一种施加预应力的钢结构连接装置.pdf

本发明公开了一种施加预应力的钢结构连接装置，该装置由预应力拉杆副、组合节点板、抗剪键、钢柱以及钢梁组成。钢梁以腹板竖直方向放置在以腹板沿钢梁长度方向安置的钢柱上端；组合节点板固定连接在钢柱上端头的两翼缘外侧；预应力拉杆副穿过钢梁上、下翼缘以及组合节点板开设的孔，一端连接在钢梁的上翼缘，另一端连接在组合节点板上；抗剪键既与钢柱的腹板连接，又与钢梁下翼缘连接。安装时先安装预应力拉杆副，然后施加预应力，最后安装抗剪键。采用成对设置的预应力钢拉杆抗弯，抗剪键抗剪，构造清晰，施工便利，节省材料，尤其适用于单层轻钢结构。

1、  一种施加预应力的钢结构连接装置，由预应力拉杆副(1)、组合节点板(2)、抗剪键(3)、钢柱(4)以及钢梁(5)组成，其特征在于：所述钢梁(5)以腹板竖直方向放置在以腹板沿钢梁(5)长度方向安置的钢柱(4)上端；所述组合节点板(2)固定连接在钢柱(4)上端部的两翼缘外侧；所述预应力拉杆副(1)穿过钢梁(5)上、下翼缘以及组合节点板(2)各自开设的孔，一端连接在钢梁(5)的上翼缘，另一端连接在组合节点板(2)上；所述抗剪键(3)既与钢柱(4)的腹板连接，又与钢梁(5)的下翼缘连接。

2、  根据权利要求1所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的预应力拉杆副(1)由两头设置有螺纹的两根钢拉杆(11)通过正反扣套筒(12)连接成为一体。

3、  根据权利要求1或2所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的钢拉杆(11)采用高强圆钢。

4、  根据权利要求1或2所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的预应力拉杆副(1)为成对设置。

5、  根据权利要求1所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的钢柱(4)及钢梁(5)均为焊接H型钢、工字型钢、矩形钢管中的任一种。

6、  根据权利要求1所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的组合节点板(2)由三块钢板组成，其中为直角三角形的两块钢板的直角边与为矩形的一块钢板成T形焊接成整体。

7、  根据权利要求1所述的一种施加预应力的钢结构连接装置，其特征是：所述的抗剪键(3)为矩形钢板，其一边焊接固定在钢梁(5)下翼缘，再通过螺栓副(6)将抗剪键(3)与钢柱(4)的腹板连接。

一种施加预应力的钢结构连接装置
技术领域
本发明属于建筑钢结构构件连接技术领域，更具体地说，是涉及一种施加预应力的钢结构连接装置。
背景技术
钢结构广泛应用于各种建筑物，为绿色结构，国家鼓励积极推广应用。目前，工程上钢结构节点连接形式比较单一，多采用栓焊混合或高强螺栓连接形式，两者都需要厚度远大于构件板材厚度的端板，焊缝或螺栓耗费较多，施工相对繁杂，因此连接节点费用占据总工程造价的相当比例。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有钢结构连接技术中存在的不足，降低节点用料，使钢结构施工快速、便捷的特点能充分发挥，同时丰富钢结构节点连接形式，而提供一种施加预应力的钢结构连接装置。
为了实现上述目的，本发明的一种施加预应力的钢结构连接装置，由预应力拉杆副1、组合节点板2、抗剪键3、钢柱4以及钢梁5组成。所述钢梁5以腹板竖直方向放置在以腹板沿钢梁5长度方向安置的钢柱4上端；所述组合节点板2固定连接在钢柱4上端头的两翼缘外侧；所述预应力拉杆副1穿过钢梁5上、下翼缘以及组合节点板2开设的孔，一端连接在钢梁5的上翼缘，另一端连接在组合节点板2上；抗剪键3既与钢柱4的腹板连接，又与钢梁5下翼缘连接。
上述所述的预应力拉杆副1由两头设置有螺纹的两段钢拉杆11通过正反扣套筒12连接成为一体，钢拉杆11为高强圆钢。预应力拉杆副1成对设置。
上述所述的钢柱4及钢梁5均为焊接H型钢、工字型钢、矩形钢管中的任一种；钢梁5为连续构件。
上述所述的组合节点板2由三块钢板组成，一块钢板呈矩形，另两块钢板呈直角三角形，它们的直角边与矩形钢板T形焊接成整体。组合节点板2的三块钢板都与钢柱4的翼缘焊接。
上述所述的抗剪键3为矩形钢板，其一边焊接在钢梁5下翼缘，再通过螺栓副6将抗剪键3与钢柱4的腹板连接。
钢结构安装时，钢梁与柱头尽可能靠近，考虑施工精度，可以预留1～2mm缝隙。节点安装时，先安装预应力拉杆副1，然后旋转正反扣套筒12施加预应力，套筒旋转圈数由施加的预应力大小确定，确保被连接构件紧密接触，最后安装抗剪键3。
本发明的一种施加预应力的钢结构连接装置具有以下突出优点和有益效果：
1.节点安装快捷、节省材料。传统钢结构节点需要借助较厚的端板，端板与构件高强螺栓连接或焊接，施工复杂，特别是耗费很多材料。施加预应力的钢结构连接装置，则大大简化了安装程序，仅需旋转正反扣套筒，即完成抗弯连接，抗剪键的焊接或栓接要求相对较低，操作简单。
2.优化构件内力分布。通过被连接的构件之间预留适当缝隙，旋转正反扣套筒给高强圆钢施加预应力，迫使被连接构件预变形，在构件中产生预应力，该预应力可以削减外部荷载在构件中产生的峰值应力，达到优化构件内力分布的目的。
3.本发明以成对设置的预应力钢拉杆抗弯，以抗剪键抗剪，构造简单，受力机理清晰，可以用于梁柱连接，也可以用于构件拼接，特别适用于单层轻钢结构。
附图说明
图1为本发明用于构件连接示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为预应力拉杆副；
图4为本发明用于构件拼接示意图；
图5为图4的俯视图；
图6为本发明应用实例。
图中，1-预应力拉杆副；11-钢拉杆；12-正反扣套筒；13-连接副；
2-组合节点板；3-抗剪键；4-钢柱；5-钢梁；6-螺栓副。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种施加预应力的钢结构连接装置可应用于如图6所示C节点的梁柱连接，C节点处梁为连续构件。
图6所示的单层轻钢门式刚架，其梁、柱为焊接H型钢，梁腹板竖向放置，柱的腹板沿梁长方向放置。
如图1、图2及图3所示，本发明由预应力拉杆副1、组合节点板2、抗剪键3、钢柱4以及钢梁5组成。
预应力拉杆副1由两头设置有螺纹的两段钢拉杆11通过正反扣套筒12连接成为一体，钢拉杆11为高强圆钢。
组合节点板2为三块钢板组成，一块为矩形钢板，另两块为直角三角形钢板，它们的直角边与矩形钢板T形焊接成整体。组合节点板2焊接在钢柱4端头的翼缘外侧。
预应力拉杆副1穿过钢梁5上、下翼缘以及组合节点板2开设的孔，一端通过连接副13连接在钢梁5的上翼缘，另一端通过连接副13连接在组合节点板2上。预应力拉杆副1成对设置。
抗剪键3为矩形钢板，其一条长边焊接在钢梁5下翼缘，再通过螺栓副6将抗剪键3与钢柱4的腹板连接。
钢结构安装时，图6中C节点处的梁与柱预留2mm空隙，节点安装时，先安装预应力拉杆副1，然后旋转正反扣套筒12，施加预应力，确保钢梁与钢柱紧密接触，套筒旋转圈数由设计的预应力大小确定，最后安装抗剪键3。
实施例2
图4、图5所示连接装置适用于如图6中B节点所示的构件拼接节点，为本发明的一种特例。图6所示的单层轻钢门式刚架，其梁为焊接H型钢，梁腹板竖向放置。
如图3、图4及图5所示，本发明应用于构件拼接的特例，由预应力拉杆副1、组合节点板2、抗剪键3以及钢梁5组成。
预应力拉杆副1由两头设置有螺纹的两段钢拉杆11通过正反扣套筒12连接成为一体，钢拉杆11为高强圆钢。
组合节点板2为三块钢板组成，一块为矩形钢板，另两块为直角三角形钢板，它们的直角边与矩形钢板T形焊接成整体，组合节点板2焊接在钢梁5的上下翼缘外侧。
预应力拉杆副1穿过组合节点板2开设的孔，并通过连接副13连接在组合节点板2上。预应力拉杆副1成对设置。
抗剪键3为矩形钢板，通过螺栓幅6将抗剪键3与钢梁5的腹板连接。
以上结合附图对本发明的较佳实施例进行了详细描述，但本技术领域中的普通技术人员可以认识到，前述实施例只是为了说明本发明的结构特点和优点，而非限定本发明，所以根据本发明构思所作的变化或变型，都应属于本发明权利要求书限定的范围内。