钢管与H型钢的交叉连接方法.pdf

本发明涉及一种钢管与H型钢的交叉连接方法。本发明是在钢结构建筑物的钢管柱与H型钢梁的交叉接点处，对钢管的管壁钻孔，在孔上设置内螺纹或者从孔中向外伸出螺栓，螺栓穿过用肋板加强过的角钢，将H型钢梁固定连接在钢管的外侧。本发明的优点在于：由于预先在钢管壁上形成内螺纹，避免了施工现场的焊接作业，减少因焊接缺陷而引发的质量事故以及因焊接火花引发的火灾；角钢因两侧设置肋板，可传递剪切力，H型钢的腹板和钢管之间可不需要连接；角钢与现行的L形角钢相比，抵抗水平拉力，压力的能力比抵抗垂直方向力更大；相互连接的钢板之间插入摩擦系数增大用的板后，可以减少螺栓的使用量，降低成本。

1、  一种钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在钢结构建筑物的钢管柱与H型钢梁的交叉接点处，对钢管的管壁钻孔，在孔上设置内螺纹或者从孔中向外伸出螺栓，螺栓穿过用肋板加强过的角钢，将H型钢梁固定连接在钢管的外侧。

2、  根据权利要求1所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在钢结构建筑物的边柱和H型钢梁的交叉接点处，通过对边柱钢管的管壁钻孔，在孔上设置内螺纹或者从管壁内侧向外伸出螺栓，然后通过用肋板加强过的可以固定在边柱钢管上的角钢，将H型钢梁固定连接在钢管的外侧。

3、  根据权利要求1或2所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：将螺母固定在钢板上形成内螺纹板，并在钢板上设置临时固定用孔，在钢管柱的管壁上设置与其对应的孔，将内螺纹板从钢管的端部用棒状工具使其往钢管内部移动，当钢板上的孔和钢管壁上的孔位置一致时，从钢管壁外部插入膨胀螺栓套，并往膨胀螺栓套内拧入螺栓，使膨胀螺栓套头部扩张开来固定住，这样内螺纹板就被固定在钢管内壁。

4、  根据权利要求1或2所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：将螺栓穿过钢板并将头部固定，将该钢板放在往钢管内移动用工具上，并保持螺栓不与管壁接触，当螺栓移动到与管壁上的螺栓孔对应位置时，从下方将在基板上固定有4只脚的托起用工具经开在管壁上的专用孔洞将上述钢板从往里移动用的工具上托起，并将该移动用工具从钢管内抽出，再将上述托起钢板的工具降下，使上述固定在钢板上的螺栓的螺杆从管壁上的螺栓孔穿出，并用螺母临时固定在钢管壁上。

5、  根据权利要求1或2所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在用肋板加强过的角钢与钢管和H型钢之间，放入经过防腐蚀处理的铝板，或者硬度是钢板的2.5倍以上而且表面经过凹凸处理的板。

6、  根据权利要求3所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在用肋板加强过的角钢与钢管和H型钢之间，放入经过防腐蚀处理的铝板，或者硬度是钢板的2.5倍以上而且表面经过凹凸处理的板。

7、  根据权利要求4所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在用肋板加强过的角钢与钢管和H型钢之间，放入经过防腐蚀处理的铝板，或者硬度是钢板的2.5倍以上而且表面经过凹凸处理的板。

8、  根据权利要求1或2所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在螺栓连接的钢板中的至少1枚中设置条形螺栓孔，在接触面外侧钢板和螺母之间设置弹簧垫圈或者用钢管裹紧的橡胶。

9、  根据权利要求3所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在螺栓连接的钢板中的至少1枚中设置条形螺栓孔，在接触面外侧钢板和螺母之间设置弹簧垫圈或者用钢管裹紧的橡胶。

10、  根据权利要求4所述的钢管与H型钢的交叉连接方法，其特征在于：在螺栓连接的钢板中的至少1枚中设置条形螺栓孔，在接触面外侧钢板和螺母之间设置弹簧垫圈或者用钢管裹紧的橡胶。

钢管与H型钢的交叉连接方法
技术领域
本发明涉及一种钢结构建筑物的柱梁接合部以及支撑部的钢管与H型钢的交叉连接方法。
技术背景
在钢管和H型钢的连接中，由于从钢管内部不能作业，一般主要是以焊接为主，但是焊接的可靠性受焊工的熟练程度影响，熟练焊工的不足可能会导致焊接的质量不稳定。
另外，由于钢板之间的摩擦系数比较小又会引起螺栓数量的上升，连接构件尺寸增大，造价上升。此外，采用T型构件进行这种交叉组合式连接的情况也有，这种情况下，拉伸刚度虽然比较大，因为接合部采用的是单面摩擦，所需要的螺栓数量较多，与之关联的连接构件尺寸也会增大，从而引起造价上升。
现在，广泛使用的例如钢结构建筑物的柱梁连接方法是，先在加工厂对柱焊接加劲肋板然后再焊接长度约1米的短梁，接点加工完成后运往施工现场，再在施工现场用高强螺栓对前述短梁和H型钢梁进行连接(参照日本专利文献1：特开2002-173978号公报)。
发明内容
本发明的目的在于：针对现行的钢管与H型钢的连接方法中存在的诸如质量不稳定、造价高以及现场施工困难的实际问题，提供一种新的钢管和H型钢的连接方法。
本发明的目地是这样实现的：本发明的钢管与H型钢的连接方法的要领是，在钢结构建筑物的柱梁组合式接点处，通过对钢管柱的管壁进行内螺纹处理，或者从管壁内侧向外伸出螺栓，然后通过用肋板加强过的角形钢使从钢管外部拧紧螺栓就可将两构件固定。
另外，钢结构建筑物的边柱与梁的组合式接点处，通过对钢管边柱的管壁进行内螺纹处理，或者从管壁内侧向外伸出螺栓，然后通过用肋板加强过的并可以固定在边柱侧面的角形钢使从钢管外部拧紧螺栓就可将两构件固定。
本发明的目的还可通过下列方式来实现：将螺母固定在钢板上形成内螺纹板，并在钢板的所定位置开临时固定用孔，同时在钢管柱的管壁的相应位置也一样开孔，将前述内螺纹板从钢管的端部用棒状工具使其往钢管内部移动，当钢板上的孔和钢管壁上的孔位置一致时，从钢管壁外部插入膨胀螺栓套，并往膨胀螺栓套内拧入螺栓，使膨胀螺栓套头部扩张开来，这样内螺纹板就被固定在钢管内壁。
将螺栓穿过钢板并将头部固定，将该钢板放在往钢管内移动用工具上，并保持螺栓不与管壁接触，当螺栓移动到与管壁上的螺栓孔对应位置时，从下方将在基板上固定有4只脚的托起用工具经开在管壁上的专用孔洞将上述钢板从往里移动用的工具上托起，并将该移动用工具从钢管内抽出，再将上述托起钢板的工具降下，使上述固定在钢板上的螺栓的螺杆从管壁上的螺栓孔穿出，并用螺母临时固定。
为了提高摩擦系数，在用螺栓进行连接的钢板之间，放入经过防腐蚀处理的铝板，或者硬度是钢板的2.5倍以上而且表面经过凹凸处理的板。
在螺栓连接的钢板中的至少1枚中设置条形螺栓孔以便螺栓滑动，在外侧钢板和螺母之间设置弹簧垫圈或者用钢管裹紧的橡胶后再拧紧螺栓，以便吸收能量。
本发明的优点在于：由于本发明是预先在钢管壁上形成内螺纹，必然减少甚至避免施工现场的焊接作业，大大减少了因焊接缺陷而引发的质量事故，减少或避免了因焊接火花引发的火灾。
由于角钢因两侧设置肋板，可传递剪切力，H型钢的腹板和钢管之间可不需要连接。另外，上述角钢与现行的L形角钢相比，抵抗水平拉力，压力的能力比抵抗垂直方向力更大，因此，不仅仅是钢管柱-H型钢梁的连接，而且H型钢柱-H型钢梁的连接，斜支撑的连接处均可使用。另外也可作为防止H型钢梁座屈用的肋板的代替品。
钢板之间插入摩擦系数增大用的板后，可以减少螺栓的使用量。
钢板外侧使用弹簧垫圈或者橡胶板加以固定后，可以使摩擦力保持稳定。
在连接钢板中设置条形螺栓孔，螺栓贯穿设置在摩擦面外侧的橡胶板后固定，这样，允许摩擦面滑动从而可以吸收振动能量，成为减振(震)耗能结构。
在钢管壁上形成内螺纹，或从管壁内侧向外伸出螺栓等还可以降低成本。
附图说明
图1是本发明涉及的一种用肋板加强过的角钢，其中：(A)是立面图，(B)是俯视图，(C)是A-A断面图。
图2是本发明涉及的一种用肋板加强过的角钢，其中：(A)是立面图，(B)是平面图，(C)是A-A断面图。
图3是本发明涉及实施例1的钢管的管壁设置内螺纹的方法，其中：(A)是固定方法说明图，(B)是螺母的断面图，(C)是螺母的俯视图，(D)是螺母与临时固定构件连在一起的俯视图。
图4是本发明涉及的实施例1的钢管的孔上设置内螺纹的方法。
图5是本发明涉及的实施例1实际使用的示意图。
图6是本发明涉及的实施例1的局部连接示意图。
图7是本发明涉及的实施例2的局部连接示意图。
图8是本发明实施例2中涉及的一种摩擦板结构示意图，其中：(A)是摩擦板的主视图，(B)是摩擦板的俯视图。
图9是本发明实施例2中涉及的另一种摩擦板结构示意图，其中：(A)是摩擦板的主视图，(B)是摩擦板的俯视图。
图10是本发明的其他实施例相关联的局部连接示意图，其中：(A)是立面图，(B)是俯视图。
图11是本发明涉及的实施例3的局部连接示意图。
图12是本发明实施例3涉及的一种橡胶板结构示意图，其中：(A)是剖视图，(B)是俯视图。
图13是本发明实施例3涉及的其他形式的橡胶板结构示意图，其中：(A)是剖视图，(B)是仰视图，(C)是另一种橡胶板的剖视图，(D)是与(C)对应的俯视图。
图14是本发明实施例4涉及的相关联的断面图，其中：(A)是钢管与H型钢连接前的示意图，(B)是钢管与H型钢连接后的示意图。
图15是本发明涉及的实施例5中钢管的管壁设置内螺纹的方法，其中：(A)是立面图，(B)是侧面图，(C)是装有螺栓和临时固定螺母后的侧面图。
图16是本发明涉及的实施例6中钢管的管壁设置内螺纹的方法，其中：(A)是立面图，(B)是侧面图，(C)是装有螺栓和临时固定螺母后的侧面图。
图17是在钢管的管壁上固定螺母板的方法的说明图，其中：(A)是第一步示意图，(B)是第二步示意图，(C)是第三步示意图。
图18是在钢管的管壁上固定螺母板的另一种方法的说明图，其中：(A)是第一步示意图，(B)是第二步示意图，(C)是第三步示意图。
图19在钢管的管壁用点焊固定螺母板的方法的说明图，其中：(A)是第一步示意图，(B)是第二步示意图，(C)是第三步示意图。
图20是在钢管上设置螺母的其他实施例，其中：(A)是立面图，(B)是侧面图。
图21是在钢管上设置螺母的其他实施例，其中：(A)是立面图，(B)是侧面图。
图22是在钢管上设置螺母的其他实施例，其中：(A)是立面图，(B)是侧面图。
图23是两种连接方式的比较，其中：(A)是目前常用的柱肋板接合方式，(B)是本发明的接合方式。
在上述各图中：1、1a、6，角钢；1b、3、4、5，肋板；2，底板；2a、2b、3a、3b、6a-6d，螺栓贯穿孔  7、9f、16b，螺母；7a、9e、15a、21a，螺纹孔；8，临时固定构件；8a，螺杆部；8b，固定杆；9、14b，钢管；9a、9b、16c，临时固定用孔；9c，螺栓孔；9d，托起用孔；10，H型钢；10a，翼缘；10b，条形孔；12、18，螺栓；12a，临时固定螺母；13，摩擦板；14，橡胶板；14a，橡胶；15、16，螺母板；16a，板；17，膨胀螺栓套；19，移动工具；20，脚；21，板。
具体实施方式
下面结合附图中例举的具体实施例对本发明作进一步的描述。
本发明涉及的实施例1中使用了如图1所示的角钢1。这种角钢，包括与一个连接对象连接的底板2，与另一个连接对象连接的竖板3，它们之间按照设计方案中规定的角度形成夹角(本实施例中夹角约为90度)，同时还设有维持所定角度并起加固作用的肋板4，5组成。前述底板2，竖板3，肋板4，5之间相互焊接固定，并在底板2，竖板3中开有螺栓贯穿孔2a，2b，3a，3b。
实施例1中使用的角钢1也可如图2中表示的那样，底板和竖板由一个构件弯曲而成，形成外侧留有部分曲面的角钢6，然后，作为侧板的肋板4，5再与之焊接，并同样开有螺栓贯穿孔6a-6d，这样，接合部有圆弧的情况也能对应。
图3和图4是关于在桩或者柱的管壁形成内螺纹的说明。如图3所示，在平放的角形钢管9的内螺纹形成用孔9a处，将结构如图中的(B)和(C)所表示的螺母7先与临时固定用构件8临时连接，临时固定用构件8上设有螺杆8a和固定杆8b，临时连接后的组件的俯视图如图中的(D)，临时连接后的组件可架设在所述平放的角形钢管9的内螺纹形成用孔9a处。图4对管壁形成内螺纹的过程作了进一步说明，如图所示，按步骤1，2的顺序，先在上述固定杆8b之间的空当处进行焊接，保证螺母7不会落下；再按步骤3将临时固定构件8从螺母7上拧下来；最后对余下来的部分进行焊接，使螺母7牢牢固定在角形钢管9的孔9a中。
经过上述步骤，就在钢管9的管壁的所定的位置形成了所要的螺母7。图5，图6就是将刚才加工完的钢管9运到施工现场，通过前面所述的角钢1，用螺栓对钢管9与H型钢10进行组装。在该H型钢10的翼缘10a的端部，设置有与选定的如图1或图2所示角钢1上的螺栓孔对应的螺栓孔。
采用上述H型钢10的翼缘10a的上下被所定的角钢1夹住，钢管9与所定的角钢1则通过从钢管外侧将螺栓12拧进上述钢管管壁内的螺母7的螺纹孔7a内进行连接。这样，就如图23所显示的那样，可以获得与现行的采用柱肋板的做法同样的刚度效果。
图7公开了本发明涉及的实施例2，本实施例中，在所定的角钢1和钢管9以及H型钢10的接触面之间，为了提高摩擦系数，插入经过在周围涂粘结剂进行过防腐蚀处理的铝板，或者硬度比是钢板的2.5倍以上而且表面经过凹凸处理的摩擦板。图8公开了采用一种在周围涂粘结剂进行过防腐蚀处理的铝板的摩擦板13。图9公开了一种表面经过凹凸处理的摩擦板13。在相互固定的钢板之间插入这样的摩擦板13，可以增大摩擦力，减少固定角钢1的螺栓数量，螺栓数量甚至可以减少一半。
图10(A)，(B)所表示的实施例是采用角钢1a进行组装的情况。边柱的钢管9和H型钢10形成2方向或者3方向连接时采用肋板1b可以与边柱9的壁面用螺栓连接的角钢1a。这样，边柱与H型钢10之间可通过同样的方法进行处理。
图11公开了本发明涉及的实施例3，本实施例中，即在H型钢10上开长形螺栓孔10b，使摩擦面可以滑动，同时在连接钢板外侧设置螺栓可以贯穿的弹簧垫圈或者用钢管裹紧的橡胶板14，最后螺母从最外侧拧紧。螺栓的拉力全部作用在橡胶板上。用钢管裹紧的橡胶板14如图12所示，圆柱形的橡胶14a嵌装在钢管14b中形成一体。图13(A)-(D)所示的橡胶板14是多层橡胶的实施例。采用上述方案，可以实现吸收振动能量的效果。
图14公开了本发明涉及的实施例4，本实施例中，螺母7不是一个一个焊接在钢管9的开孔上，而是如图14(A)所示在一块板上开螺纹孔15a形成螺母板15。临时固定构件8拧进螺纹孔15a，并通过它将螺母板15临时固定在开有大孔的钢管9上，再选择适当的位置先进行局部焊接，临时固定构件8取下来后，再对螺母板15的周边进行焊接。这样就在钢管9上形成了内螺纹部。然后，如图14(B)所示，用螺栓12，角钢1对钢管9和H型钢10进行连接。
图15公开了本发明涉及的实施例5，本实施例中，在板16a的所定位置焊接螺母16b形成螺母板16，并将它与钢管9进行焊接。另外，如同图(C)所示，将螺栓12和临时固定用螺母12a预先安装在板16a上，然后再将板16a焊接在钢管9的开孔上也可以。这样可以省掉螺母16b与板16a焊接的步骤。
图16公开了本发明涉及的实施例6，本实施例中，将上述螺母16b焊接在板16a的预定位置上，并将形成的螺母板16通过几处局部焊接固定在钢管9的内壁面上。并使钢管9上的螺栓孔与板16a上的螺栓孔位置一致。这样不需要对板16a进行全周焊接，可以节省时间。同时，如该图(C)所示，将螺栓12插入板16a并在螺栓头部进行焊接，然后再将螺栓插入钢管9的螺栓孔，再用临时固定螺母12a加以固定。这样不需要对钢管9和板16a进行焊接，可以简化步骤。
将前述附有螺母16b的螺母板16固定在钢管9内壁可通过如图17(A)所示的方法进行，在板16的适当位置开临时固定用孔16c，例如开4个孔；与孔16c相对应的钢管9相应位置上也开临时固定用孔9b；由于钢管深处手伸不进去，可以采用棒状工具将前述板16推进去。
如图17(B)所示，上述临时固定用孔16c移动到临时固定用孔9b的位置时，往孔内插入膨胀螺栓套17，再将螺栓18拧进膨胀螺栓套17，这时膨胀螺栓套17的前部横向扩张开来，将板16固定在钢管9内壁上。
将图16(C)所示，用临时固定螺母12a将固定有螺栓12的板16a固定在钢管9上的时候，可以采用图18所示的方法，如图18(A)所示：先将螺栓12通过4点焊接固定在板16a上，再在螺栓12之间插入比如是矩形的可用来移动物体的工具19，并将它托起。然后从钢管9的开口处移动到所定的位置。钢管9上开有螺栓孔9c和从下面可以将板16a托起用的孔9d。然后如图18(B)所示：当螺栓12移动到孔9c的位置时，从钢管9下面，将固定有4只脚20的基板的4只脚插入孔9d将板16a托起。使板16a从移动用工具19脱离，并将移动用工具19从钢管9抽出。然后，慢慢下降基板，使螺栓12插入螺栓孔9c。最后，如图18(C)所示：从钢管外侧用螺母12a将螺栓12临时固定。
另外如图19所示，将螺母板16在钢管9里面移动到螺栓孔上下位置一致时，采用点焊的方法将它固定在钢管内壁也可。
此外，如图20所示，在板21上直接开所要数量的螺纹孔21a，再将该板焊接在钢管9的开口上也可。或者，如图21所示，在钢管9的管壁上直接钻螺纹孔9e，或者如图22所示，如果可能的话，将螺母9f直接焊接在管壁内面也可以。不管用哪一种方法，都可简化步骤节约成本。