一种开孔环状抗剪连接件及其应用

摘要

一种开孔环状抗剪连接件，包括开孔钢棒，开孔钢棒的一端用于与被焊物焊接，另一端沿轴向开有不完全贯通孔，开孔钢棒上沿径向开有若干个对称的贯通孔，且贯通孔与不完全贯通孔之间是连通的。本发明还提供了开孔环状抗剪连接件的应用，通过螺柱焊机将开孔钢棒的一端焊接在被焊物上完成其现场施工过程。本发明底部为全截面圆形钢棒，能够提高连接件的整体抗剪刚度与抗剪承载力，满足钢混凝土组合梁中较大的界面剪力。通过给钢棒上部开不完全贯通孔，并在侧面开贯通孔方式，削弱钢棒的上部刚度，提升连接件变形能力，保证连接件具有一定延性，同时其具有一定的抵抗混凝土板掀起能力。

说明书

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种开孔环状抗剪连接件及其应用。

背景技术

近年来，由于钢-混凝土组合梁充分发挥了混凝土抗压和钢材抗拉的材料特性，已经在众多实际工程中广泛应用，具有显著的经济效益和社会效益。剪力连接件是保证钢-混凝土组合梁中钢构件和混凝土构件能够一起协同工作的关键，它能起到传递钢梁与混凝土翼板之间纵向剪力的作用，同时还能抵抗混凝土翼板与钢梁之间的掀起作用。

在工程应用中，主要采用的剪力连接件形式有栓钉、槽钢、与锚筋联合使用的型钢、开孔钢板等，国内外学者已对上述连接件进行了较为系统的研究，并将剪力连接件分为柔性连接件和刚性连接件。连接件在承受混凝土翼板传递下来的纵向剪力时，如果连接件本身的弯曲会使混凝土翼板与型钢梁之间产生一定的滑移，则称为柔性连接件，例如栓钉。而型钢连接件本身水平刚度大，滑移可以忽略，则称为刚性连接件。

伴随大跨、高层建筑的出现，以及高强和高性能材料的迅速发展，工程中运用的常规直径栓钉已经很难满足钢-混凝土间较大的界面剪力，大量密集的栓钉，不仅会导致群钉效应，造成栓钉剪力分布不均匀，同时密集栓钉的施工难度高、安全系数低、焊接质量也难以保证。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，满足实际工程需求，改善连接件的受力性能，保证连接件的施工质量，本发明的目的在于提供一种开孔环状抗剪连接件及其应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种开孔环状抗剪连接件，包括开孔钢棒1，开孔钢棒1的一端用于与被焊物焊接，另一端沿轴向开有不完全贯通孔1-1，开孔钢棒1上沿径向开有若干个对称的贯通孔1-2，且所述贯通孔1-2与不完全贯通孔1-1之间是连通的。

所述不完全贯通孔1-1的轴心与开孔钢棒1的轴心重合。

所述贯通孔1-2的数量为2、4或6个。

所述贯通孔1-2的截面形状为三角形、四边形、六边形或者圆形。

所述开孔钢棒1的一端截面形状为圆形，另一端截面为环形。

所述开孔钢棒1材质为Q235、Q345、Q390、Q420、Q460或ML15AL。

所述开孔钢棒1外直径大于25mm，整体高度25mm-100mm，开孔钢棒1上开有不完全贯通孔1-1的部分的外直径和壁厚之比小于20，开孔钢棒1上未开不完全贯通孔1-1的部分的高度大于7mm，所述贯通孔1-2的直径大于10mm。

本发明还提供了所述开孔环状抗剪连接件的应用，通过螺柱焊机将所述开孔钢棒1的一端焊接在被焊物上完成其现场施工过程。

所述开孔钢棒1的焊环3高度大于5mm。

所述贯通孔1-2中穿插钢筋。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、抗剪承载力更高、刚度更大、延性更好

通过在开孔钢棒上部开不完全贯通孔的方式，使钢棒底部全截面抗剪，从而提升连接件抗剪承载能力与抗剪刚度；通过在厚壁钢管开贯通孔的方式，削弱厚壁钢管上部刚度，使连接件在受力时更容易产生变形，保证具有足够延性。

2、连接件加工简单、方便施工、施工质量高

连接件由开孔钢棒组成，在开孔钢棒上部开不完全贯通孔，然后在厚壁钢管开贯通孔，便完成连接件制作，整个过程工序少，加工简单；开孔环状抗剪连接件最后通过螺柱焊机进行焊接，施工方便，同时又能够保证连接件焊接质量。

3、降低造价

在1中提到，与传统的栓钉连接件相比，本发明在延性破坏下抗剪承载力更高，从而能够有效减少钢-混凝土结合面所需栓钉个数，能够解决栓钉布置过密带来的群钉效应等问题，同时极大减少栓钉施工量，加快施工进度。同时连接件整体高度较小，能够间接减小外包混凝土的厚度。本发明对于减少结构自重、加快施工进度、降低工程造价具有重要意义。

总体来讲，本发明具有较好工程应用价值和推广应用前景，具有良好的社会效益和经济效益，对开孔环状抗剪连接件开展深入研究极具工程实际意义。

附图说明

图1是本发明开孔环状抗剪连接件(两个贯通圆孔)示意图。

图2是本发明开孔环状抗剪连接件(四个贯通圆孔)示意图。

图3是本发明开孔环状抗剪连接件(两个贯通菱形孔)示意图。

图4是本发明与钢梁、混凝土组合后的示意图。

图5是本发明与压型钢板组合后的示意图。

图标：开孔钢棒1；不完全贯通孔1-1；贯通孔1-2；被焊物2；焊环3；混凝土4；钢筋5。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

实施例1

如图1所示，本发明一种开孔环状抗剪连接件，包括开孔钢棒1，开孔钢棒1的下端用于与被焊物焊接，上端沿轴向开有不完全贯通孔1-1，即不完全贯通孔1-1的高度要小于开孔钢棒1的高度，由此，开孔钢棒1的下端截面(也即不含不完全贯通孔1-1的部分的截面)形状为圆形，上端截面(也即含有不完全贯通孔1-1的部分的截面)为环形。

开孔钢棒1上沿径向开有2个对称的贯通孔1-2，且贯通孔1-2与不完全贯通孔1-1之间是连通的，本实施例中贯通孔1-2的截面为圆形。

实施例2

如图2所示，与实施例1相仿，但贯通孔1-2的数量为4个，位于同一高度，均匀布置。

实施例3

如图3所示，与实施例1相仿，但贯通孔1-2的截面为四边形。

在本发明的更多实施例中，贯通孔1-2的数量还可以为其它数量，如6个，其截面形状还可以为三角形、六边形或者其它形状。

本发明中，为便于加工，不完全贯通孔1-1的轴心与开孔钢棒1的轴心重合，开孔钢棒1材质可为Q235、Q345、Q390、Q420、Q460或ML15AL。一般常用的参数，其外直径大于25mm，整体高度25mm-100mm，开孔钢棒1上开有不完全贯通孔1-1的部分的外直径和壁厚之比小于20，开孔钢棒1上未开不完全贯通孔1-1的部分的高度大于7mm，贯通孔1-2的直径一般应大于10mm。

利用螺柱焊机将开孔钢棒1的下端焊接在被焊物2上，即完成其现场施工过程，其中开孔钢棒1的焊环3高度大于5mm，贯通孔1-2中则用于穿插钢筋5。

本发明底部为全截面圆形钢棒，能够提高连接件的整体抗剪刚度与抗剪承载力，满足钢-混凝土组合梁中较大的界面剪力。通过给钢棒上部开不完全贯通孔，并在侧面开贯通孔方式，削弱钢棒的上部刚度，提升连接件变形能力，保证连接件具有一定延性，同时其具有一定的抵抗混凝土板掀起能力。本发明制作简单，预留的贯通孔方便钢筋贯穿，利于施工，采用螺柱焊机焊接方式，连接件焊接质量更容易保证。在相同承载力条件下，本发明整体高度更低，能够间接减小外包混凝土的厚度，有利于减轻构件自重，对于减少结构自重、降低工程造价具有重要意义。

图4给出的实施例中，被焊物2为型钢，开孔钢棒1的下端焊接在其上翼缘的上表面，开孔钢棒1的数量有多个，沿长度方向依次布置。型钢上翼缘的上方布置钢筋5并浇筑混凝土4，其中钢筋5包括纵筋与横筋，某些纵筋与横筋可穿插入贯通孔1-2中。

图5给出的实施例中，被焊物2为波纹钢，开孔钢棒1的下端焊接在其某一平面上，焊接平面的下方也可增设型钢，波纹钢上方浇筑浇筑混凝土4。

因此，本发明可以与型材、板材、管材结合，很好的运用到组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构、组合钢板剪力墙结构中。

具体施工方法为：

1、在加工厂，根据设计需要利用机床对准开孔钢棒1中心开不贯通孔1-1，然后再根据设计要求在侧面开贯通孔1-2。

2、在施工现场，保证连接件贯通孔1-2连线方向与试件长度方向垂直。

3、通过螺柱焊机将开孔钢棒1底部焊接在被焊物2上，完成焊接操作。