CN101476348A - 钢管混凝土节段式外套节点及其施工方法 - Google Patents

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本发明涉及的是钢管混凝土节段式外套节点及其施工方法，是土木工程中连接钢管混凝土柱和梁的连接节点及其施工方法，这种钢管混凝土节段式外套节点包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，钢管由上柱钢管与下柱钢管通过连接套连接，连接套与下柱钢管为分体的，连接套外安装上、下加强环板，上加强环板和下加强环板之间安装竖向连接板。本发明中的连接套与下柱钢管为分体的，施工时，下柱钢管混凝土与上柱钢管混凝土浇注的强度可以不同，可满足强节点弱构件的需要。另外，本发明传力路径简洁明确、节点刚度大、承载力高，力学性能优越，抗震性能好，加工制作简单方便。

Description

钢管混凝土节段式外套节点及其施工方法
一、技术领域：
本发明涉及的是土木工程中连接钢管混凝土柱和梁的连接节点，具体涉及的是钢管混凝土节段式外套节点及其施工方法。
二、背景技术：
在钢管中浇灌混凝土就形成了钢管混凝土构件，这是把钢管和混凝土两种材料融合在一起而形成的组合构件。受压时，钢管内的混凝土由于受到钢管的约束，处于三向受压状态，三向受压混凝土不但纵向抗压强度得到提高，而且弹性模量也得到提高，并增加了塑性。对于钢管来说，由于混凝土的密贴，充分保证了钢管不会发生局部屈曲，可使折算应力达到钢材的屈服强度，充分发挥钢管的强度承载力。可以看出，钢管混凝土构件不但充分发挥了两种材料的优点，相互弥补了对方的弱点，而且还显示了新的优异的工作性能：抗压强度高、塑性性能好、抗震性能优异。由于钢管混凝土的优异性能，该项技术已成功应用于高层、大跨、重载和抗震防爆等工程中。但是钢管混凝土柱钢梁结构体系的传统节点却成为制约了钢管混凝土构件广泛应用的瓶颈。现有节点一般由钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁构成，钢管混凝土柱与横向的钢梁通过连接件在节点交接，钢管柱与连接件在工厂中焊好，施工时向钢管柱中填入混凝土。如现有节点中锚定板式节点，构造简单，施工方便，也较省材料，但其力学性能并不理想；又如抗剪环环梁节点，其施工和经济上的优点极为突出，但其节点的刚度有限，在复杂应力情况下的工作性能差。四川汶川大地震使人们对房屋的抗震性提出了更高的要求，为了确保结构的安全使用，必须遵守“强柱、弱梁、节点更强”的设计原则，必须保证结构达极限时，破坏首先发生在梁内，而节点在梁和柱破坏之前，保持安全不破坏。
三、发明内容：
本发明的一个目的是提供一种钢管混凝土节段式外套节点，另一个目的是提供钢管混凝土节段式外套节点的施工方法，用于提高节点的强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢管混凝土节段式外套节点包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，钢管由上柱钢管与下柱钢管通过连接套连接，连接套与下柱钢管为分体的，连接套外安装上、下加强环板，上加强环板和下加强环板之间安装竖向连接板。
上述方案中的钢管截面可为圆形或方形或矩形或多边形。
上述钢管混凝土节段式外套节点的施工方法，先浇注下柱钢管混凝土，在下柱钢管的混凝土浇注后，再通过连接套将上柱钢管与下柱钢管连接起来，并浇注上柱钢管混凝土，然后再将钢梁与连接套连接起来，用高强螺栓把钢梁沿纵向伸入上、下加强环板之间的突出部与连接套的竖向连接板连接起来，然后用对接焊缝把钢梁的上、下翼缘与加强环板相连接，此时上柱钢管混凝土的强度可以与下柱钢管混凝土的强度不同，以满足强节点弱构件的需要。
有益效果：
1、本发明中的连接套与下柱钢管为分体的，施工时，下柱钢管混凝土与上柱钢管混凝土浇注的强度可以不同，可满足强节点弱构件的需要。
2、本发明传力路径简洁明确、节点刚度大、承载力高，力学性能优越；节点加工制作简单方便，便于管内混凝土浇注，是一种综合性能良好的节点；此外，本发明的抗震性能好，在强地震作用下，梁端塑性铰由节点区外移到加强环的外缘，保护了节点区不受破坏，提高了结构的安全可靠度。
四、附图说明：
图1是本发明第一种实施方式的结构示意图；
图2是图1的A-A向剖面图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明第二种实施方式的结构示意图；
图5是图4的B-B向剖面图；
图6是图5的俯视图；
1 上柱钢管  2 下柱钢管  3 连接套  4 上加强环板  5 下加强环板6 竖向连接板  7 钢梁      8 安装定位环
五、具体实施方式：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例1：
如图1所示，这种钢管混凝土节段式外套节点包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁7，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，钢管截面为圆形的，它包括上柱钢管1和下柱钢管2，上柱钢管1和下柱钢管2的截面尺寸相等，两钢管通过连接套3连接在一起，连接套3为筒状的，连接套3与下柱钢管2为分体的；连接套3外上部安装上加强环板4，连接套3外下部安装下加强环板5，加强环板的左右两侧水平向外延伸形成连接耳，该连接耳用于与钢梁7固定连接，上加强环板4和下加强环板5之间安装竖向连接板6。这种钢管混凝土节段式外套节点为等截面形式的。这种钢管混凝土节段式外套节点传力明确，施工便利，钢材构件可以在工厂制作，到现场安装，施工速度快，缩短建设周期，取得更好的经济效益。而且钢管混凝土柱承载力较大，抗震性能良好，与钢筋混凝土柱相比可减小占用的空间。
参阅图2、图3所示，连接套3内壁向内凸起形成安装定位环8，当本发明施工时，连接套的安装定位环8能够座于下柱钢管2的上端，防止连接套3掉落下来，便于施工。
上述实施例钢管混凝土节段式外套节点的施工方法，先浇注下柱钢管2混凝土，在下柱钢管2的混凝土浇注后，将连接套的安装定位环8置于下柱钢管上，再通过连接套3将上柱钢管1与下柱钢管2连接起来，并浇注上柱钢管1混凝土，然后再将钢梁7与连接套3连接起来，用高强螺栓把钢梁7沿纵向伸入上、下加强环板之间的突出部与连接套的竖向连接板6连接起来，然后用对接焊缝把钢梁7的上、下翼缘与加强环板相连接，此时上柱钢管1混凝土的强度可以与下柱钢管2混凝土的强度不同，以满足强节点弱构件的需要。
实施例2：
如图2所示，这种钢管混凝土节段式外套节点包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁7，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，钢管截面为方形的，它包括上柱钢管1和下柱钢管2，上柱钢管1和下柱钢管2的截面尺寸相等，两钢管通过连接套3连接在一起，连接套3也为方形的，它与下柱钢管2为分体的，，连接套3外上部安装上加强环板4，连接套3外下部安装下加强环板5，加强环板也为方形的，加强环板的左右两侧水平向外延伸形成连接耳，上加强环板4和下加强环板5之间安装竖向连接板6。这种钢管混凝土节段式外套节点为等截面形式的。参阅图5、图6所示，本实施例中连接套3的内壁也设计有安装定位环8。这种钢管混凝土节段式外套节点传力明确，施工便利，钢材构件可以在工厂制作，到现场安装，施工速度快，经济效益好。而且钢管混凝土柱承载力较大，抗震性能良好，与钢筋混凝土柱相比可减小占用的空间。
本实施例的施工方法与实施例1相同。
实施例3：
如图3所示，这种钢管混凝土节段式外套节点为变截面形式的，它包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁7，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，钢管截面为矩形的，它包括上柱钢管1和下柱钢管2，上柱钢管1和下柱钢管2的截面尺寸不相等，上柱钢管1细，下柱钢管2粗，两钢管通过连接套连接在一起，连接套3与下柱钢管2为分体的，连接套3上下两端截面尺寸不相等，参阅图3，连接套3上细下粗，中间为变径的过渡段，连接套3外上部安装上加强环板4，连接套3外下部安装下加强环板5，加强环板也为矩形的，加强环板的左右两侧水平向外延伸形成连接耳，上加强环板4和下加强环板5之间安装竖向连接板6。连接套3中间的过渡段的上、下端口均设计有安装定位环8，以便于施工。当框架结构体系接近顶层的柱子所承受的轴力较小，采用和底层柱子相同的截面，将造成材料浪费，造价增高，因此，为降低造价，避免不必要的损失，采用本实施方式中提供的钢管混凝土节段式外套节点，可实现缩小柱子截面尺寸的目的。
本实施例的施工方法与实施例1相同。

Claims (8)

1、一种钢管混凝土节段式外套节点，它包括钢管混凝土柱和与该柱连接的钢梁(7)，钢管混凝土柱由钢管内填入混凝土形成，其特征在于：所述的钢管由上柱钢管(1)与下柱钢管(2)通过连接套(3)连接，连接套(3)与下柱钢管(2)为分体的，连接套(3)外安装上、下加强环板，上加强环板(4)和下加强环板(5)之间安装竖向连接板(6)。
2、根据权利要求1所述的钢管混凝土节段式外套节点，其特征在于：所述的钢管截面为圆形或方形或矩形或多边形。
3、根据权利要求1或2所述的钢管混凝土节段式外套节点，其特征在于：所述的上柱钢管(1)和下柱钢管(2)的截面尺寸相等。
4、根据权利要求3所述的钢管混凝土节段式外套节点，其特征在于：所述的连接套(3)内壁向内凸起形成安装定位环(8)。
5、根据权利要求1或2所述的钢管混凝土节段式外套节点，其特征在于：所述的上柱钢管(1)和下柱钢管(2)的截面尺寸不相等，连接套(3)上下两端截面尺寸不相等，中间为变径的过渡段。
6、根据权利要求5所述的钢管混凝土节段式外套节点，其特征在于：所述的连接套(3)中间过渡段的上、下端口均设计有安装定位环(8)。
7、一种权利要求1所述的钢管混凝土节段式外套节点的施工方法，其特征在于：先浇注下柱钢管(2)混凝土，在下柱钢管(2)的混凝土浇注后，再通过连接套(3)将上柱钢管(1)与下柱钢管(2)连接起来，并浇注上柱钢管(1)混凝土，然后再将钢梁(7)与连接套(3)连接起来，用高强螺栓把钢梁(7)沿纵向伸入上、下加强环板之间的突出部与连接套的竖向连接板(6)连接起来，然后用对接焊缝把钢梁(7)的上、下翼缘与加强环板相连接。
8、根据权利要求7所述的钢管混凝土节段式外套节点的施工方法，其特征在于：所述的上柱钢管(1)混凝土的强度与下柱钢管(2)混凝土的强度不同。
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