CN102086677A - 预制钢筋砼梁及钢筋砼柱与梁连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明是对建筑物用钢筋砼梁,及与柱连接节点的改进,其特征是钢筋砼梁两端有横T型结构型钢接头,其中T型横端面至少等于梁内钢筋笼形成的截面,并至少在钢筋砼预制梁中主、副钢筋对应位置各有惯穿通孔,各主、副钢筋穿过通孔形成穿孔塞焊或连接;钢筋砼柱连接节点,至少立柱与预制梁连接部区段截面内有轴向钢管,钢管与梁连接面有径向伸出立柱侧面的型钢接头。从而构成抗剪、抗弯、承重能力强的强节点结构,并具有钢结构梁的弹性结构,抗震、安全性好。内置预应力张拉,可以制作大于8米长度的大跨度预制钢筋砼梁。组合了钢结构梁安装快、强度高、弹性结构、安全性好的优点,造价只有钢结构的1/3,综合效益造价仍较钢筋砼低。

Description

预制钢筋砼梁及钢筋砼柱与梁连接节点
技术领域
[0001] 本发明是对建筑物用钢筋砼梁,及与柱连接节点的改进,尤其涉及一种节点 强度高,抗剪、抗扭性能好的预制钢筋砼梁及与柱连接节点,是对申请人在先申请专利 200920283681. 1的进一步改进和完善。
背景技术
[0002] 建筑结构中梁,通常采用钢梁或钢筋混凝土(钢筋砼)梁。钢梁可产业化生产、 施工方便、强度高,抗震性好,但造价相对高,防火、防腐困难。钢筋砼梁,又分为现浇梁和 预制梁,现浇梁在施工中需要支模,材料损耗大,施工进度慢;预制梁可产业化生产,不需支 模,材料损耗小,施工进度快,质量保障性好。钢筋砼预制梁在建筑结构中,不仅连接节点制 作困难,而且节点抗弯、抗剪性差,因此限制了预制钢筋砼梁的推广应用。为此有人设计一 种梁端头加接型钢接头的组合预制钢筋砼梁,例如中国专利CN101215855公开的预制组合 梁,是在钢筋砼预制梁,两端钢筋上连接有嵌入式型钢接头,与柱连接时,与预埋在墙柱钢 筋砼内并与墙柱内钢筋连接的型钢接头连接组合。此钢筋砼预制梁,由于连接型钢接头,采 用嵌入与钢筋砼梁钢筋焊接连接结构,型钢接头与梁中钢筋连接,型钢接头受力全部集中 于钢筋砼梁钢筋周箍上。此受力形式,型钢接头与钢筋连接处成为抗拉、抗剪薄弱点,易导 致在此薄弱部位产生裂纹,甚至钢筋断裂,因而此结构组合梁的抗压、抗剪能力相对较弱, 不能成为强节点。其次,此结构钢筋砼预制梁,按现行国家建筑设计规范,只能用于跨度< 8 米的短梁,而当梁的跨度>8米时,必须设计预应力张拉,此结构预制梁则不能设计预应力 张拉,而不能用于跨度> 8米长梁。
[0003] 此外,其梁与柱连接节点,同样采用型钢接头嵌入与钢筋砼柱钢筋连接结构,柱上 连接节点型钢仅靠钢筋砼柱和柱内钢筋固定,这样节点受力全部集中于柱中钢筋,不仅锚 固强度不足,而且节点部位钢筋砼易因受力产生裂纹影响强度,以至于造成整个梁柱连接 节点整体性、抗弯、抗剪、抗扭强度不够,成为结构中的薄弱节点,抗震性达不到国家现有设 计规范,影响安全性。上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
[0004] 本发明目的在于克服上述已有技术的不足,提供一种钢筋砼梁两端与柱连接的型 钢接头,与梁连接强度高,抗剪、抗扭性能好的预制钢筋砼梁。
[0005] 本发明另一目的在于提供一种可以设置预应力张拉索的预制钢筋砼梁。
[0006] 本发明再一目的在于提供一种与上述预制钢筋砼梁连接的钢筋砼柱与梁连接节点。
[0007] 本发明第一目的实现,主要改进是在预制钢筋砼梁两端各设置有至少呈横T型钢 连接结构,其中T型横面至少等于预制砼梁内钢筋笼构成截面,其上对应梁中轴向主、副钢 筋位置各有通孔,使钢筋砼梁中各主、副钢筋穿过并与该型钢接头横面形成穿孔塞焊或连 接(例如螺接),T型柄则成为与柱的连接件。此结构连接端头钢筋砼梁内主、副钢筋所受抗拉、抗剪受力全部由型钢接头T型端板承担,显著提高了型钢接头与钢筋砼梁的连接强 度,从而显著提高了组合整体梁钢结构节点的抗弯和抗剪能力,克服了上述现有技术的不 足,实现了本发明目的。具体说,本发明预制钢筋砼梁,包括钢筋砼预制梁,及两端的连接型 钢接头,其特征在于所说型钢接头至少为横T型结构,其中T型横端面至少等于砼梁内钢筋 笼形成的截面,并至少在钢筋砼预制梁中主、副钢筋对应位置各有惯穿通孔,各主、副钢筋 穿过通孔形成穿孔塞焊或连接。
[0008] 型钢接头端面钢板截面至少等于梁内钢筋笼形成的截面,主要是确保砼梁内各 主、副钢筋都能与型钢接头端板形成固定例如穿孔连接,提高梁内钢筋与连接结头的锚固 连接,提高与型钢结头连接的抗拉、抗剪、抗扭能力。按此目的,其型钢接头截面,可以大于 钢筋笼形成的截面,一种较好为其截面接近并略小于钢筋砼梁截面。为有利于型钢接头端 板的防腐,一种较好是使端板略小于钢筋砼截面,并内缩于钢筋砼端面,可以利用砼层保护 端面板不受腐蚀及提高防火性。
[0009] 此外,根据实际建筑梁受力情况,钢筋砼梁两端的横T型钢接头T型端板钢筋砼内 侧,还可以固接有若干短锚固钢筋、钢板、栓钉、型钢等增强抗剪、抗扭构件,以进一步提高 型钢接头与钢筋砼连接节点的抗剪、抗扭能力。
[0010] T柄部作为梁与柱的连接件,其中一种较好为采用工字型钢或焊接工字钢,从而使 连接柄的抗扭、抗剪、抗拉能力得到提高,并且有利于安装对位。
[0011] 此外,钢筋砼预制梁内还可以预留轴向惯穿的一个或若干个张力拉孔,钢筋砼梁 两端T型钢接头端板作为预应张力拉支座,各张力拉孔内设置有预应力张拉筋,此结构不 仅可以提高钢筋砼梁的承载,有利于缩小梁截面,而且能满足长度> 8米设计规范。
[0012] 本发明第三目的实现,钢筋砼柱与梁连接节点,包括钢筋砼立柱,其特征在于立柱 至少与预制梁连接部区段截面内有轴向钢管,钢管与梁连接面有径向伸出立柱侧面的型钢 接头。
[0013] 为提高柱连接节点的强度,一种更好为砼内节点连接钢管周面固接有短锚固件。
[0014] 连接节点径向伸出的型钢接头,一种较好采用与组合梁接头同形的工字型钢或焊 接工字钢,可以使两者在同轴线连接,从而提高安装方便性。
[0015] 钢筋砼立柱内轴向颈性钢管,其截面可以是正方形或矩形,也可以是圆形,还可以 是多边形,其主要作为柱与梁连接增强节点提高连接强度,形状不限。轴向钢管,根据建筑 结构及荷载设计需要,可以是轴向惯穿立柱,即砼柱轴向内钢管与立柱大致等高,也可以仅 在与横梁连接部位区段内置一段足够长度的轴向短钢管。
[0016] 此外,为进一步提高柱与梁连接节点的抗震性能,一种更好为在柱连接节点与连 接梁上下侧钢筋部位,设置有径向连接或穿通轴向钢管与梁钢筋连接的钢筋。这样在梁与 柱连接钢结构件外围增加了一道连接钢筋,在遇强烈地震时,柱与梁连接节点的径向钢筋 与连接型钢接头,同时受抗剪、抗扭力,更是提高连接节点的强度。
[0017] 预制组合砼梁端头与柱上型钢接头连接,可以采用螺栓、螺栓夹板、焊接等方式。
[0018] 本发明装配式预制钢筋砼梁,相对于现有技术,由于将连接型钢接头做成至少横 T型结构,砼梁中轴向受力杆件(钢筋或颈性钢管)与接头端板构成连接,可使梁中受力 杆件全部均勻受力,大大提高了预制钢筋砼梁连接端部与钢接头节点的抗剪、抗弯、承重能 力,成为强节点结构;同时此连接节点相当于弹性结构的钢结构梁,大大提高了组合后钢筋砼梁的抗震性及安全性。内设张拉孔,两端接头钢板作为预应力张拉头支撑,设置预应力 张拉,可以制作大于8米长度的大跨度预制钢筋砼梁;同时增加预应力拉索,梁的承载强度 提高,可以减少梁的截面,经济性更好。本连接结构装配式预制钢筋砼梁,组合了钢结构梁 安装快、强度高、节点弹性结构、安全性好的优点,与柱连接后接头部位外用砼包裹保护,又 克服了钢结构防火防腐性差、成本高的缺点,组合梁造价只有钢结构的1/3,虽较钢筋砼增 加成本5-10%,但如果考虑安装快、省现场立模工时和模板费用,带来的效益完全可以抵消 增加的成本;工厂化生产,质量有保障,省工省材,建筑材料浪费少,钢模精度高,可以省去 很多外修补工作量,且可以不粉刷,综合上因素,实际造价低于钢筋砼。预制砼梁现场建筑 施工进度快,与钢结构一样安装,大大减少了建筑垃圾污染及建筑风险,可以实现建筑工厂 化。钢筋砼柱与梁连接节点,只需在浇注立柱时放入连接节点件与柱一气呵成,并不影响柱 的整体浇注,立柱与梁连接节点钢管内外仍有钢筋砼包裹,既可以形成对埋入钢管的防火、 防腐保护,还具有加强作用,参与结构共同抗压。结合柱连接节点径向穿过劲性钢管钢筋与 连接梁钢筋连接形成的连接节点结构,强度更高,整体性好,更是提高了钢筋砼框架节点抗 震性能,抗震性强。本钢筋砼柱与梁连接节点,不仅可用于与预制钢筋砼梁连接,还可以用 于与钢结构梁连接。
[0019] 以下结合几个优化具体实施例,示例性说明及帮助进一步理解本发明,但实施例 具体细节仅是为了说明本发明,并不代表本发明构思下全部技术方案,因此不应理解为对 本发明总的技术方案的限定,一些在技术人员看来,不偏离本发明构思的非实质性增加和/ 或改动,例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换,均属本发明保护范围。
附图说明
[0020] 图1为第一实施例预制钢筋砼梁结构示意图。
[0021] 图2为第二实施例预制带预应力张拉钢筋的钢筋砼梁结构示意图。
[0022] 图3为砼柱与梁连接节点结构示意图。
[0023] 图4为另一种砼柱与钢筋砼梁组合安装示意图。
[0024] 图5为另一种砼柱与梁连接节点结构示意图。
[0025] 图6为图5浇注砼后剖面结构示意图。
[0026] 图7为图5柱一侧连接节点透视结构示意图。
具体实施方式
[0027] 实施例1 :参见图1,本发明预制钢筋砼梁,包括外围砼1和内按荷载设计的钢筋笼 2,及两端连接型钢接头。型钢接头为横T型型钢,T型端板4截面略小于钢筋砼梁端面,并 内缩于钢筋砼梁内端面,端板对应各轴向主副钢筋有通孔,各主副钢筋与端板4形成穿孔 塞焊连接,T型柄由上下横板6及中间竖板5组成工字(H型)结构连接部,竖板5上开有连 接孔。T型连接型钢端面钢筋砼内侧有短抗剪件7,和伸入长度0. 8-1. 2m的劲性钢构件3, 钢构件3径向有剪力钉(图中小圆孔)。根据受力需要,还可以在T型端板4钢筋砼内侧、 梁中部向下设置提高抗剪强度的伸入长度大于IOcm抗剪钢板。
[0028] 实施例2 :参见图2,如实施例1,钢筋砼梁截面下侧有轴向惯通(包括穿通T型端板4)的预应力张拉孔,内置预应力张拉钢筋8。此结构梁,一可以在相同载荷减小梁截面, 二可用于跨度大于8米横梁。
[0029] 实施例3 :参见图3,钢筋砼柱与梁连接节点,包括钢筋或钢管构成的钢筋砼立柱 9,在与横梁连接位置区域,内置劲性钢管10,钢管径向有伸出的剪力件(图中未显示),一 侧或两侧或三侧或四侧,各有径向伸出的与前述梁连接部同形的工字连接型钢11。与梁连 接后,用砼填充包裹。
[0030] 实施例4 :参见图4,如实施例3,立柱9可以为劲性钢管柱,劲性钢管14内外均填 充/包裹钢筋砼成为劲性柱,并且劲性钢管径向有伸出的栓钉抗剪件13,此结构特别用于 多层及高层建筑。
[0031] 实施例5 :参见图5、6、7,如实施例3或4,钢筋15砼柱9在与梁连接节点与预制 钢筋砼梁1上下主筋位置,有径向穿通劲性钢管10的钢筋16和17。与梁连接时,此钢筋与 预制砼梁穿孔塞焊伸出端板钢筋焊接,经穿孔夹板12与柱节点连接后,用砼18填充包裹。 此结构,增加了梁与柱连接节点的强度,使连接节点具有更高的抗震能力。
[0032] 此外,对于某些强度要求更高梁,可以采用颈性钢管代替钢筋笼,同钢一样将颈性 钢管直接固接(焊接或其他固接)于连接型钢端板。
[0033] 梁柱组合安装(如图4),将预制砼梁的连接工字柄和柱连接节点工字连接型钢11 对位,用穿孔夹板12对夹螺栓紧固,最后还可以焊接加固,连接后用钢筋砼包裹梁柱连接 节点。
[0034] 对于本领域技术人员来说,在本专利构思及具体实施例启示下,能够从本专利公 开内容及常识直接导出或联想到的一些变形,本领域普通技术人员将意识到也可采用其他 方法,或现有技术中常用公知技术的替代,以及特征间的相互不同组合,例如具体受力杆件 钢筋配置,具体砼标号,梁、柱截面变化,颈性钢管截面变化,等等的非实质性改动,同样可 以被应用,都能实现与上述实施例基本相同功能和效果,不再一一举例展开细说,均属于本 专利保护范围。
[0035] 为描述简便,本发明所说钢筋砼梁、柱,钢筋砼内受力结构件包括现有技术中的钢 筋笼加强,及劲性钢管加强。
6

Claims (11)

1.预制钢筋砼梁,包括钢筋砼预制梁,及两端的连接型钢接头,其特征在于所说型钢接 头至少为横T型结构,其中T型横端面至少等于砼梁内钢筋笼形成的截面,并至少在钢筋砼 预制梁中主、副钢筋对应位置各有惯穿通孔,各主、副钢筋穿过通孔形成穿孔塞焊或连接。
2.根据权利要求1所述预制钢筋砼梁,其特征在于型钢接头T横端板略小于钢筋砼梁 截面,并内缩于钢筋砼梁端面。
3.根据权利要求1所述预制钢筋砼梁,其特征在于T型型钢接头柄为工字型钢或焊接 工字钢。
4.根据权利要求1、2或3所述预制钢筋砼梁,其特征在于T型钢接头端板钢筋砼内侧 有抗剪、抗扭构件。
5.根据权利要求1、2或3所述预制钢筋砼梁,其特征在于T型钢接头端板钢筋砼内侧、 梁中部向下有提高抗剪强度的抗剪板。
6.根据权利要求1、2或3所述预制钢筋砼梁,其特征在于钢筋砼预制梁内预留一或若 干轴向惯穿张力拉孔,孔内置有预应力张拉筋。
7.钢筋砼柱与梁连接节点,包括钢筋砼立柱,其特征在于立柱至少与预制梁连接部区 段截面内有轴向钢管,钢管与梁连接面有径向伸出立柱侧面的型钢接头。
8.根据权利要求7所述钢筋砼柱与梁连接节点,其特征在于轴向钢管周面有抗剪、抗 扭构件。
9.根据权利要求7所述钢筋砼柱与梁连接节点,其特征在于轴向钢管与连接梁上下侧 钢筋部位有径向连接或穿通轴向钢管与梁钢筋连接的钢筋。
10.根据权利要求7、8或9所述钢筋砼柱与梁连接节点,其特征在于连接节点径向伸出 型钢接头为与组合梁接头同形的工字型钢或焊接工字钢。
11.根据权利要求7、8或9所述钢筋砼柱与梁连接节点,其特征在于轴向钢管纵向与钢 筋砼柱大致等高。
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