CN107246068A - 一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点及其施工方法。该梁柱节点包括矩形钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁。所述矩形钢管混凝土柱的外包钢管由上到下依次为上柱钢管、节点钢管和下柱钢管。所述上柱钢管、节点钢管和下柱钢管焊接在一起。节点钢管的内拐角处均焊接有斜拉加劲肋。节点钢管内腔中还焊接有内隔板。该结构的施工方法包括加工外包钢管、吊装焊接、绑扎筋笼和浇筑混凝土等步骤。该梁柱节点设计合理，可以在柱中配置纵筋，提高结构防火性能和抗弯承载力，施工方便快捷，节点性能可靠。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程领域，尤其涉及一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的梁柱节点结构。
背景技术
钢管混凝土由于具有承载力高、经济效果好和施工方便等优点而备受工程界的重视。其中，矩形钢管混凝土是钢管混凝土结构的一个重要组成部分。矩形钢管混凝土外形规则，有利于配合建筑设计，有利于梁柱连接，有着良好的应用前景。矩形钢管混凝土柱与梁的连接节点是进行钢管混凝土工程设计时的关键问题之一，其连接节点的有效性直接影响整体结构的刚度、稳定性和承载能力，也影响到现场施工难度和施工进度。现有的钢管混凝土节点形式繁多。为保证强节点弱构件的要求，当与钢筋混凝土梁相连接时，一般采用环梁型节点和外焊钢牛腿的方式。这两种连接节点形式较为复杂，造价较高。有时还会影响建筑使用空间和美观程度。
因此，研发一种安装简便，对操作人员技术和施工环境要求低的矩形钢管混凝土柱与梁节点形式，显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种施工便捷、节点性能可靠的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点及其施工方法，以解决现有技术中施工困难、节点复杂等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，包括：矩形钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁。
所述矩形钢管混凝土柱的外包钢管由上到下依次为上柱钢管、节点钢管和下柱钢管。所述上柱钢管、节点钢管和下柱钢管焊接在一起。所述上柱钢管、下柱钢管和节点钢管均由两块扣合并焊接在一起的冷弯薄壁槽型钢组成。
所述节点钢管侧壁上均匀开设有多组孔。每一组孔均包括上下排列的两个孔洞。所述节点钢管内腔中焊接有若干块内隔板。所述内隔板为矩形板状结构，水平嵌入节点钢管内腔中。所述内隔板的中心处开设有灌浆通孔。所述节点钢管上下两端的内拐角处均焊接有斜拉加劲肋。
若干交错的梁纵筋穿过孔洞。若干梁箍筋与梁纵筋绑扎在一起，形成钢筋混凝土梁筋笼。
所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑有梁混凝土。所述上柱钢管、节点钢管和下柱钢管所形成的竖向空腔中浇筑由柱混凝土。
进一步，所述内隔板的四角处均开设有若干个纵筋贯穿孔。若干柱纵筋穿入上柱钢管、节点钢管和下柱钢管的内腔并穿过纵筋贯穿孔。
进一步，所述斜拉加劲肋为竖直布置的板状结构。所述斜拉加劲肋与节点钢管的内拐角构成上下端均敞口的中空三棱柱A。
进一步，所述节点钢管外周横截面的长为a，宽为b。所述节点钢管的上表面与钢筋混凝土梁顶面的距离≥1/2a。所述节点钢管的下表面与钢筋混凝土梁底面的距离≥1/2a。所述孔洞的宽度与钢筋混凝土梁的梁宽一致。
进一步，所述节点钢管外周横截面的长为a，宽为b。所述灌浆通椭圆孔的长轴长为c，短轴长为d。所述纵筋贯穿孔的孔径为e。所述柱纵筋的直径为f。其中，a＝2c,b＝2d，e-f≥5mm。
进一步，所述斜拉加劲肋上开设有若干个排气孔Ⅰ。所述内隔板的板面上开设有若干个排气孔Ⅱ。
本发明还公开一种关于上述矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的施工方法，包括以下步骤：
1)按设计要求加工上柱钢管、节点钢管和下柱钢管：
将两块冷弯槽型钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成上柱钢管。将两块冷弯槽形钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成下柱钢管。
选取两块冷弯槽形钢，将八个斜拉加劲肋Ⅱ分别焊接在所述冷弯槽形钢各个内拐角的上下两端。将若干个内隔板采用熔透焊连接在其中一块冷弯槽形钢的内腔中，将所述的两块冷弯槽形钢扣合后将所述内隔板与另一块冷弯槽形钢也焊接在一起。将这两块冷弯槽形焊接在一起，形成节点钢管。在节点钢管的侧壁上开设多组供钢筋混凝土梁穿过的孔。其中，每一组孔均包括上下排列的两个孔洞。节点钢管、斜拉加劲肋Ⅱ和内隔板共同构成节点钢管综合体。
2)将下柱钢管、节点钢管综合体和上柱钢管由下到上依次吊装定位并通过熔透焊连接在一起。
3)将若干交错的梁纵筋穿过节点钢管上的孔洞。绑扎梁箍筋与梁纵筋形成钢筋混凝土梁筋笼。
4)在步骤3)所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑梁混凝土。在上柱钢管、节点钢管和下柱钢管所形成的竖向空腔中浇筑柱混凝土。
进一步，步骤2)之后还将若干柱纵筋穿入上柱钢管、节点钢管和下柱钢管的内腔中并穿过纵筋贯穿孔。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.斜拉加劲肋的设置提高了矩形钢管对塑性铰区和节点区混凝土的约束效果，使得矩形钢管混凝土节点的性能更好。设置柱纵筋，可提高防火性能，降低防火涂料费用，节约了成本；
B.节点区钢管设置内隔板，对核心区混凝土起到有效的约束作用，剪力传递体系合理可靠；
C.内隔板四角处开孔，固定纵筋位置。矩形钢管混凝土柱四角处布置大直径纵筋，使得抗弯承载力得以提高，施工更加方便。
附图说明
图1为梁柱节点钢结构部分立面图；
图2为实施例1中梁柱节点结构示意图；
图3为上柱钢管俯视图；
图4为下柱钢管俯视图；
图5为节点钢管结构示意图；
图6为节点钢管剖视图；
图7为实施例1中内隔板俯视图；
图8为实施例2中A-A截面图；
图9为实施例2中梁柱节点结构示意图；
图10为实施例2中内隔板俯视图；
图中：柱纵筋1、上柱钢管2、柱混凝土3、下柱钢管5、节点钢管7、孔洞701、斜拉加劲肋8、排气孔Ⅰ801、内隔板9、纵筋贯穿孔901、灌浆通孔902、排气孔Ⅱ903、梁纵筋10、梁箍筋11、梁混凝土12。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，包括：矩形钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁。
参见图1和图2，所述矩形钢管混凝土柱的外包钢管由上到下依次为上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5。所述上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5焊接在一起。
参见图2、图3和图4，所述上柱钢管2、下柱钢管5和节点钢管7均由两块扣合并焊接在一起的冷弯薄壁槽型钢组成。
参见图5和图6，所述节点钢管7侧壁上均匀开设有多组孔。每一组孔均包括上下排列的两个孔洞701。所述节点钢管7内腔中焊接有若干块内隔板9。参见图7，所述内隔板9为矩形板状结构，水平嵌入节点钢管7内腔中。所述内隔板9的中心处开设有灌浆通孔902。所述节点钢管7上下两端的内拐角处均焊接有斜拉加劲肋8。所述斜拉加劲肋8为竖直布置的板状结构。所述斜拉加劲肋8与节点钢管7的内拐角构成上下端均敞口的中空三棱柱A。所述斜拉加劲肋8上开设有1个排气孔Ⅰ801，以使柱混凝土浇筑密实。
参见图1和图2，若干交错的梁纵筋10穿过孔洞701。若干梁箍筋11与梁纵筋10绑扎在一起，形成钢筋混凝土梁筋笼。
所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑有梁混凝土12。所述上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5所形成的竖向空腔中浇筑由柱混凝土3。
实施例2：
本实施例公开一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，包括：矩形钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁。
参见图9，所述矩形钢管混凝土柱的外包钢管由上到下依次为上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5。所述上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5焊接在一起。本实施例中，上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5均为由两块冷弯薄壁槽型钢扣合并焊接在一起组成的方钢管。其中，所述节点钢管7的外周横截面的长为a，宽为b。
所述节点钢管7侧壁上均匀开设有多组孔洞701。每一组孔洞均包括上下排列的两个孔洞701。所述孔洞701的宽度与钢筋混凝土梁的梁宽一致。上下排列的两个孔洞701的总高度大于钢筋混凝土梁梁高的一半。所述节点钢管7内腔中焊接有两块内隔板9。所述两块内隔板9位于上下排列的两个矩形孔701之间。参见图10，所述内隔板9为矩形板状结构，水平嵌入节点钢管7内腔中。每块内隔板的四条边分别用熔透焊连接在节点钢管7的四侧内壁上。所述内隔板9的四角处均开设有纵筋贯穿孔901。所述纵筋贯穿孔901的孔径为e。所述柱纵筋1的直径为f。其中，e-f＝5mm。所述内隔板9的中心处开设有灌浆通孔902。所述灌浆通椭圆孔的长轴长为c,短轴长为d。其中，c＝1/2a,d＝1/2b。所述内隔板9的板面上还开设有4个排气孔Ⅱ903。所述节点钢管7上下两端的内拐角处均焊接有斜拉加劲肋8。即节点钢管7内壁上一共焊接有8个斜拉加劲肋Ⅱ8。所述斜拉加劲肋Ⅱ8竖直穿入节点钢管7内。每一个斜拉加劲肋Ⅱ8通过角焊缝连接在节点钢管7相邻的两条边之间。所述斜拉加劲肋8上开设有1个排气孔Ⅰ801，以使柱混凝土浇筑密实。
参见图8，4根柱纵筋1穿入上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5的内腔。这些柱纵筋1还穿过纵筋贯穿孔901。
交错的梁纵筋10穿过孔洞701。梁箍筋11与梁纵筋10绑扎在一起，形成钢筋混凝土梁筋笼。
所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑有梁混凝土12。所述上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5所形成的竖向空腔中浇筑有柱混凝土3。
值得说明的是，本实施例中，所述节点钢管7的上表面与钢筋混凝土梁顶面的距离为1/2a。所述节点钢管7的下表面与钢筋混凝土梁底面的距离为1/2a。
实施例3：
本实施例公开一种关于实施例1所述矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的施工方法，包括以下步骤：
1)按设计要求加工上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5：
将两块冷弯槽型钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成上柱钢管2。将两块冷弯槽形钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成下柱钢管5。
选取两块冷弯槽形钢，将八个斜拉加劲肋Ⅱ8分别焊接在所述冷弯槽形钢各个内拐角的上下两端。将若干个内隔板9采用熔透焊连接在其中一块冷弯槽形钢的内腔中，将所述的两块冷弯槽形钢扣合后将所述内隔板9与另一块冷弯槽形钢也焊接在一起。将这两块冷弯槽形焊接在一起，形成节点钢管7。在节点钢管7的侧壁上开设多组供钢筋混凝土梁穿过的孔。其中，每一组孔均包括上下排列的两个孔洞701。节点钢管7、斜拉加劲肋Ⅱ8和内隔板9共同构成节点钢管综合体。
2)将下柱钢管5、节点钢管综合体和上柱钢管2由下到上依次吊装定位并通过熔透焊连接在一起。
3)将若干交错的梁纵筋10穿过节点钢管7上的孔洞701。绑扎梁箍筋11与梁纵筋10形成钢筋混凝土梁筋笼。
4)在步骤3)所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑梁混凝土12。在上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5所形成的竖向空腔中浇筑柱混凝土3。
实施例4：
本实施例公开一种关于实施例2所述矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的施工方法，包括以下步骤：
1)按设计要求加工上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5：
将两块冷弯槽型钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成上柱钢管2。将两块冷弯槽形钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成下柱钢管5。
选取两块冷弯槽形钢，将八个斜拉加劲肋Ⅱ8分别焊接在所述冷弯槽形钢各个内拐角的上下两端。将若干个内隔板9采用熔透焊连接在其中一块冷弯槽形钢的内腔中，将所述的两块冷弯槽形钢扣合后将所述内隔板9与另一块冷弯槽形钢也焊接在一起。将这两块冷弯槽形焊接在一起，形成节点钢管7。在节点钢管7的侧壁上开设多组供钢筋混凝土梁穿过的孔。其中，每一组孔均包括上下排列的两个孔洞701。节点钢管7、斜拉加劲肋Ⅱ8和内隔板9共同构成节点钢管综合体。
2)将若干柱纵筋1穿入上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5的内腔中并穿过纵筋贯穿孔901。
3)将下柱钢管5、节点钢管综合体和上柱钢管2由下到上依次吊装定位并通过熔透焊连接在一起。
4)将若干交错的梁纵筋10穿过节点钢管7上的孔洞701。绑扎梁箍筋11与梁纵筋10形成钢筋混凝土梁筋笼。
5)在步骤4)所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑梁混凝土12。在上柱钢管2、节点钢管7和下柱钢管5所形成的竖向空腔中浇筑柱混凝土3。
Claims (8)
1.一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于，包括：矩形钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；
所述矩形钢管混凝土柱的外包钢管由上到下依次为上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)；所述上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)焊接在一起；所述上柱钢管(2)、下柱钢管(5)和节点钢管(7)均由两块扣合并焊接在一起的冷弯薄壁槽型钢组成；
所述节点钢管(7)侧壁上均匀开设有多组孔；每一组孔均包括上下排列的两个所述孔洞(701)；所述节点钢管(7)内腔中焊接有若干块内隔板(9)。所述内隔板(9)为矩形板状结构，水平嵌入节点钢管(7)内腔中；所述内隔板(9)的中心处开设有灌浆通孔(902)；所述节点钢管(7)上下两端的内拐角处均焊接有斜拉加劲肋(8)；
若干交错的梁纵筋(10)穿过孔洞(701)；若干梁箍筋(11)与梁纵筋(10)绑扎在一起，形成钢筋混凝土梁筋笼；
所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑有梁混凝土(12)；所述上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)所形成的竖向空腔中浇筑柱混凝土(3)。
2.根据权利要求1所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于：所述内隔板(9)的四角处均开设有若干个纵筋贯穿孔(901)；若干柱纵筋(1)穿入上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)的内腔并穿过纵筋贯穿孔(901)。
3.根据权利要求1或2所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于：所述斜拉加劲肋(8)为竖直布置的板状结构；所述斜拉加劲肋(8)与节点钢管(7)的内拐角构成上下端均敞口的中空三棱柱(A)。
4.根据权利要求1或3所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于：所述节点钢管(7)外周横截面的长为a，宽为b；所述节点钢管(7)的上表面与钢筋混凝土梁顶面的距离≥1/2a；所述节点钢管(7)的下表面与钢筋混凝土梁底面的距离≥1/2a；所述孔洞(701)的宽度与钢筋混凝土梁的梁宽一致。
5.根据权利要求1所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于：所述节点钢管(7)外周横截面的长为a，宽为b；所述灌浆通椭圆孔(902)的长轴长为c，短轴长为d；所述纵筋贯穿孔(901)的孔径为e；所述柱纵筋(1)的直径为f；其中，a＝2c,b＝2d，e-f≥5mm。
6.根据权利要求1所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点，其特征在于：所述斜拉加劲肋(8)上开设有若干个排气孔Ⅰ(801)；所述内隔板(9)的板面上开设有若干个排气孔Ⅱ(903)。
7.一种关于权利要求1所述矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)按设计要求加工上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)：
将两块冷弯槽型钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成上柱钢管(2)；将两块冷弯槽形钢扣合并用熔透焊缝焊接在一起，形成下柱钢管(5)；
选取两块冷弯槽形钢，将八个斜拉加劲肋Ⅱ(8)分别焊接在所述冷弯槽形钢各个内拐角的上下两端；将若干个内隔板(9)采用熔透焊连接在其中一块冷弯槽形钢的内腔中，将所述的两块冷弯槽形钢扣合后将所述内隔板(9)与另一块冷弯槽形钢也焊接在一起；将这两块冷弯槽形焊接在一起，形成节点钢管(7)；在节点钢管(7)的侧壁上开设多组供钢筋混凝土梁穿过的孔；其中，每一组孔均包括上下排列的两个孔洞(701)；节点钢管(7)、斜拉加劲肋Ⅱ(8)和内隔板(9)共同构成节点钢管综合体；
2)将下柱钢管(5)、节点钢管综合体和上柱钢管(2)由下到上依次吊装定位并通过熔透焊连接在一起；
3)将若干交错的梁纵筋(10)穿过节点钢管(7)上的孔洞(701)；绑扎梁箍筋(11)与梁纵筋(10)形成钢筋混凝土梁筋笼；
4)在步骤3)所述钢筋混凝土梁筋笼中浇筑梁混凝土(12)；在上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)所形成的竖向空腔中浇筑柱混凝土(3)。
8.根据权利要求7所述的一种矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的施工方法，其特征在于：步骤2)中还将若干柱纵筋(1)穿入上柱钢管(2)、节点钢管(7)和下柱钢管(5)的内腔中并穿过纵筋贯穿孔(901)。
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