H型钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点及制备方法
技术领域
本发明属于H型钢梁连接及制备技术领域，涉及一种H型钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点及制备方法。
背景技术
钢结构广泛应用于建筑结构领域，特别是高层、大跨结构。钢材有强度高、韧性强的材料优势，材料内部组织结构均匀,近于各向同性匀质体，使其在实际中的工作性能比较符合计算理论，有较高的可靠性。同时，钢结构是工业化程度最高的结构形式之一。钢结构制造安装机械化程度高，便于在工厂制造、工地拼装，工厂机械化制造成品精度高、生产效率高，工地拼装速度快、工期短。H型钢根据不同用途合理分配截面尺寸的高宽比，具有优良的力学性能和优越的使用性能。H型钢塑性和柔韧性好，结构稳定性高，适用于承受振动和冲击载荷大的建筑结构，抗自然灾害能力强，特别适用于一些多地震发生带的建筑结构。但受H型钢H形截面所限，H型钢梁-柱节点有强轴和弱轴之分，弱轴方向不仅在安装中存在较大困难，弱轴方向节点刚度和承载力也明显低于强轴方向节点。为解决上述问题，一种同时适合H型钢梁-柱强、弱轴方向的节点十分必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能同时方便强轴和弱轴方向梁的连接，又具有良好力学性能的梁-柱连接内嵌连接件端板节点及制备方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点，包括H型钢柱内嵌连接件端板节点，H型钢柱强轴方向设有强轴方向H型钢梁与端板组合体，强轴方向H型钢梁与端板固定连接，H型钢柱弱轴方向设置有内嵌连接件，内嵌连接件与弱轴方向H型钢梁固定连接，所述内嵌连接件空腔内下部设置有底板，所述内嵌连接件及底板围成的空间内填充有灌浆料。所述内嵌连接件由U形板、T形组合体连接组成，所述U形板为一块整板弯折而成，分为U形板侧壁及U形板背板两个区域，弯折处为圆角。所述T形组合体由面板与加劲板连接形成，所述面板（24）低于U形板（23）的高度，高于弱轴方向H型钢梁（4），所述U形板侧壁上开设有侧板螺栓孔，所述U形板背板上开设有背板螺栓孔，所述背板螺栓孔双排布置并以加劲板为对称轴对称。所述内嵌连接件嵌入H型钢柱腹板及H型钢柱翼缘围成的U形凹槽内，面板外立面与H型钢柱翼缘外缘平齐，所述面板与弱轴方向H型钢梁翼缘、弱轴方向H型钢梁腹板连接，所述加劲板与弱轴方向H型钢梁腹板位置对应。所述端板垂直连接于强轴方向H型钢梁端部，所述端板上设置有端板螺栓孔，所述H型钢柱腹板上设置有双排布置的H型钢柱腹板螺栓孔，所述H型钢柱翼缘上设置有双排布置的H型钢柱翼缘螺栓孔。所述内嵌连接件通过高强螺栓与H型钢柱腹板固定连接，所述强轴方向H型钢梁通过端板由高强螺栓与所述H型钢柱、内嵌连接件固定连接。所述底板为两块，以加劲板为对称轴对称布置，位置应不低于最底部的侧板螺栓孔，且不高于偏下的弱轴方向H型钢梁翼缘。
所述H型钢梁或H型钢柱为连接或热轧H型钢。
所述高强螺栓为大六角高强螺栓或扭剪型高强螺栓。
本发明还提供了一种H型钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，弯折钢板形成所述U形板并开设螺栓孔：弯折钢板形成U形板，使U形板在转角处形成圆角，在U形板侧壁上开设侧板螺栓孔，在U形板背板上开设背板螺栓孔；
步骤2，在所述U形板上连接底板：在内嵌连接件下部的侧板螺栓孔上方附近位置连接底板，底板与U形板相互垂直；
步骤3，在所述面板竖向中线处连接加劲板：将加劲板连接在面板竖向中线位置，二者形成T形组合体；
步骤4，在所述U形板上连接T形组合体：将所述T形组合体嵌入所述U形板内，面板端部与U形板侧壁内侧连接，加劲板端部与U形板立面内壁连接，连接从加劲板外端向中点延伸，在施焊空间允许的情况下，应尽量使焊缝趋近于接触边中点位置，以避免焊缝长度不足带来的连接强度不足；
步骤5，在所述面板上连接弱轴方向H型钢梁：将接弱轴方向H型钢梁垂直连接在面板上，弱轴方向H型钢梁腹板与加劲板位置对应；
步骤6，在所述强轴方向H型钢梁上连接端板并开设螺栓孔：将强轴方向H型钢梁端部垂直连接于端板上，在端板上开设端板螺栓孔，端板螺栓孔双排布置且以端板竖向中线为对称轴对称；
步骤7，固定所述内嵌连接件及连接所述弱轴方向H型钢梁、强轴方向H型钢梁：高强螺栓依次穿过所述其中一个内嵌连接件的背板螺栓孔、H型钢柱腹板螺栓孔、另一个内嵌连接件的背板螺栓孔将内嵌连接件与H型钢柱固定，高强螺栓依次穿过所述侧板螺栓孔、H型钢柱翼缘螺栓孔、端板螺栓孔将内嵌连接件、H型钢柱、端板及强轴方向H型钢梁固定。
步骤8，填充灌浆料：将所述灌浆料填充于内嵌连接件、底板围成的长方体区域内，使灌浆料上缘与面板上缘平齐。
比较现有的H型钢梁-柱节点，本发明具有以下优点：
一，内嵌连接件可同时满足强轴方向和弱轴方向梁的连接，施焊作业可全部在地面完成，高空安装作业全部为栓接，可有效保证安装质量；
二，内嵌连接件既是节点连接件，又是节点补强件，可有效补强节点域强度，提高节点力学性能。
三，内嵌连接件中灌浆料可进一步提高节点区承载力，增强节点抗震性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明节点连接的结构示意图。
图3为本发明内嵌连接件与弱轴方向H型钢梁组合体的结构示意图。
图4为图3的主视示意图。
图5为本发明H型钢柱的结构示意图。
图6为本发明强轴方向H型钢梁与端板组合体的结构示意图。
图中：1—H型钢柱；11—H型钢柱腹板；12—H型钢柱翼缘；13—H型钢柱腹板螺栓孔；14—H型钢柱翼缘螺栓孔；2—内嵌连接件；21—底板；22—灌浆料；23—U形板；24—面板；25—U形板侧壁；26—加劲板；27—侧壁螺栓孔；28—U形板背板；29—背板螺栓孔；3—强轴方向H型钢梁；31—强轴方向H型钢梁翼缘；32—强轴方向H型钢梁腹板；4—弱轴方向H型钢梁；41—弱轴方向H型钢梁翼缘；42—弱轴方向H型钢梁腹板；5—端板；51—端板螺栓孔；6—高强螺栓。
具体实施方式
如图1~图6中，一种H型钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点的制备方法，H型钢柱1由H型钢柱腹板11及H型钢柱翼缘12构成，强轴方向H型钢梁3由强轴方向H型钢梁翼缘31及强轴方向H型钢梁腹板32构成，弱轴方向H型钢梁4由弱轴方向H型钢梁翼缘41及强轴方向H型钢梁腹板42构成。在H型钢柱腹板11及H型钢柱翼缘12组成的U形空间内固定有内嵌连接件2。
内嵌连接件2由U形板23、T形组合体连接组成。U形板23为一块整板弯折而成，分为U形板侧壁25及U形板背板28两个区域，弯折处为圆角。
T形组合体由面板24与加劲板26垂直连接形成，面板（24）低于U形板（23）的高度，高于弱轴方向H型钢梁（4）。
U形板侧壁25上开设有单列布置的侧板螺栓孔27，U形板背板28上开设有背板螺栓孔29，背板螺栓孔29双排布置并以加劲板26为对称轴对称。U形板23及T形组合体连接形成内嵌连接件2。
内嵌连接件的面板横向中线与U形板23的横向中线重合，面板24外立面与H型钢柱翼缘12外缘平齐。内嵌连接件2腔体下部连接有底板21，底板21为两块，以加劲板26为对称轴对称布置，位置应不低于最底部的侧板螺栓孔27，且不高于偏下的弱轴方向H型钢梁翼缘42。
面板24正中连接有弱轴方向H型钢梁4，二者相互垂直，加劲板26与弱轴方向H型钢梁腹板42对应。
H型钢柱翼缘12上设置有双排H型钢柱螺栓孔14，以H型钢柱腹板11为对称轴对称布置。H型钢柱腹板11上设置有双排布置的H型钢柱腹板螺栓孔13，以H型钢柱腹板11的竖向中线为对称轴对称布置。
端板5设有双排布置的端板螺栓孔51，两排螺栓孔51以端板的竖向中线为对称轴对称设置。
内嵌连接件2通过高强螺栓6与H型钢柱腹板11固定连接，强轴方向H型钢梁3通过端板5由高强螺栓6与H型钢柱1、内嵌连接件2固定连接。
上述H型钢梁-柱连接内嵌连接件端板节点的具体制备方法包括以下步骤：
步骤1，弯折钢板形成U形板23并开设螺栓孔：弯折整张钢板形成U形板23，使U形板23在转角处形成圆角，在U形板侧壁25上开设侧板螺栓孔27，在U形板背板28上开设背板螺栓孔29；
步骤2，在U形板23上连接底板21：在内嵌连接件下部的侧板螺栓孔27上方附近位置连接底板21，底板21为两块，以U形板23的竖向中线为对称轴对称布置，且均与U形板23相互垂直；
步骤3，在面板24竖向中线处连接加劲板26：将加劲板26连接在面板24竖向中线位置，二者形成T形组合体；
步骤4，在U形板23上连接T形组合体：将T形组合体嵌入U形板23内，面板24端部与U形板侧壁25内侧连接，加劲板26端部与U形板23立面内壁连接，连接从加劲板26外端向中点延伸，在施焊空间允许的情况下，应尽量使焊缝趋近于接触边中点位置，以避免焊缝长度不足带来的连接强度不足；
步骤5，在面板24上连接弱轴方向H型钢梁4：将接弱轴方向H型钢梁4垂直连接在面板24上，弱轴方向H型钢梁腹板42与加劲板26位置对应；
步骤6，在强轴方向H型钢梁3上连接端板5并开设螺栓孔：将强轴方向H型钢梁3端部垂直连接于端板5上，H型钢梁3截面形心与端板5正面形心重合且二者竖向中线重合，在端板5上开设端板螺栓孔51，端板螺栓孔51双排布置且以端板竖向中线为对称轴对称；
步骤7，固定内嵌连接件2及连接弱轴方向H型钢梁4、强轴方向H型钢梁3：高强螺栓6依次穿过其中一个内嵌连接件的背板螺栓孔29、H型钢柱腹板螺栓孔13、另一个内嵌连接件的背板螺栓孔29将内嵌连接件2与H型钢柱1固定，高强螺栓6依次穿过侧板螺栓孔27、H型钢柱翼缘螺栓孔14、端板螺栓孔51将内嵌连接件2、H型钢柱1、端板5及强轴方向H型钢梁3固定。
步骤8，填充灌浆料22：将灌浆料22填充于内嵌连接件2、底板21围成的长方体区域内，使灌浆料22上缘与面板24上缘平齐。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。
