布置蒸压加气轻质混凝土楼盖10，楼盖10与C型冷弯薄壁型钢托梁1通过等间距自攻螺钉4进行连接；最后，将一体式连接板11的上连接端板与托梁的上部楼盖通过L形螺栓12进行连接。

其中，其抗拉作用的L型螺栓12的具体结构如图4所示，也可以采用如图5所示的压板螺栓13进行替换。本发明的一体式连接所适用的冷弯薄壁型钢托梁除如图6所示的C型冷弯薄壁型钢托梁1的安装连接之外，也适用于如图7所示的U型冷弯薄壁型钢托梁14，以及如图8所示的Z型冷弯薄壁型钢托梁15。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。