连接不同形状钢管柱的空心钢节点.pdf

本实用新型公开了一种多面体铸钢转换节点，由外形为数个多边形钢壁(5)的几何空间组成；铸钢节点几何构型采用的边数，与所连接柱子的几何边数相对应；铸钢节点上部端口截面与所连接的构件形状相对应；其节点下部端口处的截面形状与所连接的构件形状相对应；在多面体铸钢节点上端设置水平加劲肋(3)，其下端设置承担倾斜侧壁产生的水平分力的水平加劲肋(4)，在铸钢节点的纵向截面内设置提高铸钢件侧壁稳定性的纵向加劲肋(1)。本实用新型转换节点铸钢件根据铸钢节点与相邻上部多边形面构件等强的原则确定壁厚。在不同部位铸钢节点壁厚可以相应的变化。铸钢件与构件的焊接处设置槽口，保证了有效的连接和传递内力。

1、  一种连接不同形状钢管柱的空心钢节点，由外形为数个多边形钢壁(5)组成的几何空间；铸钢节点几何构型采用的边数，与所连接柱子的几何边数相对应；铸钢节点上部端口截面与所连接的构件形状相对应；其节点下部端口处的截面形状与所连接的构件形状相对应；其特征在于：
在所述的多面体空心钢节点所连接的柱子为上端柱截面尺寸小于下端柱的界面尺寸，且上端设置水平加劲肋(3)，其下端设置承担倾斜侧壁产生的水平分力的水平加劲肋(4)，在铸钢节点的纵向截面内设置提高铸钢件侧壁稳定性的纵向加劲肋(1)。

2、  根据权利要求1所述连接不同形状钢管柱的空心钢节点，其特征在于：所述的上端水平加劲肋(3)和下端水平加劲肋(4)设置有孔洞(2)。

3、  根据权利要求1所述连接不同形状钢管柱的空心钢节点，其特征在于：所述的钢壁(5)，壁间连接处均为倒角处理，铸钢件上端开口处同时设置水平焊缝和背部填充焊缝。铸钢件下部端口采用水平焊缝。

4、  根据权利要求1所述连接不同形状钢管柱的空心钢节点，其特征在于：一体浇铸完成。

连接不同形状钢管柱的空心钢节点
技术领域
本实用新型涉及一种建筑钢结构领域的应用的一种节点，特别涉及一种可以连接不同形状钢管柱的铸钢空心节点。
背景技术
铸钢节点设计在我国仍属起步阶段，与发达国家相比还有很大差距，特别是近几年来，随着结构跨度的增大、形式的增多、造型的复杂，该节点以其合理性与适用性越来越受到工程界的关注。空间钢结构节点设计中，我们会遇上诸如焊接空心球节点、螺栓球节点、圆钢管或箱型钢管相贯节点、焊接钢板节点等节点形式。但是随着新型结构体系的不断出现，使结构中构件与构件之间的节点连接方式日趋复杂，传统的钢管相贯节点和焊接球形节点等形式已不能适应现代钢结构的发展。为了使结构设计满足建筑造型的要求，提出了如何实现不同形状构件之间的合理过渡，实现不同截面转换时，节点除必须具有足够强的刚度，满足承载力的要求外还应尽量构造简单，形式美观。这就对采用什么样的节点形式提出了要求，传统的节点多为球形节点，球形节点不能很好的解决不同截面之间的转换问题。这就提出了多面体型的节点形式，多面体节点不仅可以解决截面转换的问题而且较为简单、美观。实现多面体转换节点可以采用两种形式，焊接和铸造。但是如果采用由多块钢板焊接而成的节点，将会不可避免地出现多条焊缝交汇的情况，为了避免大量板件之间焊缝的汇交，采用铸钢节点将会改善复杂节点的制作难、交汇焊缝的高残余应力等问题。而且铸钢节点有其独特的优越性能：铸钢节点在工厂内整体浇铸，相对于焊接节点与钢管相贯节点，可免去相贯线切割及重叠焊缝焊接引起的应力集中；铸钢节点具有灵活的适应性，节点设计自由度大，可根据建筑需要生产出具有复杂外形和内腔的节点；可按受力状况采用最合理的截面形状，从而改善节点的应力分布；不受节点位置、形状、尺寸的限制，既可用于结构中部节点，也可用于支座节点。铸钢节点可以做成实心、半空心和空心三种节点形式，因此具有良好适用性的铸钢节点形式越来越受到工程界的青睐。为了避免焊接节点存在的不足，采用多面体形空心铸钢节点实现不同形状截面的转换具有很好的适用性和合理性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，是实现不同多边形截面柱之间的转换，可以连接上下不同形状的钢管柱，并满足受力合理、加工方便、外形美观的要求。使其自成的节点稳定性和承载力高，大大节约材料。
为了达到上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型采用多面体外形结构，与上、下端主要受力的柱子连接部位为开口。节点铸钢件壁厚的确定主要依据铸钢节点与相邻上部多边形构件等强的原则。在不同部位铸钢节点壁厚可以相应的变化，以实现经济性、受力合理性。
前述的节点是由数个多边形钢壁5的几何空间组成；所述的铸钢节点几何构型采用的边数，与所连接柱子的几何边数相对应；所述铸钢节点上部端口截面与所连接的构件形状相对应；其节点下部端口处的截面形状与所连接的构件形状相对应；在所述的多面体铸钢节点上端设置水平加劲肋3，其下端设置承担倾斜侧壁产生的水平分力的水平加劲肋4，在铸钢节点的纵向截面内设置提高铸钢件侧壁稳定性的纵向加劲肋1。
前述的上端水平加劲肋3和下端水平加劲肋4设置有孔洞2。
前述的钢壁5，壁间连接处均为倒角处理，铸钢件上端开口处同时设置水平焊缝和背部填充焊缝。
本实用新型与现有技术相比，具有明显的优势和有益效果：
本实用新型可以避免众多的焊接节点集中在一起，简化节点形式。由于铸钢节点几何构型采用的边数，与所连接柱子的几何边数相对应；上部端口截面与所连接的构件形状相对应；其节点下部端口处的截面形状与所连接的构件形状相对应；保证了外观看起来美观、流畅。在铸钢节点上端设置水平加劲肋，其下端设置水平加劲肋，在纵向截面内设置纵向加劲肋，保证了节点的整体稳定性和刚度要求。本实用新型转换节点铸钢件根据铸钢节点与相邻上部多边形构件等强的原则确定壁厚。在不同部位铸钢节点壁厚可以相应的变化。满足了受力性能的要求并且可以减轻自重、节约钢材。铸钢件与构件的焊接处设置槽口，保证了有效的连接和传递内力。
附图说明
图1是多面体铸钢节点示意图；
图2是实用新型剖面示意图；
图3是图1中A-A剖面示意图；
图4是图1中B-B剖面示意图；
图5是图1中C-C剖面示意图。
图中：1-纵向加劲肋，2-孔洞，3-上端水平加劲肋，4-下端水平加劲肋，5-多面体铸钢壁。
具体实施方式
以下结合附图对铸钢节点构造的实施进一步详述：
请参阅图1所示，为多面体铸钢节点示意图；从图中可以看出，1为纵向加劲肋，2为孔洞，3为上端水平加劲肋，4为下端水平加劲肋，5为多面体铸钢壁。
图2为多面体铸钢节点的剖面示意图，图3为图1中A-A剖面示意图，图4为图1中B-B剖面示意图，图5为图1中C-C剖面示意图。
如图中所示，多面体铸钢转换节点，由外形为数个多边形钢壁5的几何空间组成；铸钢节点几何构型采用的边数，与所连接柱子的几何边数相对应；所述铸钢节点上部端口截面与所连接的构件形状相对应；其节点下部端口处的截面形状与所连接的构件形状相对应；在多面体铸钢节点上端设置水平加劲肋3，其下端设置承担倾斜侧壁产生的水平分力的水平加劲肋4，在铸钢节点的纵向截面内设置提高铸钢件侧壁稳定性的纵向加劲肋1。上端水平加劲肋3和下端水平加劲肋4设置有孔洞2。钢壁5，壁间连接处均为倒角处理，铸钢件上端开口处同时设置水平焊缝和背部填充焊缝。
铸钢节点的壁厚不宜过薄也不宜过厚，过薄不能保证钢液均匀平稳的进入腔内，过厚铸钢将会造成钢材的浪费。为了承担倾斜侧壁产生的水平分力故在多面体铸钢节点的上、下端部均设置水平加劲肋4，以保证侧壁的整体稳定性，提高铸钢节点的刚度。考虑到部分铸钢节点尺度较大，构件壁厚相对较薄，还应设置纵向加劲肋1，在设计纵向加劲肋1时除考虑节点构造特点与受力性能要求外，还应结合铸造工艺要求，保证钢水流动顺畅，内、外散热均匀，有效避免铸钢节点内部缺陷。
铸钢节点倾斜侧壁与垂直侧壁之间，节点内壁与外壁要采用倒角使得内力传递顺畅，避免应力集中的同时，还具有良好的外观效果。综合考虑铸造工程中的清渣要求以及现场焊接的要求，可分别在上、下端水平加劲肋处设置孔洞2。
铸钢件与相邻构件的连接是铸钢节点设计中的一个重要环节。由于应力度较高，构件钢材的强度应高于铸钢材料，故此铸钢件壁厚一般大于构件的壁厚。若将钢管与铸钢件直接焊接，势必在此处产生较大的焊接应力，为使高强材料与低强材料之间内力均匀传递，避免产生局部应力集中现象，所以在铸钢节点与钢管的焊接处要做焊接槽口。如果铸钢节点与钢管的壁厚相差不大时可以直接将铸钢壁厚平滑过渡到与钢管相当壁厚，如果铸钢壁厚与钢管相差较大时要在铸钢件上端接口同时设置水平焊缝与背部填充焊缝，以保证钢构件中的较高应力可以有效扩散为铸钢件中的较低应力。对于多面体铸钢件的下端口，由于应力较低，故铸钢件下端口与构件仅设置水平焊缝即可。