CN103114733A

CN103114733A - 矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法

Info

Publication number: CN103114733A
Application number: CN2013100509498A
Authority: CN
Inventors: 陈志华; 杜颜胜; 王小盾; 周婷
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: CN103114733B

Abstract

本发明属于建筑结构工程技术领域，涉及一种矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法，分两种应用场合，一种是单向有梁的情况：将上外环板和下外环板在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板、下外环板之间用角焊缝焊接腹板连接板，在腹板连接板的下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙；将两侧上下竖向肋板紧贴于上外环板、下外环板和钢管混凝土柱进行焊接连接，其中竖向肋板与钢管混凝土柱用角焊缝进行连接，竖向肋板与上外环板和下外环板用坡口焊缝进行连接，将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装。本发明同时提供了双向有梁的施工方法。本发明的施工方法具有受力更加合理、施工方便快捷的优点。

Description

矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法

所属技术领域

本发明属于建筑结构工程技术领域，涉及一种矩形钢管混凝土柱H型钢梁节点其制作方法。

背景技术

钢管混凝土结构是在钢管中填充混凝土构成，钢管的存在能够防止混凝土过早开裂，混凝土的存在能够防止钢管的过早屈曲，二者共同工作能充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，因此具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、经济效益显著和施工环保等许多优点。

矩形钢管混凝土结构具有抗弯刚度大、节点连接方便的优点。而矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系，因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，在高层及超高层建筑中具有很好的应用前景，现已受到国内外工程领域的普遍重视。

常用的矩形钢管混凝土柱H型钢梁连接节点包括四种：内隔板式节点，外环板节点，隔板贯通节点，外肋环板节点。四种节点均为栓焊混合节点，即翼缘焊接，腹板螺栓连接。但1994年的美国北岭地震和1995年的日本阪神地震中，多高层钢结构建筑的许多连接节点出现了脆性破坏，破坏的位置在梁端焊接部位、柱端焊接部位、梁柱节点的节点板处等。分析原因是由于当时设计中只考虑了在梁上形成塑性铰达到吸收和耗散地震的目的，而忽视了节点域存在的应力集中和截面削弱对节点承载能力的影响，以及焊缝质量难以保证。且裂缝多起始于下翼缘焊缝处，该处的下翼缘焊缝是中断的，不易进行超声波检查。

鉴于传统的栓焊混合连接节点受焊缝影响抗震性能较差，国内一些人提出用全螺栓节点进行施工。实际工程经验表明全螺栓节点受力性能较好，避免了焊缝尤其是下翼缘焊缝缺陷的影响。但是由于需要加工和施工大量螺栓和螺栓孔，因此造价很高；并且由于螺栓安装需要较长的外伸隔板，因此对螺栓加工精度，现场梁柱安装定位精度要求非常高，一旦柱子倾斜或者梁不能对中，施工将十分困难。

外肋环板是一种较新的节点形式，即在外环板节点的基础上，将其两侧的加强环板改为平贴于柱侧的竖向肋板，加以适当构造而形成。当柱另外两侧有梁连接时，若为铰接，可在柱上焊接连接板与梁腹板用高强螺栓连接传递梁端剪力；若为刚接，既可直接将梁翼缘焊在竖向肋板上,也可将竖向肋板换成T型钢。

外肋环板新型节点构造简单，加工安装方便，传力明确可靠，不仅克服了外环板节点墙板安装问题，而且避免了室内角部有凸角现象。外肋环板节点在加工制作时不受钢管直径的限制，克服了在低层和多层住宅建筑中由于采用的方钢管柱边长较小而无法采用内隔板节点的缺点。此外，外肋环板节点的钢管柱连续贯通，适应了工业化生产需求，特别是随着冷弯薄壁钢管大型生产线的投产和钢结构住宅的发展，该种节点的优势将得到更好的发挥，代表着未来节点构造的发展方向，是一种值得研究与推广的节点形式。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种受力更加合理、施工方便快捷的矩形钢管混凝土柱H型钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法。本发明既考虑在梁上形成塑性铰达到吸收和耗散地震方面，又避免了下翼缘焊缝缺陷对节点抗震性能的不利影响；施工方便快捷，减少因施工误差造成的施工困难、延误工期等情况；因而与其他节点相比，降低了造价。本发明的技术方案如下：

一种矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法，适用于单向有梁的情形，包括下列步骤：

<1>.加工H型钢梁（2）端部、竖向肋板（3）、上外环板（4）、腹板连接板（5）和下外环板（6），其中腹板连接板（5）厚度不应小于钢梁腹板厚度，上外环板（4）和下外环板（6）不应小于钢梁上下翼缘厚度。

<2>.将上外环板（4）和下外环板（6）在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板（4）、下外环板（6）之间用角焊缝焊接腹板连接板（5），应在腹板连接板（5）的下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙。

<3>.将两侧上下竖向肋板（3）紧贴于上外环板（4）、下外环板（6）和钢管混凝土柱（1）进行焊接连接，其中竖向肋板（3）与钢管混凝土柱（1）用角焊缝进行连接，竖向肋板（3）与上外环板（4）和下外环板（6）用坡口焊缝进行连接，将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装。

<4>.现场部分：将切割加工好的H型钢梁（2）的下翼缘插入腹板连接板（5）与下外环板（6）之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的腹板紧贴腹板连接板（5），并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的上翼缘与上外环板（4）用坡口焊进行焊接。

本发明同时给出另一种情形下的矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法，适用于两个方向都有梁的情况，包括下列步骤：

<1>.加工H型钢梁（2）端部、T形肋板（8）、上外环板（4）、腹板连接板（5）、下外环板（6），其中腹板连接板（5）厚度不应小于钢梁腹板厚度，上外环板（4）、下外环板（6）和T形肋板（8）的腹板厚度不应小于钢梁翼缘厚度。

<2>.在一个方向，将上外环板（4）和下外环板（6）在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板（4）、下外环板（6）之间用角焊缝焊接腹板连接板（5），在腹板连接板（5）的下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙。

<3>.在另一个方向，将两侧上下T形肋板（8）紧贴于上外环板（4）、下外环板（6）和钢管混凝土柱（1）进行焊接连接，其中T形肋板（8）与钢管混凝土柱（1）用角焊缝进行连接，T形肋板（8）与上外环板（4）和下外环板（6）用坡口焊缝进行连接；将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装；

<4>.现场部分：在对平行于T形肋板（8）方向的梁和节点进行施工时，将切割加工好的H型钢梁（2）的下翼缘插入腹板连接板（5）与下外环板（6）之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的腹板紧贴腹板连接板（5），并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的上翼缘与上外环板（4）用坡口焊进行焊接；

在对垂直于T形肋板（8）方向的梁和节点进行施工时，即将切割加工好的H型钢梁（2）的下翼缘插入腹板连接板（5）与T形肋板（8）的腹板之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的腹板紧贴腹板连接板（5），并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的上翼缘与上侧T形肋板（8）的腹板用坡口焊进行焊接。

本发明在受力上，不需设置过多的连接板，构造简单，传力明确；同时，由于下翼缘采用高强螺栓连接，盖板外伸长度大，通过高强螺栓与钢梁下翼缘连接，使钢梁负弯矩区承载能力极大地加强，同时避免了焊缝缺陷的不利影响，有效防止焊接带来的应力集中，提供良好的抗震性能。具体而言，本发明的有益效果如下：

1.加工、制作简单，现场只需焊接一道焊缝；同时本发明是基于施工实践经验改造得来，通过梁端翼缘、腹板不同长度的切割，分部安装，节点连接处H型钢梁腹板高度小于上下外环板之间的距离，对施工安装误差较不敏感，受加工及施工影响较小。可明显缩短工期，促进装配化进程，实现了施工方便的目的。

2.受力上，构造简单，传力明确；同时，由于下翼缘采用高强螺栓连接，盖板外伸长度大，通过高强螺栓与钢梁下翼缘连接，使钢梁负弯矩区承载能力极大地加强；同时避免了焊缝缺陷的不利影响，有效防止焊接带来的应力集中，提供良好的抗震性能。

3.实施例一特别适用于异型方钢管混凝土组合柱，这样应用时，两个方向的竖向肋板分别在各自肢柱上，可互不影响。同时可见，本发明不受柱子截面尺寸影响，特别适用于截面较小的钢管混凝土组合柱。

4.本发明解决了外环板节点适应性和灵活性较差的缺点，将外环板尺寸缩小，符合与外墙或者楼板的连接要求，特别适合于住宅钢结构对空间的要求。

5.加工方便，缩短了工期，受力性能强于同类节点，在各个环节降低了造价。

附图说明

图1：构件加工详图，(a)H型钢梁详图；（b）上外环板详图；（c）腹板连接板详图；（d）下外环板详图；

图2：构件加工(步骤<2>)；

图3：构件加工(步骤<3>)；

图4：实施例一正视图；

图5：实施例一水平截面图；

图6：T形肋板（8）详图，（a）为俯视图，（b）为侧视图；

图7：实施例二2-2剖面图；

图8：实施例二1-1剖面图；

图9：实施例二水平截面图。

具体实施方式

本发明提出一种矩形钢管混凝土柱-H型钢梁下栓上焊外肋环板连接节点及施工方法，由以下几部分组成：矩形钢管混凝土柱1、H型钢梁2、竖向肋板3，上外环板4，腹板连接板5，下外环板6，高强螺栓7、T形肋板8。其中较复杂构件详图见图1。

若只单向有梁，则按下述方法实施：

<1>.在工厂按照图纸加工H型钢梁2端部、竖向肋板3仅为一矩形钢板，未画出、上外环板4、腹板连接板5、下外环板6见图1，其中腹板连接板5厚度不应小于钢梁腹板厚度，上外环板4和下外环板6不应小于钢梁翼缘厚度。

<2>.将上外环板4和下外环板6在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板4、下外环板6之间用角焊缝焊接腹板连接板5，见图2，此处需注意腹板连接板5的位置，应在下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙，空隙宜比钢梁下翼缘厚度大至少5mm，上部预留空隙可适当减小。

<3>.将两侧上下竖向肋板3紧贴于上外环板4、下外环板6和钢管混凝土柱1进行焊接连接，其中竖向肋板3与钢管混凝土柱1用角焊缝进行连接，竖向肋板3与上外环板4和下外环板6用坡口焊缝进行连接见图3。将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装。

<4>.现场部分：将切割加工好的H型钢梁2的下翼缘插入腹板连接板5与下外环板6之间，并用高强螺栓拧紧，同时起初步定位作用；H型钢梁2的腹板紧贴腹板连接板5，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的上翼缘与上外环板4用坡口焊进行焊接（见图4，图5）。

若两个方向都有梁，则竖向肋板3为T形肋板8，参见图6-9，则

<1>.加工H型钢梁2端部、T形肋板8、上外环板4、腹板连接板5、下外环板6，其中腹板连接板5厚度不应小于钢梁腹板厚度，上外环板4、下外环板6和T形肋板8的腹板厚度不应小于钢梁翼缘厚度。

<2>.在一个方向，将上外环板4和下外环板6在矩形钢管混凝土柱壁相应高度处用坡口焊进行焊接，并在上外环板4、下外环板6之间用角焊缝焊接腹板连接板5，在腹板连接板5的下部预留出使钢梁下翼缘插入的空隙。

<3>.在另一个方向，将两侧上下T形肋板8紧贴于上外环板4、下外环板6和钢管混凝土柱1进行焊接连接，其中T形肋板8与钢管混凝土柱1用角焊缝进行连接，T形肋板8与上外环板4和下外环板6用坡口焊缝进行连接；将上述加工完成以后，作为一个整体在现场定位安装。

<4>.现场部分：在对平行于T形肋板8方向的梁和节点进行施工时，将切割加工好的H型钢梁2的下翼缘插入腹板连接板5与下外环板6之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的腹板紧贴腹板连接板5，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的上翼缘与上外环板4用坡口焊进行焊接。

在对垂直于T形肋板8方向的梁和节点进行施工时，即将切割加工好的H型钢梁2的下翼缘插入腹板连接板5与T形肋板8的腹板之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的腹板紧贴腹板连接板5，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁2的上翼缘与上侧T形肋板8的腹板用坡口焊进行焊接。

Claims

1.一种矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法，适用于单向有梁的情形，包括下列步骤：

2.一种矩形钢管混凝土柱钢梁下栓上焊外肋环板节点施工方法，适用于两个方向都有梁的情况，包括下列步骤：

<4>.现场部分：在对平行于T形肋板（8）方向的梁和节点进行施工时，将切割加工好的H型钢梁（2）的下翼缘插入腹板连接板（5）与下外环板（6）之间，并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的腹板紧贴腹板连接板（5），并用高强螺栓拧紧；H型钢梁（2）的上翼缘与上外环板（4）用坡口焊进行焊接。