CN104294918A - 复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，包括：复合材料拉挤型材，复合材料拉挤型材沿复合材料管混凝土柱的轴向延伸地嵌设在复合材料管混凝土柱内，复合材料拉挤型材具有至少一个与复合材料拉挤型材梁相连的分支板；连接件，连接件与分支板和复合材料拉挤型材梁相连以将复合材料拉挤型材梁安装在复合材料拉挤型材上；以及浇注层，浇注层浇注在复合材料拉挤型材与复合材料管之间以将复合材料拉挤型材固定在复合材料管混凝土柱内。根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，不仅传力稳定、性能稳定、便于施工，而且可以综合复合材料拉挤型材梁与复合材料管混凝土柱的性能优势。

Description

复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，更具体地，涉及一种复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点。

背景技术

复合材料是由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等高性能纤维与树脂基体混合，经过一定的加工工艺复合而成的非金属材料。它具有很强的耐腐蚀能力，同时还有轻质、高强、成型方便等优点，现在已经广泛应用于结构工程当中，显示了良好的力学性能和耐久性。由于复合材料的强度较高，连接节点成为结构中的薄弱部位，而且土木工程领域的结构尺寸通常较大，在设计和建造过程中对构件进行连接不可避免。如何提高节点的连接效率成为相关研究和应用的重点和难点，对于保障复合材料结构安全具有重要意义。

在工程应用中，复合材料可与传统材料(混凝土、钢材、木材等)通过合理的组合方式共同受力，其中的典型代表之一就是复合材料管混凝土柱，它于1995年被首次提出，当时作为墩柱应用于新型桥梁结构体系，解决了沿海桥梁结构中钢筋锈蚀的问题。将混凝土浇入预制的复合材料管中形成的复合材料管混凝土柱，复合材料管对内部混凝土起约束作用，并兼作模板，可以极大地提高混凝土的强度和变形能力，同时混凝土也可防止复合材料管的屈曲破坏。世界各国学者对于复合材料管混凝土的研究进行得比较深入，对于复合材料管约束混凝土的基本受力性能、施工过程中复合材料管的受力性能、长期工作状态下复合材料管混凝土柱的受力性能以及复合材料管中纤维种类和缠绕角度都有研究，其结果表明复合材料管混凝土柱受力性能好，施工方便，并具有很好的耐腐蚀性，优势非常明显，因此在结构工程中得到广泛关注，我国已经编制了相应的应用规程，但目前复合材料管混凝土柱应用比较有限，主要原因之一是现有技术中复合材料管混凝土柱与梁之间的连接方式较少，这个问题一直阻碍着复合材料管混凝土柱在结构工程中的应用，因此，研发一种新型节点是十分必要的。

复合材料的性能与成型工艺密切相关，在各种工艺中，拉挤是一种工业化程度很高的连续生产工艺，生产过程中，浸渍过树脂的纤维通过高温模具的挤压，树脂与纤维充分浸润、固化，生产出来的复合材料拉挤型材质地密实、性能稳定、纤维方向保持一致，单向受力性能好。随着拉挤工艺的发展，拉挤型材的截面形式、尺寸更灵活，可设计性强，能够满足工程应用的需求，因而正被越来越广泛地应用于工业厂房、空间结构、多层建筑以及桥梁结构。但是由于复合材料拉挤型材的板件较薄，受压时板件容易发生局部失稳，在建筑结构应用中，单独使用复合材料拉挤型材作为竖向受压构件并不是一个经济合理的选择，而复合材料拉挤型材梁板体系与复合材料管混凝土柱组合，被认为是一种优势明显的结构形式。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，所述复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点传力明确、性能稳定、便于施工。

根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，包括：复合材料拉挤型材，所述复合材料拉挤型材沿所述复合材料管混凝土柱的轴向延伸地嵌设在所述复合材料管混凝土柱内，所述复合材料拉挤型材具有至少一个与所述复合材料拉挤型材梁相连的分支板；连接件，所述连接件与所述分支板和所述复合材料拉挤型材梁相连以将所述复合材料拉挤型材梁安装在所述复合材料拉挤型材上；以及浇注层，所述浇注层浇注在所述复合材料拉挤型材与复合材料管之间以将所述复合材料拉挤型材固定在所述复合材料管混凝土柱内。

根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，通过连接件将复合材料拉挤型材的分支板与复合材料拉挤型材梁相连以使复合材料拉挤型材梁安装在复合材料拉挤型材上，并且将浇注层浇注在复合材料管内以使复合材料拉挤型材、连接件、复合材料拉挤型材梁和复合材料管混凝土柱形成一体，该复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点不仅传力稳定、性能稳定、便于施工、耐久性好，而且可以综合复合材料拉挤型材梁与复合材料管混凝土柱的性能优势。

另外，根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，四个所述分支板成十字形排列。

根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材梁包括四个，每个所述复合材料拉挤型材梁分别与一个所述分支板通过所述连接件相连。

根据本发明的一个实施例，四个所述分支板一体形成。

根据本发明的一个实施例，每个所述复合材料拉挤型材梁分别包括两个槽型拉挤型材，每个所述槽型拉挤型材的截面分别为C形且每个所述复合材料拉挤型材梁的两个所述槽型拉挤型材的朝向相背，每个所述复合材料拉挤型材梁的两个所述槽型拉挤型材分别设在相对应的所述分支板的两侧且通过连接件与所述分支板相连。

根据本发明的一个实施例，每个所述槽型拉挤型材和所述分支板上分别设有螺钉孔，所述连接件为连接螺栓。

根据本发明的一个实施例，所述分支板上的所述螺钉孔位于所述复合材料管混凝土柱内，所述浇注层覆盖所述连接件。

根据本发明的一个实施例，所述连接螺栓为碳钢螺栓、不锈钢螺栓或者复合材料螺栓。

根据本发明的一个实施例，所述浇注层为混凝土。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点的结构示意图。

附图标记：

复合材料管混凝土柱10；复合材料管11；复合材料拉挤型材梁20；槽型拉挤型材21；复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30；复合材料拉挤型材31；分支板311；连接件32；浇注层33。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面首先结合附图1具体描述根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30。

根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30包括复合材料拉挤型材31、连接件32和浇注层33。具体而言，复合材料拉挤型材31沿复合材料管混凝土柱10的轴向延伸地嵌设在复合材料管混凝土柱10内，复合材料拉挤型材31具有至少一个与复合材料拉挤型材梁20相连的分支板311，连接件32与分支板311和复合材料拉挤型材梁20相连以将复合材料拉挤型材梁20安装在复合材料拉挤型材31上，浇注层33浇注在复合材料拉挤型材31与复合材料管11之间以将复合材料拉挤型材31固定在复合材料管混凝土柱10内。

换言之，复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30主要由复合材料拉挤型材31、连接件32和浇注层33组成，具体地，如图1所示，复合材料管11形成中空的腔室，复合材料拉挤型材31布置在复合材料管11形成的腔室内且与复合材料管11的内壁间隔开，复合材料拉挤型材31沿复合材料管11的轴向延伸形成板体。复合材料拉挤型材31具有至少一个与复合材料拉挤型材梁20相连的分支板311，复合材料拉挤型材梁20可以通过连接件32与复合材料拉挤型材31的分支板311连接，浇注层33设在复合材料拉挤型材31与复合材料管11之间以使复合材料拉挤型材31固定在复合材料管混凝土柱10内，浇注层33浇注在复合材料管11内将复合材料拉挤型材31、连接件32、复合材料拉挤型材梁20和复合材料管混凝土柱10形成一体，需要说明的是，将浇注层33直接浇入预制的复合材料管11中可以形成复合材料管混凝土柱10。

由此，根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30，通过连接件32将复合材料拉挤型材31的分支板311与复合材料拉挤型材梁20相连以使复合材料拉挤型材梁20安装在复合材料拉挤型材31上，并且将浇注层33浇注在复合材料管11内以使复合材料拉挤型材31、连接件32、复合材料拉挤型材梁20和复合材料管混凝土柱10形成一体，该复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30不仅传力稳定、性能稳定、便于施工、耐久性好，而且可以综合复合材料拉挤型材梁20与复合材料管混凝土柱10的性能优势。

在本发明的一些具体实施方式中，复合材料拉挤型材31具有四个分支板311，四个分支板311成十字形排列。

也就是说，复合材料拉挤型材31包括四个分支板311，每个分支板311沿上下方向延伸形成板体，四个分支板311的沿复合材料管混凝土柱10的轴向延伸的一端互相垂直相连以使复合材料拉挤型材31的截面形成十字形，截面形状为十字形的复合材料拉挤型材31内嵌于复合材料管混凝土柱10内。

进一步地，根据本发明的一个实施例，复合材料拉挤型材梁20包括四个，每个复合材料拉挤型材梁20分别与一个复合材料拉挤型材31通过连接件32相连。

也就是说，复合材料拉挤型材梁20也包括四个，每个复合材料拉挤型材梁20可以分别与复合材料拉挤型材31的四个分支板311相连，换言之，复合材料拉挤型材31的分支板311可以与复合材料拉挤型材梁20实现四个方向上的连接。

由此，将复合材料拉挤型材31嵌设在复合材料管混凝土柱10内，复合材料拉挤型材31的每个分支板311与复合材料拉挤型材梁20连接，传力明确直接，大大提高了复合材料拉挤型材31的连接效率，并且截面形状为十字形的复合材料拉挤型材31可以将复合材料拉挤型材梁20传来的荷载均匀分布到复合材料管11的截面，体现了其传力均匀的特点。

更进一步地，根据本发明的一个实施例，四个分支板311一体形成。由此，一体形成的结构不仅保证了复合材料拉挤型材31的整体结构稳定性，而且成型方便，成本低廉，并且使得整个复合材料拉挤型材31的结构紧凑。

需要说明的是，本发明提出的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30也适用于角柱、中柱以及排架柱，可设计性强，当多个复合材料拉挤型材梁20之间不正交或不在同一直线上时，还可以选择其他截面形式的复合材料拉挤型材31嵌入复合材料管混凝土柱10中，以方便将多个复合材料拉挤型材梁20安装在复合材料拉挤型材31上。

同时，截面形状为十字形的复合材料拉挤型材31的长度也可以根据使用情况来设计，当结构的荷载不大时，复合材料拉挤型材31可设计为只超出节点区一定的长度满足锚固要求，如果结构的荷载较大，复合材料拉挤型材31可沿复合材料管混凝土柱10的轴向通长布置，底部插入基础一定的锚固长度。

根据本发明的一个实施例，每个复合材料拉挤型材梁20分别包括两个槽型拉挤型材21，每个槽型拉挤型材21的截面分别为C形且每个复合材料拉挤型材梁20的两个槽型拉挤型材21的朝向相背，每个复合材料拉挤型材梁20的两个槽型拉挤型材21分别设在相对应的分支板311的两侧且通过连接件32与分支板311相连。

也就是说，复合材料拉挤型材梁20由两个槽型拉挤型材21拼装而成，复合材料拉挤型材梁20的两个槽型拉挤型材21背靠背夹住复合材料拉挤型材31的分支板311，并通过连接件32将两个槽型拉挤型材21与复合材料拉挤型材31的分支板311相连。

由此，两个槽型拉挤型材21拼装而成复合材料拉挤型材梁20，通过连接件32将复合材料拉挤型材梁20安装在复合材料拉挤型材31上，定位方便，易于装配。

根据本发明的一个实施例，每个槽型拉挤型材21和分支板311上分别设有螺钉孔，连接件32为连接螺栓。

换言之，复合材料拉挤型材31的分支板311与复合材料拉挤型材梁20上分别对应设有螺钉孔，通过连接螺栓将二者连接，不需牛腿等配件，传力直接，保证了整个结构的性能稳定，再者，连接螺栓的数量较少，安装简单，受环境影响较小。

在本发明的一些具体实施方式中，分支板311上的螺钉孔位于复合材料管混凝土柱10内，浇注层33覆盖连接件32。

换言之，复合材料拉挤型材31的分支板311的螺钉孔位于复合材料管11内，连接件32将复合材料拉挤型材梁20安装在复合材料拉挤型材31的分支板311上，浇注浇注层33后，复合材料管11的浇注层33将连接件32、复合材料拉挤型材31与复合材料拉挤型材梁20相连的部分覆盖。

由此，复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30完全位于复合材料管混凝土柱10内的浇注层33中，传力均匀，耐久性好，复合材料管混凝土柱10外围没有连接件32，不影响使用空间，简洁美观。

优选地，根据本发明的一个实施例，连接螺栓为碳钢螺栓、不锈钢螺栓或者复合材料螺栓。

可以理解的是，复合材料拉挤型材31的每个分支板311和复合材料拉挤型材梁20的两个槽型拉挤型材21上分别对应设有螺钉孔，连接螺栓可以穿过螺钉孔并紧固，使复合材料拉挤型材梁20与复合材料拉挤型材31连接，然后在复合材料管11内浇注浇注层33。根据复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30的使用条件可以选用不同材质的连接螺栓。例如，若复合材料管11中浇注普通混凝土时，可以选用碳钢螺栓，若复合材料管11中浇注的是海水海砂混凝土，需选用耐海水腐蚀的不锈钢或复合材料螺栓。

由此，根据使用条件选用合适的连接螺栓，可以延长连接螺栓的使用寿命，大大降低了成本，不仅兼顾了经济性和耐久性，而且连接螺栓装拆方便、易于操作。

根据本发明的一个实施例，浇注层33为混凝土。也就是说，连接件32将复合材料拉挤型材31与复合材料拉挤型材梁20连接后，然后可以在复合材料管11内浇注混凝土。由此，装配后施工完成型材之间的连接，然后浇注混凝土，相关经验成熟，便于施工，而且外部的混凝土和复合材料管11能抵抗腐蚀介质的侵入、耐久性好。

根据本发明实施例的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点30的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，包括：

复合材料拉挤型材，所述复合材料拉挤型材沿所述复合材料管混凝土柱的轴向延伸地嵌设在所述复合材料管混凝土柱内，所述复合材料拉挤型材具有至少一个与所述复合材料拉挤型材梁相连的分支板；

连接件，所述连接件与所述分支板和所述复合材料拉挤型材梁相连以将所述复合材料拉挤型材梁安装在所述复合材料拉挤型材上；以及

浇注层，所述浇注层浇注在所述复合材料拉挤型材与复合材料管之间以将所述复合材料拉挤型材固定在所述复合材料管混凝土柱内。

2.根据权利要求1所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，四个所述分支板成十字形排列。

3.根据权利要求2所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，所述复合材料拉挤型材梁包括四个，每个所述复合材料拉挤型材梁分别与一个所述分支板通过所述连接件相连。

4.根据权利要求2所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，四个所述分支板一体形成。

5.根据权利要求1所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，每个所述复合材料拉挤型材梁分别包括两个槽型拉挤型材，每个所述槽型拉挤型材的截面分别为C形且每个所述复合材料拉挤型材梁的两个所述槽型拉挤型材的朝向相背，每个所述复合材料拉挤型材梁的两个所述槽型拉挤型材分别设在相对应的所述分支板的两侧且通过连接件与所述分支板相连。

6.根据权利要求5所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，每个所述槽型拉挤型材和所述分支板上分别设有螺钉孔，所述连接件为连接螺栓。

7.根据权利要求6所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，所述分支板上的所述螺钉孔位于所述复合材料管混凝土柱内，所述浇注层覆盖所述连接件。

8.根据权利要求6所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，所述连接螺栓为碳钢螺栓、不锈钢螺栓或者复合材料螺栓。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的复合材料管混凝土柱与复合材料拉挤型材梁的连接节点，其特征在于，所述浇注层为混凝土。