CN107514061A - 外方内圆钢管双套筒拼接节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑钢结构施工技术领域,具体涉及一种外方内圆钢管双套筒拼接节点及其施工方法,包括上段方钢管柱、下段方钢管柱,上段圆钢管柱、下段圆钢管柱,方钢管柱包括上段方钢管柱和下段方钢管柱,圆钢管柱包括上段圆钢管柱和下段圆钢管柱,该节点还包括连接在上段方钢管柱和下段方钢管柱之间的方形外套筒、连接在上段圆钢管柱和下段圆钢管柱之间的圆形内套筒以及长螺栓;本发明解决了现有外方内圆钢管核心筒节点连接方式现场施工操作不便、连接构件设计施工复杂、节点刚度不够,以及目前核心筒节点连接如何采用套筒拼接的问题;解决柱子在竖向荷载过大时螺栓断裂造成结构倒塌的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及建筑钢结构施工技术领域,具体涉及一种双套筒拼接节点及其施工方法。
背景技术
建筑业的全面、工业化转型升级是社会经济发展的必然趋势,十八届五中全会也提出“绿色”的发展理念。钢结构作为一种绿色建筑在土建行业正处于蓬勃发展的时期,迅速解决预制装配化钢结构关键技术、发展绿色高性能新材料以及建筑结构形式上的优化升级显得尤为重要。预制装配化钢结构是建筑工业化发展的重要途径,而节点的连接在预制装配化钢结构中占有很重要的地位,直接影响到施工工序和速度。相对于焊接技术,采用螺栓连接更能满足预制装配化钢结构施工工艺需要,且可以获得更为良好的力学性能,具有更为广阔的应用和发展前景。尽管近些年梁柱节点有了很大的优化和改进,表现出了优越的抗震性能,但是由于其抗震设计思想是基于框架梁中形成塑性铰提供结构所需延性,实际结构在地震作用后修复相当困难。
现有钢结构节点存在如下缺点:
1、焊缝连接施工工艺高、高空作业难度大以及产生电火花等问题不利于钢结构建筑的现场施工。
2、焊缝连接耗时多不利于实现钢结构建筑的快速安装。
3、一般的钢结构节点由于存在盖板、耳板、法兰板等构造,需凸出被连接构件,对相邻构件设计施工产生不利影响。如:为了实现上下两根等截面钢管柱的拼接,有盖板、耳板、螺栓等凸出于柱的四周尺寸,墙体的布置会受到影响,或者需加厚墙体以掩盖柱及柱柱节点构造,或者让柱及柱柱节点凸出于墙体外,影响美观及空间利用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种外方内圆钢管双套筒拼接节点及其施工方法,要解决现有外方内圆钢管核心筒节点连接方式现场施工操作不便、连接构件设计施工复杂、节点刚度不够,以及目前核心筒节点连接如何采用套筒拼接的问题;解决柱子在竖向荷载过大时螺栓断裂造成结构倒塌的技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种外方内圆钢管双套筒拼接节点,包括上段方钢管柱、下段方钢管柱,上段圆钢管柱、下段圆钢管柱,方钢管柱包括上段方钢管柱和下段方钢管柱,圆钢管柱包括上段圆钢管柱和下段圆钢管柱,该节点还包括连接在上段方钢管柱和下段方钢管柱之间的方形外套筒、连接在上段圆钢管柱和下段圆钢管柱之间的圆形内套筒以及长螺栓;所述上段方钢管柱下端和下段方钢管柱上端的四壁各开至少两个长孔槽A;所述上段圆钢管柱下端和下段圆钢管柱上端都设有至少一列且每一列至少两个的长孔槽B。
进一步的,上段方钢管柱的长孔槽A和上段圆钢管柱的长孔槽B位置对应;所述下段方钢管柱的长孔槽A和下段圆钢管柱的长孔槽B位置对应;
进一步的,方形外套筒为矩形柱状,外套筒在与上段方钢管柱和下段方钢管柱上的长孔槽对应处开有螺栓孔。
进一步的,所述方圆形内套筒为圆形柱状,内套筒在与上段圆钢管柱和下段圆钢管柱上的长孔槽对应处开有螺纹孔。
进一步的,长螺栓的螺栓头部为圆形,螺栓头的直径大于长孔槽的短边,螺杆长度长于内套筒内壁和外套筒外壁的距离,螺杆端部带有外螺纹。
进一步的,长螺栓连接时依次穿过方形外套筒上的螺栓孔、方钢管柱上的长孔槽、圆钢管柱上的长孔槽和圆形内套筒上的螺纹孔并连接固定。
进一步的,所述方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土,使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体。
一种外方内圆钢管双套筒拼接节点的安装方法,包括以下步骤:
第一步:将圆形内套筒套入下段圆钢管柱,螺纹孔与下部长孔槽位置要对应;
第二步:将下段方钢管柱套在下段圆钢管柱外,前后两者长孔槽位置要对应;
第三步:将方形外套筒套在方钢管柱外,螺栓孔与长孔槽位置要对应,再通过长螺栓依次穿过方形外套筒、下端方钢管柱、下段圆钢管柱与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔实现固定连接;
第四步:将上段圆钢管柱套在圆形内套筒外,长孔槽与螺纹孔位置要对应;
第五步:将上段方钢管柱套入方形外套筒套内,长孔槽和螺栓孔位置要对应,再通过长螺栓依次穿过方形外套筒、上端方钢管柱、上段圆钢管柱与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔实现固定连接;
第六步:在方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土,使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明中方钢管柱和圆钢管柱开设长孔槽,使得上下柱子拼接达到内外套筒有上下活动空间的效果,当柱子产生局部变形时,长螺栓可以上下微调,解决了柱子在竖向荷载过大时螺栓断裂造成结构倒塌的技术问题。
(2)本发明为外方内圆钢管核心筒节点,外部为方钢管柱,内部为圆钢管柱,提高节点的竖向承载能力,解决现有技术中荷载较大时,钢管混凝土结构承载能力达不到受力要求导致设计时柱的尺寸较大。
(3)本发明通过内外套筒实现方钢管柱和钢管柱上下段的连接,圆形内套筒开有螺纹孔,相当于螺母,长螺栓从外壁穿过柱子拧入螺纹孔,完成紧固连接,克服现有单边螺栓容易拔出的缺陷,同时长螺栓拧紧后使得内外套筒紧贴于柱壁,相当于增加节点域钢管柱钢板的厚度,从而提高节点域的抗剪承载力和钢管柱钢板的局部稳定性,减小局部变形。
(4)采用纤维混凝土,使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体,同时有利于提高混凝土的抗剪能力,从而增强整个节点的抗剪承载力。
(5)本发明连接时所有的长螺栓为标准连接件,内外套筒加工均在工厂完成,性能可靠,现场装配时只需拧紧高强螺栓即可,无焊接工作,施工简单,解决了现有外方内圆钢管核心筒节点连接方式现场施工操作不便、连接构件设计施工复杂、节点刚度不够,以及目前核心筒节点连接如何采用套筒拼接的问题。
附图说明
图1是本发明实施例节点组装示意图;
图2是本发明实施例组装完成剖面结构示意图;
图3是本发明实施例组装完成节点俯视图;
图4是本发明实施例中矩形外包钢管柱整体示意图;
图5是本发明实施例中圆形内套钢管整体示意图;
图6是本发明实施例中圆形套筒整体示意图;
图7是本发明实施例中长螺栓整体示意图;
图8是本发明实施例中节点核心域整个预制构件整体示意图;
图9是本发明安装过程示意图。
其中,上述附图包括以下附图标记:1、上段方钢管柱;2、下段方钢管柱;3、上段圆钢管柱;4、下段圆钢管柱;5、圆形内套筒;6、方形外套筒;7、长螺栓;8、长孔槽A;9、螺栓孔;10、螺纹孔;11、长孔槽B;12、纤维混凝土。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例参见图1-3所示,一种外方内圆钢管双套筒拼接节点,包括上段方钢管柱1、下段方钢管柱2,上段圆钢管柱3、下段圆钢管柱4,该节点还包括连接在上段方钢管柱和下段方钢管柱之间的方形外套筒6、连接在上段圆钢管柱和下段圆钢管柱之间的圆形内套筒5以及长螺栓7。
如图4所示,上段方钢管柱下端四壁各开有一列至少两个上部长孔槽A8,下段方钢管柱上端四壁各开有一列至少两个下部长孔槽A;长孔槽的作用是使得上下柱子拼接达到套筒有上下活动空间的效果,当柱子承受竖向荷载过大时,防止螺栓断裂造成结构倒塌的技术问题。
如图5所示,上段圆钢管柱下端四壁各开有一列至少两个上部长孔槽B11,下段圆钢管柱上端四壁各开有一列至少两个下部长孔槽B,上部长孔槽A、长孔槽B位置对应,下部长孔槽A、长孔槽B位置对应;
如图6所示,方圆形内套筒为圆形柱状,内套筒在与上段圆钢管柱和下段圆钢管柱上的长孔槽对应处开有螺纹孔10;
如图7所示,方形外套筒为矩形柱状,外套筒在与上段方钢管柱和下段方钢管柱上的长孔槽对应处开有螺栓孔9;
如图8所示,长螺栓的螺栓头部为圆形,螺栓头的直径长于长孔槽的短边,螺杆长度长于内套筒内壁和外套筒外壁的距离,螺杆端部带有外螺纹;长螺栓连接时依次穿过方形外套筒、方钢管柱、方钢管柱、方钢管柱上的长孔槽和螺栓孔与圆形内套筒上对应位置的螺纹孔连接固定。
方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土12,这里需要说明的一点是,在方钢管柱和圆钢管柱间之间内填纤维混凝土加强了内外钢管以及长螺栓的连接,使刚度连接处提高,结构更加稳定。
本发明安装装配过程如图9所示,所有构件在工厂预制并完成相关焊接工作,外套筒提前工厂钻取螺栓孔,方钢管柱和圆钢管柱提前钻取长孔槽,内套筒提前钻取螺纹孔,现场直接装配,并浇筑混凝土,最大限度地降低了现场焊接对质量的影响,具体步骤如下:
所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点的安装方法,包括以下步骤:
第一步:将圆形内套筒套入下段圆钢管柱,螺纹孔与下部长孔槽位置要对应;
第二步:将下段方钢管柱套在下段圆钢管柱外,前后两者长孔槽位置要对应;
第三步:将方形外套筒套在方钢管柱外,螺栓孔与长孔槽位置要对应,再通过长螺栓依次穿过方形外套筒、下端方钢管柱、下段圆钢管柱与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔实现固定连接;
第四步:将上段圆钢管柱套在圆形内套筒外,上部长孔槽与螺纹孔位置要对应;
第五步:将上段方钢管柱套入方形外套筒套,前后两者长孔槽和螺栓孔位置要对应,再通过长螺栓依次穿过方形外套筒、下端方钢管柱、下段圆钢管柱与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔实现固定连接;
第六步:在方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土,使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体,致此该梁柱节点装配完成。
当然,上述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定对发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等,均应归属于本发明专利涵盖范围。
Claims (8)
1.一种外方内圆钢管双套筒拼接节点,包括上段方钢管柱(1)、下段方钢管柱(2),上段圆钢管柱(3)、下段圆钢管柱(4),其特征在于还包括连接在上段方钢管柱(1)和下段方钢管柱(2)之间的方形外套筒(6)、连接在上段圆钢管柱(3)和下段圆钢管柱(4)之间的圆形内套筒(5)以及长螺栓(7);所述上段方钢管柱(1)下端和下段方钢管柱(2)上端的四壁各开至少两个长孔槽A(8);所述上段圆钢管柱(3)下端和下段圆钢管柱(4)上端都设有至少一列且每一列至少两个的长孔槽B(11)。
2.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述上段方钢管柱(1)的长孔槽A(8)和上段圆钢管柱(3)的长孔槽B(11)位置对应;所述下段方钢管柱(2)的长孔槽A(8)和下段圆钢管柱(4)的长孔槽B(11)位置对应。
3.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述方形外套筒(6)为矩形柱状,外套筒在与上段方钢管柱(1)和下段方钢管柱(2)上的长孔槽对应处开有螺栓孔(9)。
4.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述方圆形内套筒(5)为圆形柱状,内套筒在与上段圆钢管柱(3)和下段圆钢管柱(4)上的长孔槽对应处开有螺纹孔(10)。
5.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述长螺栓(7)的螺栓头部为圆形,螺栓头的直径大于长孔槽的短边,螺杆长度长于内套筒内壁和外套筒外壁的距离,螺杆端部带有外螺纹。
6.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述长螺栓(7)连接时依次穿过方形外套筒(6)上的螺栓孔(9)、方钢管柱上的长孔槽、圆钢管柱上的长孔槽和圆形内套筒(5)上的螺纹孔(10)并连接固定。
7.根据权利要求1所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点,其特征在于所述方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土(12),使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体。
8.一种权利要求1-7任一项所述的外方内圆钢管双套筒拼接节点的安装方法,其特征在于包括以下步骤:
第一步:将圆形内套筒(5)套入下段圆钢管柱(4),螺纹孔(10)与下部长孔槽位置要对应;
第二步:将下段方钢管柱(2)套在下段圆钢管柱(4)外,前后两者长孔槽位置要对应;
第三步:将方形外套筒(6)套在方钢管柱外,螺栓孔(9)与长孔槽位置要对应,再通过长螺栓(7)依次穿过方形外套筒(6)、下端方钢管柱、下段圆钢管柱(4)与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔(10)实现固定连接;
第四步:将上段圆钢管柱(3)套在圆形内套筒(5)外,长孔槽与螺纹孔(10)位置要对应;
第五步:将上段方钢管柱(1)套入方形外套筒(6)套内,长孔槽和螺栓孔(9)位置要对应,再通过长螺栓(7)依次穿过方形外套筒(6)、上端方钢管柱、上段圆钢管柱(3)与圆形内套钢管上位置对应的螺纹孔(10)实现固定连接;
第六步:在方钢管柱和圆钢管柱间浇筑纤维混凝土(12),使连接部位通过咬合作用紧固连接形成整体。
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