1.一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点,其特征在于,包括:上部型钢(4)、下部型钢(5)和梁连接型钢(6);
所述上部型钢(4)包括第一底板(7)、箱型柱板(8)、加劲肋板(9)和上部H型钢(10),其中,所述第一底板(7)固定在上柱(1)上,所述十字型箱型柱板(8)固定在所述第一底板(7)上,所述加劲肋板(9)固定在所述十字型箱型柱板(8)内,所述上部H型钢(10)固定在所述十字型箱型柱板(8)的外壁;
所述下部型钢(5)包括第二底板(11)与角钢(12),四个所述角钢(12)固定至所述第二底板(11)上的相应位置,使得四个所述角钢(12)分别适配于插入在所述十字型箱型柱板(8)的角点处;
所述梁连接型钢(6)包括第三底板(13)和梁H型钢(14),所述梁H型钢(14)固定至所述第三底板(13)上;
所述上部型钢(4)、所述下部型钢(5)和所述梁连接型钢(6)上适当位置设有螺栓孔,相互之间通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点,其特征在于,所述第一底板(7)、所述第二底板(11)和所述第三底板(13)分别通过与柱/梁内纵筋焊接的方式进行固定。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点,其特征在于,所述加劲肋板(9)在所述十字型箱型柱板(8)内间隔布置,间距与上部H型钢(10)上下翼缘间距相同。
4.根据权利要求1‑3之一所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点,其特征在于,所述螺栓孔至少设置在所述角钢(11)、所述十字型箱型柱板(8)、所述上部H型钢(10)和所述梁H型钢(14)上。
5.根据权利要求1‑4之一所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:在工厂预制上部型钢(4)、下部型钢(5)和梁连接型钢(6);
步骤2:将梁柱纵筋分别与上部型钢(4)、下部型钢(5)和梁连接型钢(6)焊接固定;
步骤3:将上部型钢(4)、下部型钢(5)和梁连接型钢(6)分别与上柱、下柱和梁整浇;
步骤4:将上部型钢(4)与下部型钢(5)插接并用高强摩擦型螺栓(15)连接,再将梁吊装至合适位置,用高强摩擦型螺栓(15)及夹板(16)将所述上部H型钢(10)和所述梁H型钢(14)拼接。
6.根据权利要求5所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,连接部位型钢承载力采用等同于现浇节点原则,即等强度原则,所述等强度原则由下列计算公式保证,同时也是所述十字型箱型柱板(8)及所述上部H型钢(10)、所述梁H型钢(14)的尺寸规格选取依据:
1)柱为压弯构件,其节点连接部位的所述十字型箱型柱板(8)抗弯承载力等同于相连的混凝土构件的抗弯承载力,实现抗弯承载力等同现浇,计算式如下所示:式中:
Mx:截面弯矩设计值(N·mm);
2
fd:钢材的抗弯强度设计值(N/mm);
γx:截面塑性发展系数;
N:轴心压力设计值(N);
2
An:构件的净截面面积(mm);
3
Wn:构件的净截面模量(mm)。
2)梁为受弯构件,其节点连接部位的所述上部H型钢(10)和所述梁H型钢(14)的抗弯承载力等同于相连的混凝土构件的抗弯承载力,实现抗弯承载力等同现浇,计算式如下所示:Mx(H型钢)=γxWnxfd=Mx(现浇梁) (2)
3)下部型钢作为连接部件使用,不帮助梁柱节点区抗弯,因而其角钢(12)厚度通过下式构造决定:
bz=bf+4tf
式中:
t:角钢厚度;
tz:十字型箱型柱板腹板厚度;
bz:十字型箱型柱板翼缘板宽度;
bf:梁H型钢翼缘板宽度;
tf:梁H型钢翼缘板厚度。
4)通过对所述上部H型钢(10)腹板尺寸的控制,保证其抗剪承载力大于所连接的混凝土梁,而连接螺栓的抗剪承载力又大于上部H型钢(10),从而保证节点不发生剪切破坏,实现强连接,保证强剪弱弯,所述强连接及强剪弱弯原则,通过下述关系保证,同时高强摩擦型螺栓(15)间距排布应满足规范要求:式中:
V梁螺栓:上部H型钢和梁H型钢拼接部位高强摩擦型螺栓抗剪承载力设计值;
VH型钢:上部H型钢和梁H型钢抗剪承载力设计值;
V现浇梁:与梁H型钢相连的混凝土构件的抗剪承载力设计值;
VGb:梁端剪力设计值;
VZGb:柱端剪力设计值;
V柱螺栓:上柱与下柱连接处高强摩擦型螺栓抗剪承载力设计值。
通过以上设计原则,即可确定上部型钢(4)、下部型钢(5)、梁连接型钢(6)尺寸与高强摩擦型螺栓(15)的规格、数量,保证强剪弱弯与塑性铰可控。
7.根据权利要求5或6所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,所述上部型钢(4)、下部型钢(5)和梁连接型钢(6)均采用软钢。
8.根据权利要求5或6所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,所述型钢第一底板(7)、第二底板(11)、第三底板(13)厚度取为1.5倍H型钢或十字型箱型柱板(8)厚度,且不低于20mm。
9.根据权利要求5或6所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,上部型钢的加劲肋板(9)共有两块,其厚度与上部H型钢(10)翼缘厚度相同,其所处高度与上部H型钢翼缘高度相同,用以防止十字型箱型柱板(8)被H型钢翼缘压弯。
10.根据权利要求5或6所述的一种基于干法连接的多向连接钢质梁柱节点的施工方法,其特征在于,所述上部H型钢(10)和所述梁H型钢(14)拼接处留出10mm空隙。