阅读说明：本技术 一种装配式箱形结构及其连接节点 (Assembly type box-shaped structure and connecting node thereof ) 是由 时靖 于 2021-10-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种装配式箱形结构及其连接节点,包括箱形结构、外翼缘、内翼缘、波纹腹板。本发明的外翼缘没有像H钢的那种平翼缘板的突出边缘,在受到正应力时不会产生边缘纤维的塑化,同时外翼缘是通过冷弯成型件,因冷弯强化作用,提高了材料的承载能力。本发明实现了全装配式结构,代替传统焊接梁柱结构。考虑到波形腹板的稳定性问题,对波纹腹板的两侧平面均进行了约束。通过螺栓而不是自攻螺钉进行连接,充分考虑到被连接件的孔径比螺栓外径大,在受到较大外力时,连接件会产生相对滑移而耗散掉一部分能量,外力不会在第一时间对螺栓产生剪切破坏。内、外翼缘之间的连接通过两端与端板焊接,中间部位开孔点焊的方式将内外翼缘板连成一体。(The invention discloses an assembled box-shaped structure and a connecting node thereof. The outer flange of the invention has no protruding edge of a flat flange plate like H steel, and the plasticizing of edge fiber can not be generated when the outer flange is subjected to positive stress, and the outer flange passes through a cold bending forming piece, so the bearing capacity of the material is improved due to the cold bending strengthening effect. The invention realizes a full-assembly structure and replaces the traditional welded beam-column structure. In consideration of the stability problem of the corrugated web, the planes on both sides of the corrugated web are restrained. The bolt is connected through the bolt instead of the self-tapping screw, the fact that the aperture ratio of the connected piece is large in the outer diameter of the bolt is fully considered, when the bolt is subjected to large external force, the connected piece can slide relatively to dissipate a part of energy, and the external force cannot shear and damage the bolt in the first time. The inner flange and the outer flange are connected through welding with the end plates at two ends, and the inner flange plate and the outer flange plate are connected into a whole in a mode of spot welding of holes at the middle part.)

一种装配式箱形结构及其连接节点

技术领域

本发明涉及波纹腹板相关技术领域，具体为一种装配式箱形结构及其连接节点。

背景技术

自从2016年国家宣布大力发展和推广装配式建筑以来，许多结构体系如雨后春笋般涌现，在诸多已公布的技术方案中，绝大多数仅提供了单一的技术方案，没有将该技术拓展到整个建筑中，如节点连接方式的简捷可靠上，以及在保证结构安全的情况下节约用钢量上。即使有所涉及，其节点也很难在实际应用中发挥作用，有甚者以为装配式就是所有节点全螺栓连接，造成设计与施工比传统的更加复杂，成本更高。为解决上述问题，本发明提出了一种装配式波纹腹板箱形结构及其连接节点，连接处多设计为开口型连接件，方便安装时梁可以插入其中施焊，并且对梁的长度精度要求不高；在节约原材料方面，采用波纹板具有高厚比较大的先天优势，其相对平腹板的高厚比增加了6倍，腹板可以做到1.5毫米薄，能节省25％以上的用钢量，经济效益明显。在构件制造上极少使用焊接，梁、柱从制作到连接设计，到安装均给出了较简捷可靠的解决方案。

本发明是根据集装箱的原理设计的一种装配式箱形结构的构件，在箱形结构的两侧各有一块波纹板做腹板，但是摒弃了传统的焊接形式，采用螺栓与翼缘板进行连接，而翼缘也不再是一张平板，采用冷弯的U形构造，避免了平翼缘板受力时的边缘纤维提前进入塑化阶段的缺陷。波纹腹板的高厚比能达到1/500，而平腹板的高厚比只能达到1/80，前者材料更薄稳定性更好，节省材料显著。

专利申请号为200920075109.6的专利公开的技术方案为波纹双腹板梁，平翼缘板与波纹腹板的顶部焊接而成，焊接区域产生的应力会造成材料强度的损失，并增加对环境有害气体排放，及焊接辐射对人体的损害，极大增加了设备的投入，同时，平翼缘板突出的外边缘在受到较大荷载时会先与结构产生纤维塑化，使结构出现局部失稳，进而发生全局失稳。

专利申请号为201810951102.X的专利公开了一种波纹腹板梁的螺栓连接方式，其采用L形连接件将波纹腹板与平翼缘板进行连接，波纹腹板有两个平行的平面，但其仅对一个平面进行了约束，对波纹的另一个平面没有设置约束，受力时结构容易失稳，而且，其平翼缘板的边缘纤维塑化问题同上述的专利一样存在缺陷。

如专利号为201811221795.3所公开的一种冷弯薄壁型钢波纹腹板组合梁，其通过自攻螺丝将波纹腹板与翼缘进行的连接，自攻螺钉将两个连接件通过同一螺纹进行连接时，两个连接件和螺钉是紧密配合的，三者之间没有过渡的间隙，当受力较大时，螺钉和连接件之间同时受力，连接件之间因为没有间隙不会产生滑移耗能，在地震设防较高地区极为不利，因为结构间相互滑移会产生较大阻尼，给建筑留有缓冲时间。本发明采用高强螺栓对波纹腹板的两侧平面均进行了约束，螺栓孔比螺栓直径大2毫米左右，当结构受到较大外力时，被连接件之间会先产生滑移耗能，再对螺栓产生剪应力，而最早的外力此时已被消耗掉一部分能量，所以螺栓受到的剪应力稍弱一些，对螺栓的保护及结构安全性更为有利。凡是如专利号为201811221795.3所公开的单腹板波纹梁，以及类似的单波纹腹板H梁，其任意处截面均为非对称结构，在CECS 291-2011波纹腹板钢结构技术规范中已经明确，其只能适用于厂房的抗风柱与主梁、多高层建筑的次梁，而不能作为多高层建筑的主梁。

为此，提出一种装配式箱形结构及其连接节点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式箱形结构及其连接节点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种装配式箱形结构及其连接节点，包括箱形结构、外翼缘、内翼缘、波纹腹板、内平板、外平板、檩条、X形加强肋、主梁连接件、加强板、端板、次梁连接件、U形轨道、开口垫圈；

所述箱形结构由外翼缘、内翼缘和波纹腹板拼装而成；

所述内翼缘为热轧槽钢，所述波纹腹板为梯形，其连接面为内平板和外平板均设有约束，且内平板和外平板的表面设置有孔，所述内翼缘与内平板通过螺栓固定连接，所述外翼缘与外平板通过螺栓固定连接；；

所述外翼缘通过冷弯成形；

所述箱形结构横向设置为承重梁，竖向设置为结构柱。

进一步地，所述箱形结构的一端设置有X形加强肋，所述X形加强肋交叉支撑在内翼缘内部，所述箱形结构的另一端设置有端板，一个结构柱的端板与另一个结构柱的端板通过螺栓固定连接，同时在两个结构柱相接处的外翼缘之间插入加强板，加强板的两边分别与两个结构柱焊接。

进一步地，在所述箱形结构内的空腔还可以灌注混凝土。

进一步地，所述X形加强肋外侧的外翼缘之间焊接有加强板。

进一步地，梁在结构柱的强轴方向连接时，在外翼缘的外平面焊有主梁连接件；

梁在结构柱的弱轴方向连接时，在结构柱的两个外翼缘1之间增加一块加强板，再在加强板外侧焊接主梁连接件。

进一步地，所述梁与结构柱通过主梁连接件连接；

梁与梁通过次梁连接件连接；

梁上的外翼缘通过螺栓和开口垫圈固定连接有U形轨道；

所述U形轨道内固定连接有檩条的一端，檩条的另一端与另一个U形轨道固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的外翼缘没有平翼缘板的突出边缘，不会产生边缘纤维的塑化，同时因冷弯强化作用，提高了结构的承载能力。

2.本发明的单个波纹腹板的两侧平板均进行了约束，其中被连接件的孔径比螺栓外径大，在受到较大外力时，连接件会产生相对滑移而耗散掉一部分能量，外力不会在第一时间对螺栓产生剪切破坏。

3.本发明的柱底脚采用X形加强肋内置于箱形结构的内腔，交叉支撑在内接翼缘之间，在外侧的外翼缘之间焊接加强板，必要时可灌注混凝土。该节点通过有限元分析，比外包混凝土柱脚的抗弯强度更好，因此不需要再在柱底板外焊接加强肋和做外包混凝土。

4.本发明通过增加一个开口垫圈将U形轨道固定在主梁两侧，檩条与梁顶齐平，因檩条上、下翼缘均已固定，稳定性好，不需要设置偶撑。

5.本发明采用对称的波纹腹板，任意截面均为对称截面，因此受力时不会发生扭转，可以替代单腹板的波纹梁、作为建筑的主梁使用。

6.本发明实现了全装配式结构，代替传统焊接梁柱结构。考虑到波形腹板的稳定性问题，对波纹腹板的两侧平面均进行了约束。通过螺栓而不是自攻螺钉进行连接，充分考虑到被连接件的孔径比螺栓外径大，在受到较大外力时，连接件会产生相对滑移而耗散掉一部分能量，外力不会在第一时间对螺栓产生剪切破坏。内、外翼缘之间的连接通过两端与端板焊接，中间部位开孔点焊的方式将内外翼缘板连成一体。

附图说明

图1为本发明箱形结构的剖视图；

图2为本发明侧视外观示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明波纹腹板的结构示意图；

图5为本发明波纹腹板上内平板和外平板的示意图；

图6为本发明用作结构柱的装配式箱形结构示意图；

图7为本发明用作结构柱与梁连接节点的装配式箱形结构示意图；

图8为本发明用作厂房的装配式箱形结构示意图；

图9为本发明图8中B处放大结构示意图。

图中；1、外翼缘；2、内翼缘；3、波纹腹板；4、内平板；5、外平板；6、檩条；7、X形加强肋；8、主梁连接件；9、加强板；10、端板；11、次梁连接件；12、U形轨道；13、开口垫圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种装配式箱形结构及其连接节点，如图1-9所示，包括箱形结构、外翼缘1、内翼缘2、波纹腹板3、内平板4、外平板5、檩条6、X形加强肋7、主梁连接件8、加强板9、端板10、次梁连接件11、U形轨道12、开口垫圈13；

所述箱形结构由外翼缘1、内翼缘2和波纹腹板3拼装而成；

所述内翼缘2为热轧槽钢，所述内翼缘2上设置有螺纹孔；所述波纹腹板3包括内平板4和外平板5，且内平板4和外平板5的表面均设置有孔，所述内翼缘2与波纹腹板3的内平板4通过螺栓固定连接，所述外翼缘1与波纹腹板3的外平板5通过螺栓固定连接；

所述外翼缘1通过冷弯成形；

所述箱形结构横向设置为承重梁，竖向设置为结构柱。

其中，所述箱形结构的一端设置有X形加强肋7，所述X形加强肋7交叉支撑在内翼缘2内部，所述箱形结构的另一端设置有端板10，一个结构柱的端板10与另一个结构柱的端板10通过螺栓固定连接，同时在两个结构柱相接处的外翼缘1之间插入加强板9，加强板9的两边分别与两个结构柱焊接。

其中，在所述箱形结构内的空腔还可以灌注混凝土。

其中，所述X形加强肋7外侧的外翼缘1之间焊接有加强板9。

其中，梁在结构柱的强轴方向连接时，在外翼缘1的外平面焊有主梁连接件8；

梁在结构柱的弱轴方向连接时，在结构柱的两个外翼缘1之间增加一块加强板9，再在加强板9外侧焊接主梁连接件8。

其中，所述梁与结构柱通过主梁连接件8连接；

主梁与次梁通过次梁连接件11连接；

梁上的外翼缘1通过螺栓和开口垫圈13固定连接有U形轨道12；

所述U形轨道12内固定连接有檩条6的一端，檩条6的另一端与另一个U形轨道12固定连接。

实施例1：

一种装配式箱形结构，包括箱形结构、外翼缘1、内翼缘2、波纹腹板3、内平板4、外平板5、檩条6、X形加强肋7、主梁连接件8、加强板9、端板10、次梁连接件11、U形轨道12、开口垫圈13；所述箱形结构由外翼缘1、内翼缘2和波纹腹板3拼装而成；

所述内翼缘2为热轧槽钢，所述内翼缘2上设置有螺纹孔；所述波纹腹板3包括内平板4和外平板5，且内平板4和外平板5的表面均设置有孔，所述内翼缘2与波纹腹板3的内平板4通过螺栓固定连接，所述外翼缘1与波纹腹板3的外平板5通过螺栓固定连接；

所述外翼缘1通过冷弯成形；

所述箱形结构横向设置为承重梁，竖向设置为结构柱。

实施例2：

一种用作结构柱的装配式箱形结构，所述箱形结构的一端设置有X形加强肋7，所述X形加强肋7交叉支撑在内翼缘2内部，所述箱形结构的另一端设置有端板10，一个结构柱的端板10与另一个结构柱的端板10通过螺栓固定连接，同时在两个结构柱相接处的外翼缘1之间插入加强板9，加强板9的两边分别与两个结构柱焊接。

可以在所述箱形结构内的空腔还可以灌注混凝土。

可以在所述X形加强肋7外侧的外翼缘1之间焊接有加强板9。

实施例3：

一种用作结构柱与梁连接节点的装配式箱形结构，梁在结构柱的强轴方向连接时，在外翼缘1的外平面焊有主梁连接件8；

梁在结构柱的弱轴方向连接时，在结构柱的两个外翼缘1之间增加一块加强板9，再在加强板9外侧焊接主梁连接件8。

实施例4：

一种用作厂房的装配式箱形结构，所述梁与结构柱通过主梁连接件8连接；

主梁与次梁通过次梁连接件11连接；

梁上的外翼缘1通过螺栓和开口垫圈13固定连接有U形轨道12；

所述U形轨道12内固定连接有檩条6的一端，檩条6的另一端与另一个U形轨道12固定连接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。