CN105421591B - 箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及方法，涉及建筑结构技术领域，针对横筋和纵筋在梁柱节点位置交错设置，导致混凝土保护层的厚度无法保证且削弱了钢牛腿承载能力的问题。箱形钢骨混凝土柱内的型钢上连接钢牛腿，钢牛腿翼缘表面至梁表面的距离大于等于混凝土保护层厚度与两倍钢筋直径之和，Z形钢筋接头和直钢筋接头的一端连接在上、下翼缘上，其另一端与梁内纵筋连接，钢筋混凝土梁的横筋则经钢牛腿外侧通过型钢。施工方法：在钢牛腿上、下翼缘上分别固接Z形钢筋接头、直钢筋接头，使纵筋与上述钢筋接头螺纹连接，横筋经钢牛腿上、下翼缘的外侧通过型钢。

Description

箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及方法

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及其连接方法。

背景技术

劲性结构是由型钢外包钢筋混凝土形成的一种新型建筑结构,与钢筋混凝土结构相比，劲性结构有效地减小了构件的截面尺寸，增大了建筑物的使用空间；与钢结构相比，劲性结构节约了钢材用量，降低了造价，改善了防火和防腐性能。随着建筑物高度的增加以及人防地下工程使用性能的不断提高，劲性结构作为一种高效的结构体系，得到了更为广泛的推广和应用。

然而，由于现有劲性结构中型钢材料的多样性，造成梁柱节点构造极为复杂，尤其是钢筋的排布和连接，相比传统的钢筋混凝土结构要复杂许多。如国家建筑标准设计图集12SG904-1《型钢混凝土结构施工钢筋排布规则与构造详图》所记载，箱型钢骨混凝土柱和钢筋混凝土梁有三种连接方式：柱型钢设置钢牛腿与梁纵筋焊接、柱型钢采用套筒与梁纵筋连接和柱型钢设置短钢梁与梁纵筋搭接。其中，在“柱型钢设置钢牛腿与梁纵筋焊接”的排布构造中，如图1(a)所示，钢筋混凝土梁1内纵筋4a、横筋4b在靠近柱型钢2内钢管3的位置水平自然弯曲，绕开钢管3并贯通节点区，如图1(b)所示，纵筋4a和横筋4b交错设置时，位于下部的横筋4b需贯穿钢牛腿5的腹板。

上述钢筋的排布和连接方式存在以下两个缺陷：

1、若柱型钢2已到顶，节点区的纵筋4a和横筋4b若按照图1(b)的方式排布，即纵筋4a架于横筋4b之上，导致混凝土保护层不足甚至纵筋4a露出混凝土保护层表面，严重影响施工质量；

2、由于节点区横筋4b需穿过钢牛腿5的腹板，导致钢结构加工时必然需要在钢牛腿5的腹板上开洞，虽然箍筋和拉筋等贯穿腹板时也需要开洞，但这毕竟增加了腹板上开洞的数量，从而削弱了钢牛腿5整体的承载能力。

发明内容

针对现有劲性结构的梁柱节点施工中，钢筋混凝土梁内横筋和纵筋在梁柱节点位置交错设置，位于下部的横筋需贯穿钢牛腿的腹板，导致梁柱节点位置混凝土保护层的厚度无法保证而影响施工质量，且削弱了钢牛腿承载能力的问题，本发明的目的是提供一种箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及方法，使得横筋能够在钢牛腿上方和/或下方通过型钢，纵筋通过钢筋接头连接在钢牛腿的上、下翼板上，避免两者交错设置，从而保证了钢牛腿整体的承载能力以及混凝土保护层的厚度，提高了施工质量。

本发明解决其技术问题所采用的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构，所述箱形钢骨混凝土柱内的型钢上连接钢牛腿，所述钢牛腿包括上翼缘、下翼缘及位于两者之间的腹板，所述上翼缘上表面至所述钢筋混凝土梁上表面的距离d1，及所述下翼缘下表面至所述钢筋混凝土梁下表面的距离d2均大于等于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，所述上翼缘和所述下翼缘上各连接若干Z形钢筋接头和若干直钢筋接头，所述Z形钢筋接头的另一端与所述钢筋混凝土梁的外侧的纵筋连接，所述直钢筋接头的另一端与所述钢筋混凝土梁的内侧的纵筋连接，所述钢筋混凝土梁的横筋则经所述钢牛腿外侧通过所述型钢。

优选的，所述Z形钢筋接头和直钢筋接头与上翼缘和下翼缘是焊接固定。

优选的，所述Z形钢筋接头和所述直钢筋接头的另一端固接有直螺纹套筒一，所述纵筋通过所述直螺纹套筒一与所述Z形钢筋接头和所述直钢筋接头固接。

优选的，所述钢牛腿上翼缘上表面至所述钢筋混凝土梁上表面的距离d1，及所述钢牛腿下翼缘下表面至所述钢筋混凝土梁下表面的距离d2约为8cm～10cm。

优选的，所述钢牛腿的上翼缘和/或下翼缘上还固接有若干直螺纹套筒二，所述箱形钢骨混凝土柱内的柱纵筋通过所述直螺纹套筒二与所述钢牛腿固接。

优选的，所述钢牛腿内还设有与所述腹板垂直的钢肋板，且所述钢肋板与所述直螺纹套筒二的位置相对应。

另外，本发明还提供了一种箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的施工方法，步骤如下：

一、将所述钢牛腿固定在所述箱形钢骨混凝土柱内的型钢上，使所述钢牛腿上、下翼缘的表面与所述钢筋混凝土梁表面的距离大于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，在所述钢牛腿的上翼缘和下翼缘上分别固接若干Z形钢筋接头和直钢筋接头，所述Z形钢筋接头和所述直钢筋接头的另一端连接直螺纹套筒一；

二、使所述钢筋混凝土梁内的纵筋与所述直螺纹套筒一螺纹连接，所述钢筋混凝土梁内的横筋经所述钢牛腿的外侧通过所述型钢。

优选的，所述步骤一中还包括在所述钢牛腿的上翼缘和/或下翼缘上固接若干直螺纹套筒二；所述步骤二中，使所述箱形钢骨混凝土柱内的柱纵筋与所述直螺纹套筒二螺纹连接。

优选的，所述步骤一中，所述直钢筋接头与所述钢牛腿的连接均在工厂预先焊接完成。

优选的，所述步骤一中，所述Z型钢筋接头是采用CO₂气体保护焊现场焊接完成。

本发明的效果在于：

一、本发明的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构，通过调整钢牛腿的高度，使得钢牛腿上、下翼缘与钢筋混凝土梁的上、下表面保持足够的距离；同时，利用固接于钢牛腿上、下翼缘上的若干Z形钢筋接头和直钢筋接头与钢筋混凝土梁内的上、下皮双排纵筋固定连接，采用Z型钢筋接头能够保证钢筋混凝土梁内上、下皮双排纵筋的有效距离；而且，钢筋混凝土梁内的横筋能够在钢牛腿上方和/或下方通过箱形钢骨混凝土柱的型钢，避免钢牛腿腹板因贯通横筋而增加开泂数量，进而导致钢牛腿整体承载能力下降的弊端；综上，与现有梁柱节点横筋和纵筋交错排布导致混凝土保护层不足甚至钢筋露出混凝土表面的情况不同的是，该钢筋连接结构的梁柱节点位置仅横筋通过钢牛腿外侧，而上、下皮双排纵筋是通过Z形钢筋接头和直钢筋接头与钢牛腿间接连接，避免了横筋和纵筋在梁柱节点位置交错设置的现象，从而能够保证混凝土保护层的厚度。

二、本发明的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的施工方法，首先，制作钢牛腿，其高度和宽度根据钢筋混凝土梁的高度和宽度来确定，保证钢牛腿上、下翼板表面与钢筋混凝土梁表面的距离大于等于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和；接着，在上、下翼缘上分别焊接Z形钢筋接头和直钢筋接头，使得梁内上、下皮双排纵筋通过与Z形钢筋接头和直钢筋接头螺纹连接实现与钢牛腿的稳固连接，横筋则由上、下翼缘的外侧通过型钢；最后，将柱纵筋螺纹连接在钢牛腿的翼板上；无需如现有技术所述贯穿钢牛腿腹板上的孔洞并弯曲绕过型钢，从而减少了钢牛腿上孔洞的数量，保证了钢牛腿整体的结构强度；同时，由于钢筋混凝土梁内横筋于钢牛腿上、下翼缘外侧通过，避免横筋与纵筋在梁柱节点处累叠，进而保证了钢筋混凝土梁的混凝土保护层的厚度，提高了施工质量。

附图说明

图1(a)为现有“柱型钢设置钢牛腿与梁纵筋焊接”内钢筋的排布构造示意图；

图1(b)图1(a)的A-A剖视图；

图2为本发明一实施例的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的示意图；

图3为本发明一实施例中钢牛腿与钢筋混凝土梁内纵筋连接关系的结构示意图；

图4为图3的B向侧视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构及方法进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。以下将由所列举之实施例结合附图，详细说明本发明的技术内容及特征。需另外说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。

实施例一：本实施例以某地下工程的施工为例，该工程地下三层为钢筋混凝土框架结构，地上为钢框架结构，地上箱形钢骨混凝土柱插入至地下一层；在地下一层的顶板范围内存在84处箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点，为此，下面结合图2至图4说明本发明的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构，箱形钢骨混凝土柱1内的型钢11上设置钢牛腿3，钢牛腿3包括上翼缘31、下翼缘32及位于两者之间的腹板33，腹板33因箍筋和拉筋穿过而开设若干通孔，钢牛腿3的高度和宽度需根据钢筋混凝土梁2的高度和宽度来确定，钢牛腿3上翼缘31上表面至钢筋混凝土梁2上表面的距离d1，及钢牛腿3下翼缘32下表面至钢筋混凝土梁2下表面的距离d2均大于等于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，使得钢牛腿3上、下翼缘31、32与钢筋混凝土梁2的上、下表面保持足够的距离，在梁内纵筋和横筋交错排布时，保证混凝土保护层的厚度；更进一步，上翼缘31和下翼缘32上各连接若干Z形钢筋接头和若干直钢筋接头，Z形钢筋接头的另一端与位于钢筋混凝土梁2外侧的纵筋连接，直钢筋接头的另一端与位于钢筋混凝土梁2内侧的纵筋连接，钢筋混凝土梁2的横筋25则经钢牛腿3上方和/或下方通过箱形钢骨混凝土柱1的型钢11；具体而言，如图1所示，本实施例中钢筋混凝土梁2内的钢筋包括交错设置的横筋25和纵筋，纵筋包括两排上皮纵筋和两排下皮纵筋，与之相应的，Z形钢筋接头和直钢筋接头也具有上下两层，分别为Z形钢筋接头一41和直钢筋接头一43，Z形钢筋接头二42和直钢筋接头二44；其中，Z形钢筋接头一41的一端焊接在上翼缘31上表面，其另一端与上排上皮纵筋21螺纹连接，直钢筋接头一43的一端焊接在上翼缘31下表面，其另一端与下排上皮纵筋23螺纹连接；Z形钢筋接头二42的一端焊接在下翼缘32上表面，其另一端与下排下皮纵筋22螺纹连接，直钢筋接头二44的一端焊接在下翼缘32下表面，其另一端与上排下皮纵筋24螺纹连接。

因此，本发明的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构，通过调整钢牛腿3的高度，使得钢牛腿3上、下翼缘31、32与钢筋混凝土梁2的上、下表面保持足够的距离；同时，利用固接于钢牛腿3上、下翼缘31、32上的若干Z形钢筋接头和直钢筋接头与钢筋混凝土梁2内的上、下皮双排纵筋21、22、23、24固定连接，采用Z型钢筋接头能够保证钢筋混凝土梁2内上、下皮双排纵筋21、22、23、24的有效距离；而且，钢筋混凝土梁2内的横筋25能够在钢牛腿3上方和/或下方通过箱形钢骨混凝土柱1的型钢11，避免钢牛腿3腹板33因贯通横筋25而增加开泂数量，进而导致钢牛腿3整体承载能力下降的弊端；综上，与现有梁柱节点横筋和纵筋交错排布导致混凝土保护层不足甚至钢筋露出混凝土表面的情况不同的是，该钢筋连接结构的梁柱节点位置仅横筋25通过钢牛腿3外侧，而上、下皮双排纵筋21、22、23、24是通过Z形钢筋接头和直钢筋接头与钢牛腿3间接连接，避免了横筋和纵筋在梁柱节点位置交错设置的现象，从而能够保证混凝土保护层的厚度。

上述Z形钢筋接头41、42、直钢筋接头43、44与上、下翼缘31、32是焊接固定，以保证各钢筋接头与上、下翼缘31、32之间的稳固连接。

如图2所示，Z形钢筋接头一41、直钢筋接头一43、Z形钢筋接头二42和直钢筋接头二44的另一端分别固接有直螺纹套筒一，上、下皮双排纵筋21、22、23、24的非焊接段均与直螺纹套筒一螺纹连接，从而实现上述纵筋与钢牛腿3上、下翼缘31、32之间的稳固连接；由于纵筋的非焊接段均是通过直螺纹套筒一连接在钢牛腿3上，减少了大量焊接工作，使得施工更加方便。

本实施例中，钢牛腿3上翼缘31上表面至钢筋混凝土梁2上表面的距离d1，及钢牛腿3下翼缘32下表面至钢筋混凝土梁2下表面的距离d2约为8cm～10cm，优选9cm。这一尺寸设置既能够满足横筋25通过钢牛腿3上方，及纵筋与各钢筋接头连接的留设空间的需要，又能够保证钢筋外侧混凝土保护层的厚度。Z形钢筋接头一41高度4cm，弯折段10cm，两端平直段15cm，Z形钢筋接头二42高度6cm，弯折段10cm，两端平直段15cm，直钢筋接头一和直钢筋接头二的长度均为20cm。

请继续参考图2，并结合图3和图4，钢牛腿3的上翼缘31和/或下翼缘32上还固接有若干直螺纹套筒二12，箱形钢骨混凝土柱1内的柱纵筋13通过直螺纹套筒二12与钢牛腿3固接；柱纵筋13通过直螺纹套筒二12与钢牛腿3连接，避免在钢牛腿3的上、下翼缘31、32上开设孔洞，进一步保证了钢牛腿3的整体承载能力；同时，减少了现场的焊接工作量，施工更方便。如图1所示，由于本实施例是地下一层顶板位置的梁柱节点，因此，柱纵筋13仅设置在钢牛腿3下方，此处仅是一个示例，当然也可在钢牛腿3上翼缘31上连接直螺纹套筒二12，并连接上方的柱纵筋。

更佳的，钢牛腿3内还设有与腹板33垂直的钢肋板34，且钢肋板34与直螺纹套筒二12的位置相对应，也就是说，钢肋板34与直螺纹套筒二12的中心重合；由于直螺纹套筒二12与上、下翼板31、32的连接处为受力的重点部位，因此，钢肋板34的设置能够增强上、下翼板31、32的结构强度，避免上、下翼板31、32在柱钢筋13的拉力作用下而发生形变。

实施例二：结合图2至图4说明本实施例的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的施工方法，具体步骤如下：

一、制作钢牛腿3并将其固定在箱形钢骨混凝土柱1内的型钢11上，使钢牛腿3上、下翼缘31、32的表面与钢筋混凝土梁2表面的距离大于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，在钢牛腿3的上翼缘31和下翼缘32上分别固接若干Z形钢筋接头和直钢筋接头，Z形钢筋接头和直钢筋接头的另一端连接直螺纹套筒一；

二、使钢筋混凝土梁2内上、下皮双排纵筋21、22、23、24与直螺纹套筒一螺纹连接，实现纵筋与钢牛腿3的连接，钢筋混凝土梁2内横筋25则经钢牛腿3的上、下翼缘31、32的外侧通过型钢11。

本发明的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的施工方法，首先，制作钢牛腿3并将其固定在型钢11上，钢牛腿3的高度和宽度根据钢筋混凝土梁2的高度和宽度来确定，以保证钢牛腿3上、下翼板31、32表面与钢筋混凝土梁2表面的距离大于等于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和；接着，在上、下翼缘31、32上分别焊接Z形钢筋接头和直钢筋接头，使得梁内上、下皮双排纵筋21、22、23、24通过与Z形钢筋接头和直钢筋接头螺纹连接，实现与钢牛腿3的稳固连接，横筋25则由上、下翼缘31、32的外侧通过型钢11；无需如现有技术所述贯穿钢牛腿3腹板33上的孔洞并弯曲绕过型钢11，从而减少了钢牛腿3上孔洞的数量，保证了钢牛腿3整体的结构强度；同时，由于钢筋混凝土梁2内横筋于钢牛腿3上、下翼缘31、32外侧通过，避免横筋与纵筋在梁柱节点处累叠，进而保证了钢筋混凝土梁的混凝土保护层的厚度，提高了施工质量。

优选的，上述步骤一中还包括在钢牛腿3的上翼缘31和/或下翼缘32上固接若干直螺纹套筒二12；随后，步骤二中，使箱形钢骨混凝土柱1内的柱纵筋13与直螺纹套筒二12螺纹连接；由于柱纵筋与钢牛腿3之间为螺纹连接，能够避免在钢牛腿3的上、下翼缘31、32上开设孔洞，保证了钢牛腿3的整体承载能力；同时减少了现场的焊接工作量，施工更方便。

为避免仰焊，直钢筋接头43、44与钢牛腿3的连接均在工厂预先焊接完成；为便于运输，Z型钢筋接头41、42是采用CO₂气体保护焊现场焊接完成。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (7)

1.箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构，其特征在于：所述箱形钢骨混凝土柱内的型钢上连接钢牛腿，所述钢牛腿包括上翼缘、下翼缘及位于两者之间的腹板，所述上翼缘上表面至所述钢筋混凝土梁上表面的距离d1及所述下翼缘下表面至所述钢筋混凝土梁下表面的距离d2均大于等于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，所述上翼缘和所述下翼缘上各连接若干Z形钢筋接头和若干直钢筋接头，所述Z形钢筋接头和所述直钢筋接头的另一端均固接直螺纹套筒一，所述钢筋混凝土梁外侧的纵筋与所述Z形钢筋接头螺纹连接，所述钢筋混凝土梁内侧的纵筋与所述直钢筋接头螺纹连接，所述钢筋混凝土梁的横筋则经所述钢牛腿外侧通过所述型钢，所述钢牛腿的上翼缘和/或下翼缘上还固接有若干直螺纹套筒二，所述箱形钢骨混凝土柱内的柱纵筋通过所述直螺纹套筒二与所述钢牛腿固接。

2.根据权利要求1所述的钢筋连接结构，其特征在于：所述Z形钢筋接头和直钢筋接头与上翼缘和下翼缘是焊接固定。

3.根据权利要求1所述的钢筋连接结构，其特征在于：所述钢牛腿上翼缘上表面至所述钢筋混凝土梁上表面的距离d1及所述钢牛腿下翼缘下表面至所述钢筋混凝土梁下表面的距离d2为8cm～10cm。

4.根据权利要求1所述的钢筋连接结构，其特征在于：所述钢牛腿内还设有与所述腹板垂直的钢肋板，且所述钢肋板与所述直螺纹套筒二的位置相对应。

5.如权利要求1至4任一项所述的箱形钢骨混凝土柱与钢筋混凝土梁的钢筋连接结构的施工方法，其特征在于，步骤如下：

一、将所述钢牛腿固定在所述箱形钢骨混凝土柱内的型钢上，使所述钢牛腿上、下翼缘的表面与所述钢筋混凝土梁表面的距离大于混凝土保护层的厚度与两倍钢筋直径之和，在所述钢牛腿的上翼缘和下翼缘上分别固接若干Z形钢筋接头和直钢筋接头，所述Z形钢筋接头和所述直钢筋接头的另一端连接直螺纹套筒一，在所述钢牛腿的上翼缘和/或下翼缘上固接若干直螺纹套筒二；

二、使所述钢筋混凝土梁内的纵筋与所述直螺纹套筒一螺纹连接，所述钢筋混凝土梁内的横筋经所述钢牛腿的外侧通过所述型钢，使所述箱形钢骨混凝土柱内的柱纵筋与所述直螺纹套筒二螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述步骤一中，所述直钢筋接头与所述钢牛腿的连接均在工厂预先焊接完成。

7.根据权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述步骤一中，所述Z型钢筋接头是采用CO₂气体保护焊现场焊接完成。