小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相貫節(jié)點(diǎn)及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明交叉鋼管混凝土柱相貫節(jié)點(diǎn)，尤其涉及小角度交叉鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能在不顯著增加造價(jià)的情況下提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，減小構(gòu)件的截面尺寸，目前已經(jīng)逐步在高層建筑中得到推廣和應(yīng)用，有著較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益，高層建筑的發(fā)展使其具有廣闊的前景。
[0003]鋼管混凝土斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系最突出的特點(diǎn)是其外筒由雙向交叉連續(xù)環(huán)繞建筑外表面的斜柱構(gòu)成，替代了傳統(tǒng)上的豎直柱加斜向支撐的形式，具有材料利用效率高、剛度大、抗側(cè)性能好的優(yōu)點(diǎn)。由于其獨(dú)特的建筑效果，這種結(jié)構(gòu)形式日趨受到建筑師們的青睞。
[0004]目前對(duì)斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系的理論研究不多，但在實(shí)際工程中的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)行。例如廣州電視塔、廣州西塔、科威特中央銀行大廈，對(duì)于交叉鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)制作加工還存在諸多難點(diǎn)。
[0005]中國(guó)規(guī)范《鋼管混凝土設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》(CECS28)給出了鋼管混凝土截面承載力的計(jì)算，美標(biāo)AISC360-05也給出了圓形鋼管混凝土及矩形鋼管混凝土截面承載力計(jì)算方法。但是對(duì)于這種X節(jié)點(diǎn)中間部位有勁板的截面形式?jīng)]有計(jì)算依據(jù)。
[0006]盡管《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》及《鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對(duì)鋼管結(jié)構(gòu)中管管相貫節(jié)點(diǎn)做了一些要求，主管與支管之間的夾角不宜小于30°，支管與主管之間多采用角焊縫，或者帶坡口的角焊縫。然而交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相貫節(jié)點(diǎn)一般多為對(duì)稱節(jié)點(diǎn)，兩管截面直徑大小相等，不分主次，連接節(jié)點(diǎn)也不是傳統(tǒng)的鋼管相貫節(jié)點(diǎn)。截面厚度較大，已經(jīng)不能用薄壁鋼管的角焊縫。要滿足承載力的要求，需要采用坡口全熔透焊縫。
[0007]《鋼管結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中7.1.1第2條規(guī)定“主管與支管或兩支管軸線之間的夾角不宜小于30° ”，而實(shí)際當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不可避免地使用小于三十度的小角度桿件時(shí)，對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和施工造成較大的困難。
[0008]“廣州西塔巨型斜交網(wǎng)格平面相貫節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究”一文提出了一種小角度的管件交叉節(jié)點(diǎn)相貫節(jié)點(diǎn)，它利用豎向橢圓拉板和橫向的環(huán)形加強(qiáng)板實(shí)現(xiàn)該相貫節(jié)點(diǎn)的制作，但這屬于外加勁的方法，無(wú)法滿足某些建筑設(shè)計(jì)中對(duì)外觀的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在克服【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相貫節(jié)點(diǎn)及其制作方法。本發(fā)明外部不需要增加環(huán)形加勁肋，使節(jié)點(diǎn)外觀簡(jiǎn)潔，對(duì)節(jié)點(diǎn)有外觀要求的節(jié)點(diǎn)特別適用。
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明一種小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相貫節(jié)點(diǎn)，它包括夾持在交叉的鋼管混混凝土柱的交叉點(diǎn)之間，橢圓連接板及和橢圓連接板垂直焊接在一起的由兩個(gè)半環(huán)形連接板形成的環(huán)形連接板，分別將交叉處的左側(cè)和右側(cè)，上半部和下半部連接在一起，所述鋼管混凝土柱在連接位置的鋼管壁和鋼管本體均斷開(kāi)成為弧形板；所述環(huán)形連接板的上方和下方各自設(shè)有環(huán)繞橢圓連接板的環(huán)形加強(qiáng)板，兩個(gè)環(huán)形加強(qiáng)板和環(huán)形連接板之間設(shè)有分布在環(huán)形上的豎向加勁肋，所述弧形板圍繞環(huán)形連接板并和環(huán)形連接板、環(huán)形加強(qiáng)板及豎向加勁肋焊接連接，所述各處焊接連接主要采用坡口全熔透焊縫。
[0011]所述的一種小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相關(guān)節(jié)點(diǎn)，所述弧形板外壁之間焊接連接牛腿。
[0012]所述的一種小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相關(guān)節(jié)點(diǎn)，所述豎向加勁肋同環(huán)形連接板、環(huán)形加強(qiáng)板、弧形板之間采用角焊縫。
[0013]所述的一種小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相關(guān)節(jié)點(diǎn)，所述弧形板和鋼管本體之間采用對(duì)接焊縫。
[0014]所述任一小角度交叉鋼管混凝土柱內(nèi)加勁相貫節(jié)點(diǎn)的制作方法，包括:
步驟一，半環(huán)形連接板與橢圓形連接板焊接，設(shè)圓鋼管外直徑D，圓鋼管壁厚t，兩鋼管柱交角ct，則橢圓板厚度為2t,橢圓板長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為D/sin(a/2)+t.cot a ,橢圓板短軸長(zhǎng)度為D ；2個(gè)半環(huán)形連接板厚度(1.2 一 2)t，半環(huán)形連接板外徑為D，內(nèi)徑為(0.2 一 0.5)D;半環(huán)形連接板與橢圓形焊接采用坡口全熔透焊縫；
步驟二，圓鋼管柱與橢圓連接板及半環(huán)形連接板焊接；圓鋼管與橢圓連接板及半環(huán)形連接板的焊接分為二個(gè)部分:先焊接靠近半環(huán)形連接板部分的圓鋼管，假定外部牛腿高度H，則此部分圓鋼管長(zhǎng)度取H/C0S(a /2) + Λ，Λ取0.1 — 0.2m，然后圓鋼管與橢圓連接板及半環(huán)形連接板焊接采用坡口全熔透焊縫。
[0015]步驟三，環(huán)形內(nèi)加勁板與橢圓形連接板的焊接及圓鋼管內(nèi)壁的焊接；環(huán)形內(nèi)加勁板直徑為D-2t，內(nèi)徑為(0.2 — 0.5) D ;環(huán)形內(nèi)加勁板與外部牛腿翼緣位置對(duì)應(yīng)；焊縫采用坡口全熔透焊縫；
步驟四，環(huán)形內(nèi)加勁板與半環(huán)形連接板之間的豎向加勁肋焊接，環(huán)形內(nèi)加勁板與半環(huán)形連接板直徑均勻布置2 — 3塊豎向加勁肋，豎向加勁肋的寬度等同環(huán)形內(nèi)加勁板的環(huán)板寬度；豎向加勁肋與環(huán)形內(nèi)加勁板，半環(huán)形連接板以及圓鋼管內(nèi)壁采用角焊縫焊接；
步驟五，圓鋼管柱剩余部分與橢圓連接板的焊接以及圓鋼管柱的拼接焊接；
步驟六，牛腿與圓鋼管柱的焊接，焊接采用坡口全熔透焊縫；
按照上述步驟，節(jié)點(diǎn)即加工完成；
到現(xiàn)場(chǎng)只需要相應(yīng)位置進(jìn)行圓鋼管柱拼接及牛腿與梁的拼接即可。
[0016]本發(fā)明利用橢圓形連接板及半環(huán)形連接板將圓鋼管連到一起，利用內(nèi)部環(huán)形加勁對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)，可承受軸力及彎矩；節(jié)點(diǎn)處鋼管壁厚大于非節(jié)點(diǎn)處鋼管壁厚，橢圓連接板的厚度為2倍鋼管壁厚，節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土強(qiáng)度比非節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土強(qiáng)度高?？梢詫?shí)現(xiàn)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件“的設(shè)計(jì)原則。所述節(jié)點(diǎn)采用鋼管內(nèi)部加勁肋，梁柱連接只需通過(guò)牛腿拼接，節(jié)點(diǎn)連接合理，同時(shí)節(jié)點(diǎn)外表面沒(méi)有加勁肋，對(duì)于外露式交叉式鋼管混凝土柱，可以實(shí)現(xiàn)較好的建筑外觀效果。節(jié)點(diǎn)加工在工廠進(jìn)行，所有的部件都采用焊接?，F(xiàn)場(chǎng)只需要牛腿的以及鋼管柱的拼接，減小了現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量，保證了焊接質(zhì)量。本發(fā)明適用于交叉鋼管混凝土夾角較小的情況，夾角在5° — 30°都可以采用。本發(fā)明節(jié)點(diǎn)采用內(nèi)加勁，在節(jié)點(diǎn)域內(nèi)通過(guò)設(shè)置多道內(nèi)加勁，保證節(jié)點(diǎn)受力安全可靠，外部不需要增加環(huán)形加勁肋，使節(jié)點(diǎn)外觀簡(jiǎn)潔，對(duì)節(jié)點(diǎn)有外觀要求的節(jié)點(diǎn)特別適用。本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)可在工廠制作，效率高，有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明的外觀示意圖；
圖2為本發(fā)明的分解示意圖；
圖3為環(huán)形加強(qiáng)板和豎向加強(qiáng)