具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法，所述連接構(gòu)件包括連接板，所述連接板上至少設(shè)有一個安裝腳，所述安裝腳由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設(shè)有第一螺栓孔，所述連接板在安裝腳處設(shè)有第二螺栓孔，所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連。本發(fā)明通過設(shè)置連接板并在連接板上至少設(shè)置一個由四個等邊角鋼背對背連接組成的十字型角鋼作為安裝腳，所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處通過螺栓連接斜撐腹板或橫梁腹板，所述連接板可直接焊接在橫梁或柱子上，安裝腳的數(shù)目和位置可以根據(jù)待連接桿件的數(shù)目和位置進(jìn)行靈活調(diào)整，安全可靠，安裝方便，能夠大大減少焊接工作量和用鋼量。
【專利說明】具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連接構(gòu)件及其安裝方法，尤其涉及一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]井架是石油鉆機(jī)的重要組成部分，主要起懸掛鉆井過程中所需要各種鉆機(jī)工具，設(shè)備，承受鉆井工作中各種載荷，配合鉆井鉆到目的層的作用。井架設(shè)計(jì)安裝時需要把各個不同形狀的桿件(如斜撐、橫梁或柱子)組成的一個平面或立體的連接結(jié)構(gòu)實(shí)體形成節(jié)點(diǎn)。對于鋼結(jié)構(gòu)井架，其中斜撐與橫梁連接、橫梁與柱子的連接以及斜撐與柱子的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)占節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的百分之八十以上，對于主要承受軸向力的斜撐和橫梁，端部連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成鉸接即可滿足設(shè)計(jì)要求。隨著焊接技術(shù)的不斷發(fā)展和高強(qiáng)度螺栓連接的不斷普及，采用焊接連接節(jié)點(diǎn)和高強(qiáng)度螺栓連接節(jié)點(diǎn)的混合連接節(jié)點(diǎn)，即栓焊連接節(jié)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)海洋井架的端部連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)中。
[0003]由于連接桿件高度通常不相等，當(dāng)高度相差不大時，需要添加墊片，構(gòu)件截面的多樣性導(dǎo)致需要制造各種厚度不同的墊片，安裝難度很大；當(dāng)高度相差較大時，則需要對連接桿件進(jìn)行局部變截面處理，大大增加了節(jié)點(diǎn)用鋼量和焊接工作量，制造成本高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法，安全可靠，能夠大大減少焊接工作量和用鋼量，安裝方便，縮短工期，降低制造成本。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，包括連接板，所述連接板上至少設(shè)有一個安裝腳，所述安裝腳由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設(shè)有第一螺栓孔，所述連接板在安裝腳處設(shè)有第二螺栓孔，所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連。
[0006]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，所述連接板為類矩形連接板。
[0007]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，所述安裝腳的數(shù)目為四個，所述四個安裝腳分布在類矩形連接板的四個對角處。
[0008]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，所述連接板上第二螺栓孔的數(shù)量以及孔間距與安裝腳一端的第一螺栓孔的數(shù)量及孔間距相等。
[0009]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，所述連接板焊接在橫梁或柱子上，所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處與斜撐的腹板螺栓相連。
[0010]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，所述連接板在安裝腳處的第二螺栓孔的數(shù)目為多個，所述多個第二螺栓孔沿著該安裝腳所連接的斜撐方向等間隔均勻分布。
[0011]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，包括如下步驟:a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目和連接板形狀；b)選用H型鋼作為橫梁，并在H型鋼的腹板中間開槽，槽孔尺寸與連接板尺寸相匹配；c)將所述連接板放入腹板中間開槽后焊接固定；d)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐的腹板通過螺栓相連。
[0012]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其中，所述安裝腳數(shù)目為多個，所述連接板上的連接焊縫的形心接近所述多個安裝腳的交點(diǎn)位置。
[0013]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題還提供另一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，包括如下步驟:a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目，并根據(jù)三十度應(yīng)力擴(kuò)散角確定合適的連接板外包尺寸；b)將所述連接板和柱子或橫梁焊接固定；c)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐的腹板或橫梁的腹板螺栓相連。
[0014]上述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其中，所述柱子為H型鋼，所述H型鋼包括兩塊平行設(shè)置的翼緣板，所述翼緣板的中間通過腹板相連，所述連接板焊接在所述腹板中間并與所述翼緣板平行，或者所述連接板焊接在所述翼緣板上并與所述腹板對齊。
[0015]本發(fā)明對比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果:本發(fā)明提供的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件及其安裝方法，通過設(shè)置連接板，并在連接板上至少設(shè)置一個由四個等邊角鋼背對背連接組成的十字型角鋼作為安裝腳，安裝腳的一端在第二螺栓孔處通過螺栓固定在連接板上，另一端在第一螺栓孔處通過螺栓連接斜撐的腹板或橫梁的腹板，所述連接板可以直接焊接在橫梁或柱子上，安裝腳的數(shù)目和位置可以根據(jù)待連接桿件的數(shù)目和位置進(jìn)行靈活調(diào)整，安全可靠，能夠大大減少焊接工作量和用鋼量，安裝方便，縮短工期，降低制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1中連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為圖1中等邊角鋼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的連接板、斜撐與橫梁構(gòu)成的連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為沿圖4縱向中心線剖面示意圖；
[0021]圖6為圖4中橫梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖7為圖4中斜撐結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為本發(fā)明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構(gòu)成的一種連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為圖8中連接板上一個安裝腳的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10為本發(fā)明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構(gòu)成的另一種連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖11為圖10的分解結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖中:
[0028]I連接板2安裝腳3第一螺栓孔
[0029]4第二螺栓孔 5橫梁6斜撐
[0030]7柱子8翼緣板9腹板
[0031]10 槽孔

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0033]圖1為本發(fā)明的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖1中等邊角鋼的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]請參見圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件包括連接板1，所述連接板I上至少設(shè)有一個安裝腳2，所述安裝腳2由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設(shè)有第一螺栓孔3，所述連接板I在安裝腳處設(shè)有第二螺栓孔4，所述連接板I在第二螺栓孔4處和所述安裝腳2的一端螺栓相連。
[0035]本發(fā)明提供的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其中，安裝腳2的數(shù)目和位置根據(jù)待連接桿件的數(shù)目和位置決定，并根據(jù)考慮三十度應(yīng)力擴(kuò)散角確定合適的連接板I的外包尺寸。所述連接板I焊接在橫梁或柱子上，所述安裝腳2的另一端在該端第一螺栓孔3處和斜撐的腹板螺栓相連。所述連接板I在安裝腳2處的第二螺栓孔4的數(shù)目可以為多個，所述多個第二螺栓孔4沿著該安裝腳所連接的斜撐方向等間隔均勻分布。圖1中安裝腳2中每個等邊角鋼上與連接板I的連接處開設(shè)四個等間隔分布的第一螺栓孔，連接板I每一面需要和兩個等邊角鋼相連，因此相應(yīng)地，連接板I在每個安裝腳2處開設(shè)兩排第二螺栓孔4，每排第二螺栓孔4的數(shù)目均為四個。
[0036]圖4為本發(fā)明的連接板、斜撐與橫梁構(gòu)成的連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為沿圖4縱向中心線剖面示意圖。
[0037]請參見圖4和圖5，下面以斜撐與橫梁構(gòu)成的連接節(jié)點(diǎn)為例，本發(fā)明提供了一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，包括如下步驟:
[0038]a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目和連接板形狀；本實(shí)施例中連接板I選定類矩形連接板，類矩形連接板的四個對角處分別設(shè)置四個安裝腳2去連接四個斜撐6 ；
[0039]b)選用H型鋼作為橫梁5，并在H型鋼的腹板9中間開槽；H型鋼包括翼緣板8和腹板9，腹板9中間形成槽孔10，槽孔10尺寸與連接板尺寸相匹配，如圖6所示；
[0040]c)將所述連接板I放入腹板中間開槽后焊接固定；如果安裝腳數(shù)目為多個，所述連接板上的連接焊縫的形心優(yōu)選接近所述多個安裝腳的交點(diǎn)位置；
[0041]d)將所述連接板I在第二螺栓孔處和每個安裝腳2的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐6的腹板螺栓相連；斜撐6為H型鋼，其腹板上相應(yīng)地設(shè)有螺栓孔和安裝腳上的第一螺栓孔3對齊后通過螺栓固定相連，如圖7所示。
[0042]本實(shí)施例中四個斜撐6交叉成X型，四個斜撐6的腹板都開設(shè)了螺栓孔通過高強(qiáng)度螺栓與十字型角鋼的另一端連接。從角鋼連接件的橫截面可以看出，四個等邊角鋼背對背放置形成組成十字型角鋼，單個連接角鋼的兩邊都開設(shè)了第一螺栓孔3，四個斜撐的腹板與連接板I成九十度交叉放置。上述連接不受構(gòu)件截面高度不同的限制，連接簡單。從受力分析上看，位于同一對角線的兩個斜撐受力同為拉力或壓力，四個斜撐在交點(diǎn)處豎向力合力為零，四個斜撐在交點(diǎn)處的水平合力大小用來設(shè)計(jì)橫梁6與連接板I的焊縫大小，由于此處是橫梁5開槽與連接板I焊接連接，有四道焊縫，故較小的焊角高度即可滿足受力要求。
[0043]圖8為本發(fā)明的連接板、斜撐、橫梁與柱子構(gòu)成的一種連接節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為圖8中連接板上一個安裝腳的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]請繼續(xù)參見圖8和圖9，下面以斜撐、橫梁與柱子構(gòu)成的連接節(jié)點(diǎn)為例，本發(fā)明提供了另一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，包括如下步驟:
[0045]a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目，并考慮三十度應(yīng)力擴(kuò)散角確定合適的連接板外包尺寸；
[0046]b)將所述連接板的直角邊和柱子7的腹板焊接固定；c)將所述連接板I在第二螺栓孔處和所述安裝腳2的一端螺栓相連，將所述安裝腳2的另一端在該端第一螺栓孔處和斜撐6的腹板或橫梁5的腹板螺栓相連。本實(shí)施例選用兩個安裝腳，其中一個安裝腳連接橫梁5，另一安裝腳連接斜撐6。
[0047]對于柱子7，一般選用H型鋼，所述H型鋼包括兩塊平行設(shè)置的翼緣板8，所述翼緣板8的中間通過腹板9相連，所述連接板焊接在所述腹板9中間并與所述翼緣板8平行，如圖8所示。
[0048]當(dāng)然，有時需要連接的柱子位置可能正對柱子的翼緣板，此時，只需將所述連接板焊接在所述翼緣板8上并與所述腹板9大致對齊即可，無需增加額外的加勁板，同樣能夠很好地保證連接節(jié)點(diǎn)整體受力平衡，如圖10和圖11所示。
[0049]由上可見，十字型角鋼連接節(jié)點(diǎn)是主要承受軸力的鉸接節(jié)點(diǎn)，適用于當(dāng)節(jié)點(diǎn)兩端的被連接板件(或型鋼腹板)成九十度交叉時，使用四個開有螺栓孔的等邊角鋼背對背連接組成十字型截面連接件將交叉的板件通過高強(qiáng)度螺栓連接起來。此處使用的連接螺栓是高強(qiáng)度螺栓，按摩擦型連接考慮，以摩擦面出現(xiàn)滑移為破壞狀態(tài)，根據(jù)結(jié)構(gòu)所受軸力大小來確定所需螺栓直徑及個數(shù)，以及連接角鋼截面尺寸。十字型角鋼連接不受連接件的截面高度不同影響，安裝方便。軸力通過十字型角鋼連接件直接傳遞到被連接件兩側(cè)，內(nèi)力傳遞簡捷，安全可靠。海洋井架常用的斜撐及橫梁截面一般高度在250mm至400mm之間，所受軸力在400kN到3000kN之間，常用高強(qiáng)度螺栓直徑有M24，M30, M36,設(shè)計(jì)時可以根據(jù)軸力大小配套選擇所需十字型角鋼連接件截面及連接螺栓的直徑和數(shù)量。本發(fā)明的具體優(yōu)點(diǎn)如下:
1、內(nèi)力傳遞簡捷，安全可靠；2、無論與柱子強(qiáng)軸或弱軸連接，還是與橫梁腹板連接，都只需焊接一塊連接板，減少焊接工作量；3、不受被連接件截面高度不同的影響，節(jié)點(diǎn)簡單，節(jié)約用鋼量，從而降低制造成本；4、根據(jù)構(gòu)件軸力大小及截面高度，配套選擇十字型角鋼連接件截面及螺栓直徑和數(shù)量，易于參數(shù)化，縮短工期；5、不需要墊片，同時螺栓孔一般比螺栓直徑大2mm,使安裝有正負(fù)4mm可以調(diào)節(jié)的余量,安裝方便。
[0050]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，包括連接板，所述連接板上至少設(shè)有一個安裝腳，所述安裝腳由四個等邊角鋼背對背連接組成十字型角鋼，每個等邊角鋼的兩端均開設(shè)有第一螺栓孔，所述連接板在安裝腳處設(shè)有第二螺栓孔，所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連。
2.如權(quán)利要求1所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，所述連接板為類矩形連接板。
3.如權(quán)利要求2所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，所述安裝腳的數(shù)目為四個，所述四個安裝腳分布在類矩形連接板的四個對角處。
4.如權(quán)利要求2所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，所述連接板上第二螺栓孔的數(shù)量以及孔間距與安裝腳一端的第一螺栓孔的數(shù)量及孔間距相等。
5.如權(quán)利要求1?4任一項(xiàng)所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，所述連接板焊接在橫梁或柱子上，所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔與斜撐的腹板螺栓相連。
6.如權(quán)利要求5所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件，其特征在于，所述連接板在安裝腳處的第二螺栓孔的數(shù)目為多個，所述多個第二螺栓孔沿著該安裝腳所連接的斜撐方向等間隔均勻分布。
7.—種如權(quán)利要求1所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其特征在于，包括如下步驟: a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目和連接板形狀； b)選用H型鋼作為橫梁，并在H型鋼的腹板中間開槽，槽孔尺寸與連接板尺寸相匹配； c)將所述連接板放入腹板中間開槽后焊接固定； d)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐的腹板通過螺栓相連。
8.如權(quán)利要求7所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其特征在于，所述安裝腳數(shù)目為多個，所述連接板上的連接焊縫的形心接近所述多個安裝腳的交點(diǎn)位置。
9.一種如權(quán)利要求1所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其特征在于，包括如下步驟: a)根據(jù)待連接斜撐的數(shù)目選定相應(yīng)的安裝腳數(shù)目，并根據(jù)三十度應(yīng)力擴(kuò)散角確定合適的連接板外包尺寸； b)將所述連接板和柱子或橫梁焊接固定； c)將所述連接板在第二螺栓孔處和所述安裝腳的一端螺栓相連，將所述安裝腳的另一端在第一螺栓孔處和斜撐腹板或橫梁腹板螺栓相連。
10.如權(quán)利要求9所述的具有十字型角鋼的連接構(gòu)件的安裝方法，其特征在于，所述柱子為H型鋼，所述H型鋼包括兩塊平行設(shè)置的翼緣板，所述翼緣板的中間通過腹板相連，所述連接板焊接在所述腹板中間并與所述翼緣板平行，或者所述連接板焊接在所述翼緣板上并與所述腹板對齊。
【文檔編號】E21B15/00GK104373048SQ201410613032
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】鮑勃·唐納利, 寧海燕 申請人:國民油井華高石油設(shè)備（上海）有限公司