超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点及施工方法，节点包括：U型槽结构件横向设置，其U型槽的非开口端外侧分设有能与伸臂桁架的上下弦相连的两根牛腿，该U型槽结构件的U型槽的开口端的宽度大于外框柱牛腿宽度；两组钢垫板分别设在外框柱牛腿上下端面与U型槽结构件的开口端之间的间隙内；封口板由设置在中间部位的U型体和连接垂直在该U型体开口端两边外侧的两条外延边构成，封口板的形状与U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间形成的缝隙形状相匹配。该节点能实现伸臂桁架与外框柱的延迟连接，避免施工初期较早连接伸臂桁架与外框柱所存在的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢结构建筑施工领域，特别是涉及一种。
技术介绍
随着建筑行业的快速发展，300米以上的超高层建筑不断涌现。在水平荷载起控制作用的超高层建筑中，设置伸臂桁架可以提高结构的整体工作性能，从而提高结构在风荷载、地震荷载等水平荷载作用下的抗侧刚度，控制结构的顶部位移和核心筒所承担的倾覆力矩。目前国内外超过300m以上的超高层建筑普遍采用“带伸臂桁架的钢框架-芯筒”结构体系。但是，对于该体系在结构未成形之前的结构施工阶段，由于结构是逐层施工，荷载的加载方式为逐层加载，与设计时的一次性加载有所不同，再加上超高层建筑施工过程中，核心筒普遍领先于外框架施工，内外筒结构布置相差较大，内外筒竖向结构的应力、应变的增长的速度随时间的变化不同，导致施工过程中内外筒的变形不可避免的存在一定差异。在施工阶段，如果提前将内外筒之间起协调变形作用的伸臂桁架进行焊接固定，会使伸臂桁架上部楼层的竖向荷载大部分被伸臂桁架承受，而无法通过外框柱向下传递，导致原本设计用来主要承受竖向荷载的外框柱严重浪费。相反，平时作为储备一旦遇到大风、地震等特殊情况才发挥主要抗侧力作用的伸臂桁架提前“服役”。提前“服役”的直接影响是在伸臂桁架构件内部产生不必要的“施工阶段残余应力”，伸臂桁架节点处的焊缝可能被撕裂或者拉变形；间接影响是结构建成后，在还没有达到极限荷载状态的情况下就可能失效。目前针对超高层钢结构建筑的伸臂桁架，采用普通连接节点(即按照常规梁柱节点的原理设计)的方案是(如图1):在外框柱10—端预留牛腿20，伸臂桁架现场安装过程中通过牛腿20与伸臂桁架的大臂30、40直接进行对接，并且测量校正完成后立即进行焊接固定。这种采用普通连接节点的方案至少存在以下缺点:I)由于施工阶段内外筒变形存在一定差异，过早的对伸臂桁架节点进行焊接固定会使伸臂桁架上部楼层的竖向荷载大部分被伸臂桁架承受，而无法通过外框柱向下传递，导致原本设计用来主要承受竖向荷载的外框柱严重浪费。2)大风、地震等特殊情况才发挥主要抗侧力作用的伸臂桁架提前“服役”。3)伸臂桁架构件内部产生不必要的“施工阶段残余应力”。4)伸臂桁架节点处的焊缝可能被撕裂或者拉变形。5)结构建成后，实际承载力小于设计承载力。
技术实现思路
基于上述现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种，能避免主要抗侧力作用的伸臂桁架提前服役以及伸臂桁架构件内部产生不必要的施工阶段残余应力。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点，包括:U型槽结构件、两组钢垫板和封口板;其中，所述U型槽结构件横向设置，其U型槽的非开口端外侧分设有能与伸臂桁架的上下弦相连的两根牛腿，该U型槽结构件的U型槽的开口端的宽度大于外框柱牛腿宽度；所述两组钢垫板分别设在外框柱牛腿上下端面与所述U型槽结构件的开口端之间的间隙内；所述封口板由设置在中间部位的U型体和连接垂直在该U型体开口端两边外侧的两条外延边构成，该封口板的形状与所述U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间形成的缝隙形状相匹配。本专利技术实施例还提供一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接施工方法，采用本专利技术所述的延迟连接节点连接外框柱与伸臂桁架，包括以下步骤:延迟连接节点的U型槽结构件的两个牛腿分别与伸臂桁架的上下弦焊接固定；外框柱牛腿设在所述延迟连接节点的U型槽结构件的U型槽内，该外框柱牛腿的上下端面与U型槽结构件的U型槽两侧内壁之间的间隙内分别垫设一组钢垫板；分别在所述外框柱牛腿和U型槽上分别设置监测点，在监测点位置做好永久性标记，并记录好初始标高，采用全站仪对所述延迟连接节点的U型槽结构件两侧内外筒的竖向变形进行监测，根据监测得到的内外筒变形差值调节U型槽内上下两组钢垫板的厚度；待结构封顶且将现场变形监测结果与施工过程变形模拟分析的结果进行对比确定内外筒的变形差稳定后，将设在所述U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间缝隙处的封口板焊接固定。本专利技术的有益效果为:通过采用具有连接伸臂桁架的上下弦的两个牛腿的U型槽结构件，并采用两组钢垫板分别设在外框柱牛腿上下端面与所述U型槽结构件的开口端之间的间隙内，并配合形状与U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间形成的缝隙形状相匹配的封口板，形成一种能连接外框柱与伸臂桁架的延迟连接节点，为施工阶段的内外筒的不均衡变形创造一个可控的开放式环境，使伸臂桁架上部楼层的一部分竖向荷载通过外框柱正常的向下传递，避免原本设计用来主要承受竖向荷载的外框柱严重浪费，也避免大风、地震等特殊情况才发挥主要抗侧力作用的伸臂桁架提前“服役”，同时避免伸臂桁架构件内部产生不必要的“施工阶段残余应力”，并防止了伸臂桁架节点处的焊缝被撕裂或者拉变形，确保了结构建成后的结构性能与原设计接近。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。图1为现有的超高层钢结构建筑伸臂桁架普通连接节点的示意图；图2为本专利技术实施例提供的超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点的示意图；图3为本专利技术实施例提供的超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点焊接前后示意图；图4为本专利技术实施例提供的超高层钢结构建筑伸臂桁架施工流程图；图5为本专利技术实施例提供的超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点的两条焊缝示意图；图6为图5的A-A向剖视图；图2-3中各标号对应部件为:1-外框柱;2-封口板;3-U型槽结构体;4_钢垫板;5_伸臂桁架上弦;6-伸臂桁架下弦;7-外框柱牛腿;8-外框柱牛腿的监测点;9-U型槽结构体的监测点；图5-6中各标号对应部件为:2-封口板;51-第一焊缝;52-第二焊缝;53-焊接约束板。【具体实施方式】下面对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，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，都属于本专利技术的保护范围。如图2所示，本专利技术实施例提供一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点，用于连接外框柱与伸臂桁架，包括:U型槽结构件、两组钢垫板和封口板；其中，U型槽结构件横向设置，其U型槽的非开口端外侧分设有能与伸臂桁架的上下弦相连的两根牛腿，该U型槽结构件的U型槽的开口端的宽度大于外框柱牛腿宽度；两组钢垫板分别设在外框柱牛腿上下端面与U型槽结构件的开口端之间的间隙内；封口板由设置在中间部位的U型体和连接垂直在该U型体开口端两边外侧的两条外延边构成，该封口板的形状与U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间形成的缝隙形状相匹配。上述延迟连接节点中，每组钢垫板由若干钢垫板组成，每组钢垫板的厚度为0.5?50mm ο上述延迟连接节点中，封口板采用10mm厚的钢板制成。本专利技术实施例还提供一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接施工方法，采用上述的延迟连接节点连接外框柱与伸臂桁架，包括以下步骤:延迟连接节点的U型槽结构件的两个牛腿分别与伸臂桁架的上下弦焊接固定；外框柱牛腿设在延迟连接节点的U型槽结构件的U型槽内，该外框柱牛腿的上下端面与U型槽结构件的U型槽两侧内壁之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高层钢结构建筑伸臂桁架延迟连接节点，其特征在于，包括：U型槽结构件、两组钢垫板和封口板；其中，所述U型槽结构件横向设置，其U型槽的非开口端外侧分设有能与伸臂桁架的上下弦相连的两根牛腿，该U型槽结构件的U型槽的开口端的宽度大于外框柱牛腿宽度；所述两组钢垫板分别设在外框柱牛腿上下端面与所述U型槽结构件的开口端之间的间隙内；所述封口板由设置在中间部位的U型体和连接垂直在该U型体开口端两边外侧的两条外延边构成，该封口板的形状与所述U型槽结构件与外框柱和外框柱牛腿之间形成的缝隙形状相匹配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵新宇，段海，杨正军，汪晓阳，张希博，米裕，李凌峰，孔维拯，
申请(专利权)人：中建钢构有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44