(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111299806.1 (22)申请日 2021.11.04 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 蒲万丽　郑鑫　林长生　 (74)专利代理 机构 成都东恒知盛知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 51304 代理人 李英 (51)Int.Cl. E04B 1/58(2006.01) E04C 3/32(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点及力学 性能分析方法 (57)摘要 本发明涉及装配式钢结构技术领域， 涉及一 种钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点及力学性 能分析方法， 方法包括： 1)、 确定钢管柱法兰内套 筒拼接节点构造， 法兰内套筒尺寸、 螺栓规格和 数目； 2)、 采用有限元方法建立钢管柱法兰内套 筒拼接节点模型； 3)、 通过对钢管柱拼接节点进 行变参数分析， 讨论不同参数取值对节点和构 件 整体的承 载力和滞回性能的影 响， 并给出合理的 取值范围； 4)、 对钢管柱新型法兰带内套筒拼接 节点和传统节 点力学性能进行对比分析。 本发明 能有效降低螺栓拉力， 抑制法兰板的翘曲； 节点 承载力高、 延性和滞回性能好， 同时有现场装配 速度快和施工效率高的特点； 分析方法较佳地验 证了新型节点在工程应用中的可 行性。 权利要求书1页 说明书10页 附图11页 CN 114016619 A 2022.02.08 CN 114016619 A 1.钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点， 其特征在于： 拼接节点处采用带内套筒的法兰 板拼接， 法兰板之间采用高强度螺 栓摩擦型 连接。 2.钢管柱新型法兰带内套 筒拼接节点力学性能分析 方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： 1)、 确定拼接节点构造， 确定法兰内套 筒尺寸、 螺 栓规格和数目； 2)、 采用有限元 方法建立钢管柱法兰内套 筒拼接节点模型； 3)、 通过对钢管柱拼接节点进行变参数分析， 讨论不同参数取值对节点和构件整体的 承载力和滞回性能的影响， 并给 出合理的取值范围； 4)、 对钢管柱新型法兰带内套 筒拼接节点和传统节点力学性能进行对比分析。 3.根据权利要求2所述的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点力学性能分析方法， 其特 征在于： 步骤2)中， 建立钢管柱法兰内套 筒拼接节点模型的步骤具体如下： (1)定义材 料属性、 确定相互作用、 边界条件及加载制度； (2)网格划分； (3)有限元求 解； (4)输出计算结果； (5)后处理， 结果可视化。 4.根据权利要求2所述的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点力学性能分析方法， 其特 征在于： 步骤3)中， 钢管柱新型法兰带内套 筒拼接节点变参数分析 具体包括以下步骤： 3.1、 螺栓数目及位置参数设定； 3.2、 钢管柱应力分布分析； 3.3、 法兰内套 筒应力分析； 3.4、 螺栓群应力分布应力分析； 3.5、 荷载 ‑位移曲线分析； 3.6、 滞回曲线分析； 3.7、 骨架曲线分析； 3.8、 等效粘滞阻尼系数分析。 5.根据权利要求2所述的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点力学性能分析方法， 其特 征在于： 步骤4)中， 方圆钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点和传统节点力学性能对比分析 具体步骤如下： 4.1、 试件设计； 4.2、 单调荷载作用下的力学性能； (1)钢管柱应力云图对比； (2)螺栓群应力云图对比； (3)荷载‑位移曲线对比； 4.3、 循环荷载作用下的力学性能； (1)滞回曲线对比； (2)骨架曲线对比； (3)等效粘滞阻尼系数对比。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114016619 A 2钢管柱新型法兰带内套筒 拼接节点及力学性能分析方 法 技术领域 [0001]本发明涉及装配式钢结构技术领域， 具体地说， 涉及一种运用于装配式钢结构中 的钢管柱新型法兰带内套 筒拼接节点及力学性能分析 方法。 背景技术 [0002]发展装配式钢结构建筑， 有利于推动行业绿色健康发展， 提升建筑性能， 随着我国 用工成本的提升， 在国家的大力提倡和政策鼓励下， 装配式建筑将越来越多的应用到民用 建筑中来。 装配式钢结构主要优势有： 自重轻、 刚度大、 施工周期短、 环境污染小且能实现更 高的机械化施工。 因此， 随着装配式建筑研究 的不断完善， 将有越来越多的建筑开 发商采用 装配式钢 结构建筑。 装配式建筑中拼接节点一直是设计和施工中质量控制的重点， 如何充 分利用节点发挥装配式建筑的优势是节点研究的关键 。 [0003]传统钢框架中方钢管柱和圆钢管柱主要采用焊缝连接和法兰连接。 焊接的优点 是： 构造简单， 适用范围广， 可应用于各种形式的钢柱连接； 用料经济， 连接密封性好， 结构 刚度容易满足。 缺点是： 容易在焊接部位形成热影响区， 使得钢材内部组织发生变化， 导致 局部脆断； 焊接遗留的残余应变和残余应力会降低结构的承载能力； 焊接结构一旦发生局 部裂纹， 容易影响整体构件， 同时焊缝连接的低温冷脆现象也比较突出。 钢结构建筑由于构 件只能在工地现场拼装， 焊接作业的质量不能很好的控制， 且焊缝连接对现场精度要求较 高， 一般会设置耳板进行定位， 在焊接完成后还需要切除耳板， 会增加工作量， 因此该连接 方式应用于预制装配式建筑中。 在法兰连接中如果节点刚度不够， 一般通过增设加劲肋或 增加法兰厚度来提高法兰板刚度， 但增设的加劲肋主要通过焊缝将其与构件连接， 而焊缝 过多会存在残余应力， 不利于节点的受力， 且法兰连接中易发生法兰板变形过大和螺栓被 拉断， 所以此类节点 也存在不足。 发明内容 [0004]本发明的目的是为了解决装配式钢结构中传统焊接和法兰连接均存在残余应力 等问题， 针对目前装配式钢 结构发展迅猛而钢 管柱拼接节点形式较为单一的现状， 提出了 一种运用于装配式钢结构中的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点及力学性能分析方法， 以 充分发挥法兰和内套筒各自的优势， 从而增强节点刚度、 承载力、 耗能能力、 降低螺栓拉力 和抑制法兰板 翘曲等。 [0005]根据本发明的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点， 其拼接节点处采用带内套筒的 法兰板拼接， 法兰板之间采用高强度螺 栓摩擦型 连接。 [0006]本发明的钢管柱新型法兰带内套筒拼接节点力学性能分析方法， 其包括以下步 骤： [0007]1)、 确定拼接节点构造， 确定法兰内套 筒尺寸、 螺 栓规格和数目； [0008]2)、 采用有限元 方法建立钢管柱法兰内套 筒拼接节点模型； [0009]3)、 通过对钢管柱拼接节点进行变参数分析， 讨论不同参数取值对节点和构件整说　明　书 1/10 页 3 CN 114016619 A 3