CN101063319A - 一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件 - Google Patents

Abstract

一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，包括钢管和与其固定安装的节点组件，所述的节点组件包括环板组件和钢牛腿组件；所述的环板组件至少包括一个上环板和一个下环板，二者的纵向截面均呈“L”形：由竖向环板和沿其外壁向外翻出的水平环板所组成；上环板和下环板均与钢管外壁固定连接；所述的钢牛腿组件为水平布置，其包括至少一个钢牛腿，钢牛腿上作为根部的一端同时与环板组件和钢管外壁固定连接，钢牛腿的另一端向外伸出。本发明结构新颖，具有剪力、弯矩传递机理合理，制作安装和浇灌混凝土简便，节点区小，不影响设备管道等优点。

Description

一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件

所属技术领域

本发明涉及一种用于建筑工程中连接梁柱的构件，特别涉及一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件。

背景技术

钢管混凝土结构由于能够充分发挥钢管与混凝土两种材料的特点，具有强度高、重量轻、抗震性能好等优点，近年来在高层和大跨度建筑中得到较多应用。而梁柱节点是钢管混凝土结构的关键部位，目前尚无一套完全的计算理论和实践方法，即影响钢管混凝土结构被广泛应用的技术关键在于其节点的处理方案。

现有国家规范中提供的钢管混凝土节点仅有简单的几种形式：钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接用的节点形式基本上为穿心式、不穿心双梁式及不穿心环梁式。然而，穿心式节点的根本缺点是构造复杂，施工极为不便；不穿心双梁式节点的使用受到结构体系的限制；不穿心环梁式节点区的混凝土体积庞大，在与矮框架梁连接时，节点的使用受到限制。

现有的钢管混凝土柱节点从节点环状构造上分为两大类：

1.钢环板牛腿节点

该类节点的传力机理为：楼盖梁传力于钢牛腿，钢牛腿通过钢环板传力于钢管混凝土柱，其存在以下缺点：

1)钢环板截面过大，节点传力主要依赖钢环板的传力，主要是与钢牛腿上下冀缘相接的水平环板，一般的水平环板截面不少于150mm。节点外包混凝土后，体积较大，影响建筑空间；

2)钢环板较为浪费，水平环板应力最大处为环板与钢牛腿相接处，其余部分均未达到该处所受的应力水平，统一环径较为浪费；

3)钢牛腿与楼盖梁连接不稳，容易滑动：普通钢牛腿抗剪栓钉在楼盖梁外拉时不能很好的阻止滑动；

4)楼盖框架梁布置不灵活，楼盖框架梁截面与标高均受限于水平环板的标高与间距，对于不等梁高与不等标高的情况较难处理；

5)施工存在困难，钢牛腿与钢管柱一起吊装，不仅对塔吊起重要求较高，吊装重心更难以控制。

2.混凝土环梁节点：

该类节点的传力机理为：楼盖梁传力于混凝土环梁，环梁通过管壁环筋传力于钢管混凝土柱，其存在以下缺点：

1)节点传力不明确，环梁与钢管壁连接不可靠，力学性能接近铰接，安全性不足；

2)环梁截面过大，节点传力主要依赖环梁与钢管壁之间的传力，环梁截面质量要求高，且截面过于大造成楼面与基础造价上升、建筑空间减少，不美观，并严重影响沿柱而下的设备管道的布置。

综上，研究一种新型的用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，使其同时满足剪力、弯矩传递机理合理，制作安装和浇灌混凝土简便，且节点区小，不影响设备管道等优点，是推广钢管混凝土结构被广泛应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，该构件是把前述的两类节点环状构造相结合，保留其优点，解决其不足，取长补短，具有传力明确、施工简便、经济性好、节点区钢管混凝土柱完整等优点，特别适用于高层和大跨度建筑。

本发明的技术方案可以用以下的技术措施来实现，一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，包括钢管和与其固定安装的节点组件，其特征在于所述的节点组件包括环板组件和钢牛腿组件；所述的环板组件至少包括一个上环板和一个下环板，二者的纵向截面均呈“L”形：由竖向环板和沿其外壁向外翻出的水平环板所组成；上环板和下环板均与钢管外壁固定连接；所述的钢牛腿组件为水平布置，其包括至少一个钢牛腿，钢牛腿上作为根部的一端同时与环板组件和钢管外壁固定连接，钢牛腿的另一端向外伸出。施工时，将钢牛腿与钢管混凝土柱分开吊装：先将环板组件套装固定在钢管柱上，然后再将钢牛腿固定安装于环板组件上，并将钢牛腿与钢管柱外壁固定连接。

本发明可以作如下改进，所述的与环板组件相连接的钢牛腿的根部，其腹板的端面凸出于上翼缘和下翼缘之外，该凸出端与位于其上方和下方的二水平环板插装固定。该凸出端的大小与水平环板的宽度相适应，使其与水平环板的连接更加紧密和牢固。

本发明可以作进一步改进，所述的钢牛腿与水平环板的连接处设有与水平环板位于同一平面的水平过渡板。该水平过渡板可以消除钢牛腿的上、下翼缘与上、下环板相连接处的应力集中。

本发明还可以作如下改进，所述的钢牛腿根部的上翼缘和下翼缘上设有水平加劲板，钢牛腿根部的上翼缘与下翼缘之间设有与腹板相平行的竖向加劲板；上述的水平加劲板、竖向加劲板与钢牛腿根部的上翼缘、下翼缘共同形成箱体式结构。该箱体式结构大大增加了节点的抗弯、抗剪及抗扭能力，从而使钢牛腿的强度增加，在保证强度足够的情况下可根据空间要求对结构框架梁进行更加灵活的设计，例如可以做成扁梁。

本发明可以进一步改进，所述的节点构件可以根据使用要求而灵活设计，钢牛腿组件可以包括两个或两个以上的钢牛腿，且相邻二钢牛腿间的夹角可任意设置，只要保证二钢牛腿的根部之间不相干涉即可；所述的环板组件可以仅包括相配对的一个上环板和一个下环板，即所有钢牛腿共同安装在此上环板和下环板之间，此种方案适用于所有钢牛腿等高布置的情形。所述的环板组件还可以是包括两个以上的环板，沿纵向间隔布置，而每个钢牛腿则可以根据设计要求而安装在任意二水平环板之间，此种方案适用于钢牛腿不等高布置的情形。

所述的上、下环板可以为整圆环形、半圆环形或扇环形，即其上设有的水平环板可以为整圆环形、半圆环形或扇环形，而竖直环板相对应地可以为圆筒形、半圆筒形或弧形面；所述的上、下环板还可以是上述三种结构形式的任意组合，主要是根据钢牛腿的个数、相间隔的角度及安装高度来决定。

本发明还可以作如下改进，所述的钢牛腿的腹板侧壁上设有向外凸出的粗钢筋；所述的钢牛腿的腹板侧壁上靠近其端部处还可以设有竖向端板，此结构的设计可以有效防止滑动。

上述的节点区水平环板的环宽不大于70mm，外包混凝土后体积较小。与现有技术相比，本发明的优点是：

(1).本发明所述的用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，在受力良好的前提下，增设了截面为“L”形的上、下环板组成的环板组件，环板组件箍着钢管混凝土柱的节点区，使节点区体积更小；由于在节点与楼盖梁连接的上、下各增加了一道环板，使其与钢管混凝土柱壁组合成钢环梁，既减少了柱壁的穹延效应，从而减少楼盖梁的变形，又使传递弯、剪、拉、压力更加合理；为保证受力，在所述的钢牛腿与水平环板连接处的应力集中区域设有水平过渡板，并在钢牛腿根部加设水平与竖向加劲板。

(2).所述的钢牛腿的上翼缘、下翼缘及二者之间增加了加劲板，加强了钢牛腿与钢管的连接，从而增强了梁柱连接；由于钢牛腿的刚度大大增加，其抗弯、抗剪能力提高，因此，可以根据空间等要求将楼盖梁做成扁梁。

(3).所述的节点构件，由于采用了“L”形环板作为钢环梁箍，节点区水平环板的尺寸不需太大，从而使水平环板的设置不受限制，楼盖框架梁可灵活布置；所述的水平环板还可以设计成半环形板或扇环形板，用来连接两侧的钢牛腿，适合于各向不等高的楼盖框架梁的布置。

(4).所述的节点构件，可以在钢牛腿伸出端设置竖向端板或粗钢筋，可有效防止楼盖框架梁的水平滑动。

(5).所述的节点构件施工方便。施工时，所述的钢牛腿与钢管柱可分开吊装，在工厂内在钢管柱上安装好水平环板和竖向环板后，再将其运至施工现场吊装，待施工到指定楼层时再人工安装上钢牛腿。

附图说明

图1是本发明的实施例1的俯视示意图

图2是图1的A-A向剖视图

图3是本发明的实施例2的俯视示意图

图4是本发明的实施例1、实施例2和实施例3的施工示意图

图5是本发明实施例3的俯视示意图

图6是图5的B-B向剖视图

具体实施方式

实施例1

本发明所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件的具体实施方式如图1、图2、图4所示，节点构件包括钢管6和沿水平面间隔90°布置呈“T”字形的三个钢牛腿3a、3b、3c，三个钢牛腿3a、3b、3c在竖直方向上不等高布置。

三个钢牛腿3a、3b、3c根部的上翼缘36和下翼缘37上设有水平加劲板31，且上翼缘36与下翼缘37之间设有与腹板35相平行的竖向加劲板32，上述的水平加劲板31、竖向加劲板32与钢牛腿3a、3b、3c根部的上翼缘36、下翼缘37共同形成箱体式结构。钢牛腿3a、3b、3c的腹板35侧壁上设有向外凸出的粗钢筋33，腹板35侧壁上靠近其端部处设有竖向端板34。节点构件还包括由一个上环板1和两个下环板2、5组成的环板组件，上环板1与下环板2、5的纵向截面均呈“L”形：由竖向环板11、21、51和沿其外壁向外翻出的水平环板12、22、52组成；上环板1与其中一个下环板2均为结构相同的整圆环结构：其竖向环板11、21为与钢管6相适应的圆筒形，水平环板12、22为整圆环形，上环板1与下环板2同轴并相对布置，三个钢牛腿3a、3b、3c根部处的腹板35端面均凸出于上翼缘36和下翼缘37之外，其中两个同对称轴的钢牛腿3a、3b的根部上腹板35的凸出端与二水平环板12、22插装并焊接固定；另一个下环板5位于上述的上环板1与下环板2之间，呈半圆环形：其竖向环板51和水平环板52分别为与钢管6相适应的半圆筒形和半圆环形；另一个钢牛腿3c的根部上腹板35的凸出端与该下环板5的水平环板52和上环板1的水平环板12插装并焊接固定。钢牛腿3a、3b、3c与水平环板12、22、52的连接处分别设有与水平环板12、22、52位于同一平面的水平过渡板4。

施工时，所述的钢牛腿3a、3b、3c与钢管6分开吊装：在工厂内，先在钢管6上焊接好水平环板12、22、52与竖向环板11、21、51，再将其运至施工现场吊装，待施工到指定楼层时再人工焊接上钢牛腿3a、3b、3c。

实施例2

本发明所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件的具体实施方式如图3、图4所示，与上一个实施例不同的是，节点构件包括钢管6和呈“十”字形沿水平面间隔90°布置的四个钢牛腿3d、3e、3f、3g，四个钢牛腿3d、3e、3f、3g为各向等高布置；节点构件还包括仅由一个上环板1和一个下环板2组成的环板组件；上环板1与下环板2均为结构相同的整圆环结构：其竖向环板11、21为与钢管6相适应的圆筒形，水平环板12、22为整圆环形，上环板1与下环板2同轴并相对布置，四个钢牛腿3d、3e、3f、3g的根部通过其腹板35上的凸出端插装并焊接固定在二水平环板12、22之间。

实施例3

本发明所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件具体实施方式如图4、图5、图6所示，与实施例1不同的是，节点构件包括钢管6和沿水平面呈“Y”形间隔布置的三个钢牛腿3h、3i、3j，为各向不等高布置；节点构件还包括由一个上环板1和两个下环板2、5组成的环板组件；上环板1与其中一个下环板2均为结构相同的整圆环结构，其中一个钢牛腿3h的根部上腹板35的凸出端与上环板1与其中一个下环板2的二水平环板12、22插装并焊接固定；另一个下环板5位于上述的上环板1与其中一个下环板2之间，该下环板5的水平环板52为与钢管6相适应的扇环形，竖向环板51则为与该扇环相对应的弧形面，第二个钢牛腿3i的根部上腹板35的凸出端与该下环板5与上述的上环板1的二水平环板52、12插装并焊接固定；第三个钢牛腿3j的根部上腹板35的凸出端与二下环板5、2的二水平环板52、22插装并焊接固定。

Claims (10)

1.一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，包括钢管(6)和与其固定安装的节点组件，其特征在于所述的节点组件包括环板组件和钢牛腿组件；所述的环板组件至少包括一个上环板(1)和一个下环板(2)，二者的纵向截面均呈“L”形：由竖向环板(11)、(21)和沿其外壁向外翻出的水平环板(12)、(22)所组成；上环板(1)和下环板(2)均与钢管(6)外壁固定连接；所述的钢牛腿组件为水平布置，其包括至少一个钢牛腿(3)，钢牛腿(3)上作为根部的一端同时与环板组件和钢管外壁固定连接，钢牛腿(3)的另一端向外伸出。

2.根据权利要求1所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的与环板组件相连接的钢牛腿(3)的根部，其腹板(35)的端面凸出于上翼缘(36)和下翼缘(37)之外，该凸出端与位于其上方和下方的二水平环板(12)、(22)插装固定。

3.根据权利要求2所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的钢牛腿(3)与水平环板(12)、(22)的连接处设有与水平环板(12)、(22)位于同一平面的水平过渡板(4)。

4.根据权利要求3所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的钢牛腿(3)根部的上翼缘(36)和下翼缘(37)上设有水平加劲板(31)，钢牛腿(3)根部的上翼缘(36)与下翼缘(37)之间设有与腹板(35)相平行的竖向加劲板(32)；上述的水平加劲板(31)、竖向加劲板(32)与钢牛腿(3)根部的上翼缘(36)、下翼缘(37)共同形成箱体式结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的节点组件包括三个钢牛腿(3a)、(3b)、(3c)，分别沿水平面间隔90°布置，呈“T”字形，构成钢牛腿组件；所述的节点组件还包括一个上环板(1)和两个下环板(2)、(5)，构成环板组件；上环板(1)与其中一个下环板(2)均为结构相同的整圆环结构：其竖向环板(11)、(21)为与钢管(6)相适应的圆筒形，水平环板(12)、(22)为整圆环形，所述的上环板(1)与下环板(2)同轴并相对布置；钢牛腿组件的其中两个同对称轴的钢牛腿(3a)、(3b)的根部与上述的上环板(1)和其中一个下环板(2)固定连接；另一个下环板(5)位于上述的上环板(1)与其中一个下环板(2)之间，呈半圆环形：其竖向环板(51)和水平环板(52)分别为与钢管(6)相适应的半圆筒形和半圆环形；另一个钢牛腿(3c)的根部与该下环板(5)与上述的上环板(1)固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的节点组件包括四个钢牛腿(3d)、(3e)、(3f)、(3g)，分别沿水平面间隔90°布置，呈“十”字形，构成钢牛腿组件；所述的节点组件还包括一个上环板(1)和一个下环板(2)，构成环板组件；所述的上环板(1)与下环板(2)均为结构相同的整圆环结构：其竖向环板(11)、(21)为与钢管(6)相适应的圆筒形，水平环板(12)、(22)为整圆环形，所述的上环板(1)与下环板(2)同轴并相对布置，所述的四个钢牛腿(3d)、(3e)、(3f)、(3g)的根部均固定安装于上述的上环板(1)与下环板(2)之间。

7.根据权利要求4所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的节点组件包括三个钢牛腿(3h)、(3i)、(3j)，分别沿水平面间隔布置，呈“Y”形，构成钢牛腿组件；所述的节点组件还包括一个上环板(1)和两个下环板(2)、(5)，构成环板组件；所述的上环板(1)与其中一个下环板(2)均为结构相同的整圆环结构：其竖向环板(11)、(21)为与钢管(6)相适应的圆筒形，水平环板(12)、(22)为整圆环形，上述的上环板(1)与其中一个下环板(2)同轴并相对布置，钢牛腿组件的第一个钢牛腿(3h)的根部与上述的上环板(1)与下环板(2)固定连接；另一个下环板(5)位于上述的上环板(1)与其中一个下环板(2)之间，该下环板(5)的水平环板(52)为与钢管(6)相适应的扇环形，竖向环板(51)则为与该扇环相对应的弧形面，第二个钢牛腿(3i)的根部与该下环板(5)与上述的上环板(1)固定连接；第三个钢牛腿(3j)的根部与上述的二下环板(5)、(2)固定连接。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的钢牛腿(3)的腹板(35)侧壁上设有向外凸出的粗钢筋(33)。

9.根据权利要求5或6或7所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的钢牛腿(3)的腹板(35)侧壁上靠近其端部处设有竖向端板(34)。

10.根据权利要求5或6或7所述的一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，其特征在于所述的环板组件与钢管(6)之间、钢牛腿(3)与环板组件之间及钢牛腿(3)与钢管(6)之间均为焊接固定。

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