一种新型的钢结构铰接柱脚节点

摘要

本发明公开了一种新型的钢结构铰接柱脚节点，属于钢结构连接领域。该铰接柱脚节点包括钢筋混凝土短柱；钢柱柱脚底板；所述钢柱柱脚底板通过锚栓固定连接在所述钢筋混凝土短柱上；以及设置在所述钢筋混凝土短柱和所述钢柱柱脚底板之间的橡胶垫。本发明通过在刚接柱脚节点的钢柱柱脚底板的底面增加一层橡胶垫来释放柱脚节点处的弯矩，将刚接柱脚节点改造成一种新型的钢结构铰接柱脚节点，使其仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力，避免柱脚节点承受弯矩而影响连接结构的稳固。同时，本发明中的钢结构铰接柱脚节点采用相对较少的钢材即可满足需求，可从整体上降低柱脚节点的钢结构用量，节约工程造价。

权利要求

1.一种新型的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，包括：钢筋混凝土短柱(1)；

钢柱柱脚底板(2)；所述钢柱柱脚底板(2)上连接有钢柱(3)和加劲肋(4)；且所述钢柱柱脚底板(2)通过锚栓(5)固定连接在所述钢筋混凝土短柱(1)上；以及设置在所述钢筋混凝土短柱(1)和所述钢柱柱脚底板(2)之间的橡胶垫(6)。

2.根据权利要求1所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述橡胶垫(6)具有与所述钢柱柱脚底板(2)相同的形状。

3.根据权利要求1所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述橡胶垫(6)的厚度在

55mm-65mm之间。

4.根据权利要求3所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述橡胶垫(6)的厚度为

60mm。

5.根据权利要求1所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述锚栓(5)均匀分布在所述钢柱柱脚底板(2)的边缘上。

6.根据权利要求5所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述锚栓(5)的数量为10个。

7.根据权利要求1所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述钢柱(3)为工字型，所述钢柱(3)和所述加劲肋(4)均垂直连接在所述钢柱柱脚底板(2)上。

8.根据权利要求7所述的钢结构铰接柱脚节点，其特征在于，所述加劲肋(4)的数量为六个，其中两个所述加劲肋(4)设置在所述钢柱(3)的腹板的两侧，其余四个所述加劲肋(4)分别两两设置在所述钢柱(3)的翼缘的外侧。

说明书

一种新型的钢结构铰接柱脚节点

技术领域

[0001] 本发明涉及钢结构连接领域，特别涉及一种新型的钢结构铰接柱脚节点。

背景技术

[0002] 钢结构具有轻质高强、施工速度快及周期短等诸多优点，目前被广泛的应用到工业与民用建筑中。钢结构与其下部的钢筋混凝土短柱连接的节点称为钢结构柱脚节点。钢结构柱脚节点按受力性能分为铰接柱脚节点和刚接柱脚节点。

[0003] 钢结构柱脚节点的连接结构一般包括钢柱柱脚底板2(在钢柱柱脚底板2上连接有钢柱3和加劲肋4、钢筋混凝土短柱1以及用于将钢柱柱脚底板2固定连接在钢筋混凝土短柱1上的锚栓5。其中，传统的铰接柱脚节点的连接结构如图1(a)和图1(b)所示，所采用的锚栓
5的数量较少且分布集中，使得铰接柱脚节点仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力；传统的刚接柱脚节点的连接结构如图2(a)和图2(b)所示，所采用的锚栓5的数量相对较多且较为分散，使得刚接柱脚节点除了承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力外，还要承受绕剪力方向的弯矩。铰接柱脚节点具有传力明确、计算简单、节约柱脚节点钢结构用量等诸多优点，钢结构设计时常将柱脚节点设计成铰接柱脚节点。然而，当建筑物所在的场地为高烈度地震区时，地震时结构要遭受很大的地震惯性力，进而会在钢结构柱脚节点处产生较大的上拔力和弯矩，上拔力和弯矩会造成柱脚节点需要布置较多的锚栓，从而无法直接采用传统的铰接柱脚节点连接结构，需采用刚接柱脚节点进行设计。

[0004] 在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：采用刚接柱脚节点进行连接钢结构与钢筋混凝土短柱时，由于需要使用较多的锚栓而增加了钢材的用量，进而增加了工程造价；同时较大的弯矩会对刚接柱脚节点自身造成影响而不利于连接结构的稳固。

发明内容

[0005] 为了解决上述的技术问题，本发明提供一种新型的钢结构铰接柱脚节点。

[0006] 具体而言，包括以下的技术方案：

[0007] 一种新型的钢结构铰接柱脚节点，包括：

[0008] 钢筋混凝土短柱；

[0009] 钢柱柱脚底板；所述钢柱柱脚底板上连接有钢柱和加劲肋；且所述钢柱柱脚底板通过锚栓固定连接在所述钢筋混凝土短柱上；以及

[0010] 设置在所述钢筋混凝土短柱和所述钢柱柱脚底板之间的橡胶垫。

[0011] 所述橡胶垫具有与所述钢柱柱脚底板相同的形状。

[0012] 进一步地，所述橡胶垫的厚度在55mm-65mm之间。

[0013] 优选地，所述橡胶垫的厚度为60mm。

[0014] 进一步地，所述锚栓均匀分布在所述钢柱柱脚底板的边缘上。

[0015] 优选地，所述锚栓的数量为10个。

[0016] 优选地，所述钢柱为工字型，所述钢柱和所述加劲肋均垂直连接在所述钢柱柱脚底板上。

[0017] 优选地，所述加劲肋的数量为六个，其中两个所述加劲肋设置在所述钢柱的腹板的两侧，其余四个所述加劲肋分别两两设置在所述钢柱的翼缘的外侧。

[0018] 本发明实施例提供的技术方案的有益效果：提供了一种新型的钢结构铰接柱脚节点。具体地，本发明通过在刚接柱脚节点的钢柱柱脚底板的底面增加一层橡胶垫来释放柱脚节点处的弯矩，将刚接柱脚节点改造成一种新型的钢结构铰接柱脚节点，使其仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力，避免柱脚节点承受弯矩而影响连接结构的稳固，同时，本发明中的钢结构铰接柱脚节点采用相对较少的钢材即可满足需求，可从整体上降低柱脚节点的钢结构用量，节约工程造价。

附图说明

[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0020] 图1(a)为传统的铰接柱脚节点的结构示意图；

[0021] 图1(b)为图1(a)的俯视示意图；

[0022] 图2(a)为传统的刚接柱脚节点的结构示意图；

[0023] 图2(b)为图2(a)的俯视示意图；

[0024] 图3(a)为本发明实施例提供的一种新型的钢结构铰接柱脚节点的结构示意图；

[0025] 图3(b)为图3(a)的俯视示意图。

[0026] 图中的附图标记分别表示：

[0027] 1、钢筋混凝土短柱；

[0028] 2、钢柱柱脚底板；

[0029] 3、钢柱；

[0030] 4、加劲肋；

[0031] 5、锚栓；

[0032] 6、橡胶垫。

具体实施方式

[0033] 为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。

[0034] 本发明实施例提供一种新型的钢结构铰接柱脚节点，如图3(a)和图3(b)所示，包括：钢筋混凝土短柱1；钢柱柱脚底板2，钢柱柱脚底板2上连接有钢柱3和加劲肋4；且钢柱柱脚底板2通过锚栓5固定连接在钢筋混凝土短柱1上；以及设置在钢筋混凝土短柱1和钢柱柱脚底板2之间的橡胶垫6。

[0035] 需要说明的是，钢筋混凝土短柱1、钢柱柱脚底板2、钢柱3、加劲肋4和锚栓5构成刚接柱脚节点连接结构，其中具有多个用于固定连接钢柱柱脚底板2和钢筋混凝土短柱1的锚栓5，且锚栓5分布相对分散，可均匀分布在钢柱柱脚底板2的边缘上，本发明对锚栓5的数量没有严格限定，可以根据实际情况和需要进行对称设置，例如可设置为8个、10个、12个等等，优选地，可设置具有10个锚栓5。地震时，该连接结构要遭受很大的地震惯性力，会在钢结构柱脚节点处产生较大的上拔力和弯矩，所设置的多个锚栓5使得该连接结构能够承受较大的上拔力。

[0036] 而对于地震时在钢结构柱脚节点处产生的弯矩，本发明进一步地在上述刚接柱脚节点的钢柱柱脚底板2的底面上加一层橡胶垫6，从而来释放柱脚节点处产生的弯矩。具体地，将橡胶垫6设置在钢柱柱脚底板2的底部，即，使橡胶垫6位于钢筋混凝土短柱1和钢柱柱脚底板2之间，橡胶垫6具有与钢柱柱脚底板2相同的形状，使其能覆盖钢柱柱脚底板2。由于橡胶垫6具有较强的变形能力，当地震中，钢结构柱脚节点转动(柱脚节点产生较大的弯矩)时，橡胶垫6受压缩变形，对柱脚节点的转动会产生约束释放作用。由于柱脚节点弯矩被释放了，使得柱脚节点仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力，实现铰接柱脚节点的目的。同时，由于橡胶垫6变形释放了柱脚节点的弯矩，使得锚栓5受力变小，因此采用较小直径的锚栓5即可满足受力需要，锚栓5的材质为钢材，所以可降低柱脚节点的钢结构用量；进一步地，由于锚栓受力变小，则其作用于钢柱柱脚底板2上的力也变小，使得钢柱柱脚底板2对钢材的需求量也降低。

[0037] 本发明通过在刚接柱脚节点的钢柱柱脚底板的底面增加一层橡胶垫来释放柱脚节点处的弯矩，将刚接柱脚节点改造成一种新型的钢结构铰接柱脚节点，使其仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力，避免柱脚节点承受弯矩而影响连接结构的稳固，同时，由于橡胶垫变形释放了柱脚节点的弯矩，使得锚栓受力变小，进一步使锚栓和钢柱柱脚底板对钢材的需求量也降低，即本发明中的钢结构铰接柱脚节点采用相对较少的钢材即可满足需求，可从整体上降低柱脚节点的钢结构用量，节约工程造价。

[0038] 在上述的钢结构铰接柱脚节点，如果橡胶垫6的厚度过小，在弯矩作用下，橡胶垫6的变形能力不够，难以达到释放弯矩的效果；如果橡胶垫6的厚度过大，柱轴向荷载作用下，橡胶垫的变形过大，可引起不同柱之间较大的沉降差，对结构不利。根据对大量实验结果的分析，可设置橡胶垫6的厚度在55mm-65mm之间，且常规情况下60mm为橡胶垫6的较优厚度。对于特殊情况，应通过具体分析确定。

[0039] 在上述的钢结构铰接柱脚节点，钢柱3为工字型，钢柱3和加劲肋4均垂直连接在钢柱柱脚底板2上，以使连接结构受力更均匀。

[0040] 在上述的钢结构铰接柱脚节点，加劲肋4的数量为六个，其中两个加劲肋4设置在钢柱3的腹板的两侧，其余四个加劲肋4分别两两设置在钢柱3的翼缘的外侧。加劲肋4在钢柱柱脚底板2上均匀分布，用于保证构件的局部稳定并用于集中传递力。

[0041] 本发明通过在刚接柱脚节点的钢柱柱脚底板的底面增加一层橡胶垫来释放柱脚节点处的弯矩，将刚接柱脚节点改造成一种新型的钢结构铰接柱脚节点，使其仅承受沿钢柱轴向方向的轴力和垂直钢柱轴向方向的水平剪力，避免柱脚节点承受弯矩而影响连接结构的稳固。同时，由于橡胶垫变形释放了柱脚节点的弯矩，使得锚栓受力变小，进一步使锚栓和钢柱柱脚底板对钢材的需求量也降低，即本发明中的钢结构铰接柱脚节点采用相对较少的钢材即可满足需求，可从整体上降低柱脚节点的钢结构用量，节约工程造价。

[0042] 以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。