一种圆管柱与H型梁的连接结构技术领域
本发明涉及一种圆管柱与H型梁的连接结构。适用于海上升压站主体钢结
构梁柱之间的焊接连接。
背景技术
大型钢结构建筑的梁、柱都采用钢结构，钢柱的截面一般有H型、圆管型
等，而钢梁的截面大多为H型。圆管型截面钢柱，就是采用一根焊接钢管或无
缝钢管作为柱子结构，圆管型截面由于其各向对称且截面惯性矩大，作为受压
结构其截面型式较为理想，因此海上升压站主要钢结构柱一般采用圆管型截面
柱。但与H型截面柱不同，圆管截面因为没有明确的腹板和翼缘，因此圆管截
面柱与H型截面梁之间的连接较为复杂。
在梁与柱的节点附近，梁端的内力主要表现为弯矩和剪力，梁、柱之间连
接节点的主要作用是将梁端的弯矩、剪力有效的传递给柱。梁端弯矩在梁截面
上主要表现为上、下翼缘水平方向的正应力(根据弯矩方向不同，分别表现为
拉应力或压应力)，梁端剪力在梁截面上主要表现为腹板竖向的剪应力。由于圆
管柱的方向是竖向的，竖向剪应力可由圆管柱任意位置的管壁承担，因此对于
剪应力可直接将腹板与管壁焊接；圆管柱与梁翼缘连接位置的管壁与正应力方
向垂直，这个位置的管壁不能直接承担正应力，而需要由连接板将正应力传递
至圆管柱两侧的管壁，由圆管柱两侧管壁承担正应力。因此，工程中需要找到
一种梁、柱连接的节点，能够顺利的将梁端弯矩和剪力传递给圆管柱。
另外，由于海上升压站运行期一直处于海洋环境中，其钢结构需要考虑耐
腐蚀性要求。其梁柱连接节点结构型式应尽量简单、减少或没有防腐死角，同
时要求施工简便、焊接方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种圆管柱与H型梁的连接结构，以期
满足梁柱结构受力要求，并应施工简便、防腐蚀性能好。
本发明所采用的技术方案是：圆管柱与H型梁的连接结构，具有竖直的圆
管柱和水平向的H型梁，其中H型梁的腹板与圆管柱轴线方向一致，H型梁的
两个翼缘与圆管柱轴线相垂直，其特征在于圆管柱与H型梁之间通过连接板连
接，连接板取代H型梁的部分翼缘并分别与圆管柱和H型梁相连接，H型梁的
腹板与圆管柱外壁连接。
上述连接结构的一种形式为：位于圆管柱两边的H型梁分别为梁Ⅰ和梁Ⅱ，
梁Ⅰ的高度大于梁Ⅱ的高度；所述连接板基本呈圆环板状，安装位置与梁Ⅰ的
翼缘相对应；梁Ⅰ的翼缘部分切除后与连接板连接，梁Ⅰ的腹板伸进上下两块
连接板之间并直接与圆管柱外壁连接；梁Ⅱ上面的翼缘与连接板连接，梁Ⅱ的
腹板通过一块过渡腹板与圆管柱连接，该过渡腹板的竖向尺寸由内向外逐渐缩
小直至与梁Ⅱ的腹板衔接，梁Ⅱ下面的翼缘经带坡度的过渡翼缘与连接板连接。
这种结构连接板的厚度等于或略大于梁Ⅰ的翼缘厚度，连接板的断面面积
等于或略大于梁Ⅰ的翼缘断面面积。所述过渡翼缘的坡度为1:3～1:5。
上述结构的另一种形式为：位于圆管柱两边的H型梁均为梁Ⅰ；所述连接
板为两边对称的平板，中间留出与圆管柱外壁相匹配的圆孔，连接板的安装位
置与梁Ⅰ的两个翼缘相对应；梁Ⅰ的翼缘部分切除后与连接板连接，梁Ⅰ的腹
板伸进上下两块连接板之间并在中轴线对接，在连接板中心、对称于梁Ⅰ的腹
板由两块半圆形柱拼接成圆管柱。
这种结构连接板的厚度等于或略大于梁Ⅰ的翼缘厚度，连接板的宽度尺寸
应大于圆管柱的外径。
本发明所有构件的连接均采用焊接。
本发明的有益效果是：
1、H型梁翼缘和圆管柱外壁之间采用连接板过渡，连接板将梁上(或下)
翼缘的拉(或压)应力传递到圆管柱的两侧，圆管柱两侧的管壁可以承受较大
的水平力，这样便可将梁弯矩顺利的传递给柱，且不会造成柱的局部变形，减
缓了节点处应力集中和金属疲劳现象。
2、将H型梁的上下翼缘割除后，将梁的腹板直接与柱外壁连接，这样的连
接保证梁的剪力直接传递给柱，也不会在梁端形成密集的焊缝，避免梁端焊缝
交叉，减缓了梁端应力集中和金属疲劳现象。
3、当柱两侧的H型梁高不一致时，连接板尺寸按照较高梁设置，较小梁则
采用过渡腹板、过渡翼缘与连接板连接，这样的过渡连接可将梁下翼缘的应力
顺畅的传递给连接板、再进一步传递给柱，避免了下翼缘处的应力集中和金属
疲劳现象。
4、所有节点构件之间的连接全部采用焊接，较螺栓连接更有利用防腐处理，
提高了节点承受动力荷载的性能和抗疲劳性能，使节点更适应海洋环境。
5、该发明结构简单、构件很少，没有多余的连接件、没有防腐死角，便于
海洋工程施工和防腐处理，结构的可靠性较高、耐久性较好。
6、当圆管柱断面尺寸较小时，将柱分为两个半圆与H型梁腹板焊接，使柱
的断面补完整，也不影响柱的受力性能。使得这种节点更具有通用性。
附图说明
图1是本发明实施例一的立面图。
图2是本发明实施例一的平面图。
图3是本发明实施例二的立面图。
图4是本发明实施例二的平面图。
具体实施方式
实施例一、
如图1、图2所示，本例适用于大直径圆管柱，包括竖直向的圆管柱1和柱
两边水平的H型梁，本例有梁Ⅰ2和梁Ⅱ3，梁Ⅰ2的高度大于梁Ⅱ3的高度。
柱与梁之间通过连接板4(即节点构件)来连接，本例的连接板4基本是一块圆
环板，两侧切成直线，连接板4的安装位置与较高的梁Ⅰ2的翼缘相一致，具体
做法是：将梁Ⅰ2的翼缘2-1部分切除后再与连接板4焊接(即连接板替代了部
分翼缘)，而梁Ⅰ的腹板2-2伸进上下两块连接板4之间并直接与圆管柱1的外
壁焊接。另一边，梁Ⅱ3上面的翼缘3-1与连接板4焊接，梁Ⅱ的腹板3-2先与
一块过渡腹板5焊接，过渡腹板再与圆管柱1焊接，该过渡腹板的竖向尺寸由
内(柱侧)向外逐渐缩小直至与梁Ⅱ的腹板3-2平滑衔接，梁Ⅱ下面的翼缘3-1
先与一块带坡度的过渡翼缘6焊接，过渡翼缘再与连接板4焊接。
本例中，连接板4的厚度应与梁Ⅰ的翼缘2-1厚度一致(等于或略大于)，
连接板4的断面面积(两侧的侧边之和)应与梁Ⅰ的翼缘2-1断面面积一致。
所述过渡腹板5的厚度应与梁Ⅱ腹板3-2厚度一致；过渡翼缘6的厚度分
别与梁Ⅱ下面的翼缘3-1及连接板4的厚度一致，过渡翼缘6的坡度为1:3～1:5。
实施例二、
如图3、图4所示，本例适用于小直径圆管柱，圆管柱1两边的H型梁均
为梁Ⅰ2(梁高相等)。所述连接板4为两边对称的平板(本例呈八边形)，中间
留出与圆管柱1外壁相匹配的圆孔，连接板4的安装位置与梁Ⅰ的两个翼缘2-1
相对应，具体做法是：将梁Ⅰ的翼缘2-1部分切除后与连接板4焊接，梁Ⅰ的
腹板2-2竖向伸进上下两块连接板4之间并在中轴线处对接焊牢，在连接板4
的中心、对称于腹板2-2两侧用两块半圆形柱1-1拼接焊接成完整的圆管柱1。
本例中，连接板4的厚度应与梁Ⅰ的翼缘2-1厚度相一致(等于或略大于)，
连接板4的宽度尺寸应大于圆管柱1的外径。
上述实施例中所有构件的连接均通过焊接连接，结构简单，有利于防腐处
理，更适应于海洋环境。
本发明只例举了柱两侧有梁的情况，若柱的一侧有梁或三、四侧有梁时，
因为圆管柱和节点的各向对称性，本发明结构也同样适用。