CN107574930A - 一种设置h型钢和u形钢的再生块体混凝土连接节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，包括设置有H型钢的部分外包H型钢组合柱、呈十字形水平设置的全外包U形钢组合梁、两块与H型钢腹板平行的第一矩形钢板连接件、两块与H型钢腹板垂直的第二矩形钢板连接件、带螺纹套筒的方形外环板。本发明一方面因节点核心区内无密集的穿心部件，改善了废旧混凝土块体投放施工的问题，此外采用全外包U形钢组合梁可显著提高结构体系的废旧混凝土利用率；另一方面梁柱结构中外包型钢的采用可减少钢筋绑扎和支模拆模工序，同时U形钢的腹板可直接穿过部分外包H型钢组合柱，更好地传递梁剪力和弯矩，保证了传力的连续性与节点的安全性。

Description

一种设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点
技术领域
本发明涉及废旧混凝土循环利用技术领域，具体是一种设置部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁的再生块体混凝土连接节点。
背景技术
混凝土是目前使用最为广泛的建筑材料，广泛应用于工业与民用建筑、市政公用工程、公路铁路、港口航道、水利水电等行业的建设当中。随着建筑业的快速发展，旧建筑物的大量拆除修复产生了大量的建筑垃圾，其中混凝土占据很大比重。这一现状无疑使得废旧混凝土的再生利用成为了实现建筑业可持续发展、发展循环经济，建立环境友好型社会所亟待解决的内容之一。与再生粗骨料和再生细骨料相比，采用尺度更大的废旧混凝土块体能大大简化废旧混凝土的循环利用过程。
部分外包H型钢组合柱与钢管混凝土柱相比，虽然前者对核心混凝土的约束较弱，但由于裸露在外的钢材较少使部分外包H型钢组合柱在抗火和抗锈蚀方面具有优势。在部分外包H型钢内填筑废旧混凝土块体和新混凝土，使废旧混凝土块体和新混凝土受到部分外包H型钢的保护和约束，从而形成了部分外包H型钢再生块体结构。部分外包H型钢再生块体结构在获得良好力学性能的同时，又达到了实现废弃混凝土的可再生利用的目的。
随着建筑结构构件的不断创新和优化，全外包U形钢混凝土梁应运而生。与传统钢筋混凝土梁相比而言，全外包U形钢混凝土梁具有以下优势：可以充分发挥钢筋和混凝土的材料性能，优化结构形式；可以减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，提高施工效率；可以实现部分工业化作业，提高行业的工厂化生产水平；而且U形钢的采用还极大地方便了大尺度废旧混凝土块体的投放施工。
建筑结构中的梁柱节点的设计对于结构的刚度、受力性能、建筑的安全性及施工的便利性有着至关重要的作用，因此研制传力合理、经济可靠、构造简单、施工方便的梁柱节点十分必要。由于国内严重缺乏有关部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁节点的设计，所以很少见到部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁结构体系的应用实例和相关研究资料。因此，随着建筑结构构件的不断创新和优化，研究部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁节点的合理构造形式，是开拓、推动这种绿色结构体系在工程中应用的关键技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁的再生块体混凝土连接节点，所述节点具有传力合理、经济可靠。一方面避免了梁的纵筋穿越节点核心区，从而解决了大尺度废旧混凝土块体在柱子以及节点核心区的投放施工难题，另一方面全外包U形钢的采用可以充分发挥钢和混凝土的材料性能，优化结构形式，同时可以减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，提高施工效率，一定程度上还可以实现部分工业化作业，提高行业的工厂化生产水平，符合建筑工业化的要求。
本发明通过下述技术方案实现：
一种设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，包括设置有H型钢的部分外包H型钢组合柱、呈十字形水平固定在所述部分外包H型钢组合柱上的全外包U形钢组合梁，所述的全外包U形钢组合梁包括U形钢，还包括两块与H型钢腹板平行的第一矩形钢板连接件、两块与H型钢腹板垂直的第二矩形钢板连接件、带螺纹套筒的方形外环板，两块所述第一矩形钢板连接件对称地与H型钢的翼缘焊接固定，所述H型钢腹板上平行开有两个尺寸大于第二矩形钢板连接件截面尺寸的第一槽孔；所述的第一矩形钢板连接件上开有两个与各所述第一槽孔相对的第二槽孔；两块所述的第二矩形钢板连件分别平行地穿入对应位置的第一槽孔和第二槽孔并相互固定，两块所述第二矩形钢板连接件延伸至两块第一矩形钢板连接件外侧的两端分别通过高强螺栓与所述U形钢的腹板固定连接；所述带螺纹套筒的外环板内孔套在H型钢上且与部分外包H型钢外壁和第一矩形钢板连接件外壁焊接固定，所述带螺纹套筒的外环板的螺纹套筒上沿全外包U形钢组合梁长度方向的相对两侧分别对应连接有若干带螺纹的负弯矩钢筋。
进一步地，所述部分外包H型钢组合柱和全外包U形钢组合梁的内部填充有废旧混凝土块体和新混凝土，所述废旧混凝土块体与H型钢、U形钢、第一矩形钢板连接件、第二矩形钢板连接件之间的空隙填满新混凝土，所述废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:4~1:1。
进一步地，所述H型钢组合柱中的H型钢为焊接或轧制H型钢，且H型钢两翼缘之间设置有等间距拉杆。
进一步地，所述第一矩形钢板连接件通过焊接方式与H型钢翼缘端部焊接，沿柱高方向，所述第一矩形钢板连接件的下端和上端分别从U形钢腹板底面向下和带螺纹套筒的外环板向上各延伸0.5倍柱宽。
进一步地，所述的第二槽尺寸大小与第一槽孔7完全一致，所述第二槽孔开孔位置与第一槽孔完全重叠。
进一步地，所述第二矩形钢板连接件分别穿过对应位置的所述第一槽孔和所述第二槽孔，所述第二矩形钢板连接件分别在所述第一槽孔和所述第二槽孔对应位置处与H型钢腹板和与H型钢腹板平行的第一矩形钢板连接件焊接固定。
进一步地，所述带螺纹套筒的外环板通过焊接方式与靠近全外包U形钢组合梁翼板处的H型钢外壁和与第一矩形钢板连接件3外壁固定连接。
进一步地，所述带螺纹套筒的外环板包括远边缘均匀开有若干槽洞的外环板和若干螺纹套筒，所述螺纹套筒通过焊接方式固定在外环板的各槽洞处。
进一步地，所述螺纹套筒的外轮廓为正多边形或圆形。
进一步地，所述废旧混凝土块体为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，且废旧混凝土块体的特征尺寸为60mm~300mm。
本发明相对于现有技术，具有如下优点及效果：
（1）相较于方钢管柱，部分外包H型钢柱更适用于全外包U形钢梁腹板直接穿过节点核心区的连接方式，该连接可以更好的传递梁弯矩，该方式较好地保证了节点的传力可靠性。
（2）从施工角度来说，相比于全外包U形钢梁腹板穿过方钢管混凝土柱节点核心区或钢板穿过方钢管混凝土柱节点核心区，全外包U形钢梁腹板直接穿过部分外包H型钢柱节点核心区这种设计施工更便捷。
（3）因节点核心区内无密集的穿心部件，方便于浇筑废弃混凝土块，解决了大尺度废旧混凝土块体在柱子以及节点核心区投放困难的问题。
（4）矩形钢板连接件和带螺纹套筒的外环板的存在，将全外包U形钢组合梁对部分外包H型钢组合柱的作用力分散，使得部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁的再生块体混凝土连接节点的传力更加科学，对钢和混凝土的材料性能的利用更加充分。
（5）利用废旧混凝土块体进行浇筑，大大简化了废旧混凝土循环利用时的破碎、筛分、净化等处理过程，节省了大量人力、时间和能源,可实现废旧混凝土的高效循环利用。
（6）在H型钢和U形钢内填筑废混合凝土，从而形成了部分外包再生块体结构。部分外包再生块体结构在获得良好力学性能的同时，并且减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，明显提高施工效率，同时极大地方便了大尺度废旧混凝土块体在梁内的投放。
附图说明
图1是部分外包H型钢组合柱－全外包U形钢组合梁的再生块体混凝土连接节点的结构示意图（注：为清晰展示全外包U形钢组合梁和部分外包H型钢组合柱的细部构造，梁和柱的部分混凝土被隐去）。
图2是图1所示连接节点的竖向剖面图（注：为清晰展示全外包U形钢组合梁和部分外包H型钢组合柱内部细部构造，梁和柱的混凝土被隐去）。
图3是图1所示连接节点的俯视图（注：为清晰展示全外包U形钢组合梁和部分外包H型钢组合柱内部细部构造，梁和柱的混凝土被隐去）
图中所示为：1-部分外包H型钢组合柱；2-全外包U形钢组合梁；3-第一矩形钢板连接件；4-第二矩形钢板连接件；5-带螺纹套筒的外环板；6-H型钢；7-第一槽孔；8-第二槽孔；9-U形钢；10-上部纵筋；11-废旧混凝土块体；12-新混凝土；13-拉杆。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1、2、3所示，一种设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，包括设置有H型钢6的部分外包H型钢组合柱1、呈十字形水平固定在所述部分外包H型钢组合柱1上的全外包U形钢组合梁2，所述的全外包U形钢组合梁2包括U形钢9，还包括两块与H型钢6腹板平行的第一矩形钢板连接件3、两块与H型钢6腹板垂直的第二矩形钢板连接件4、带螺纹套筒的方形外环板5，两块所述第一矩形钢板连接件3对称地与H型钢6的翼缘焊接固定，同时，沿柱高方向，所述第一矩形钢板连接件3的下端和上端分别从U形钢9腹板底面向下和带螺纹套筒的外环板5向上各延伸0.5倍柱宽。所述H型钢6腹板上平行开有两个尺寸大于第二矩形钢板连接件4截面尺寸的第一槽孔7；所述的第一矩形钢板连接件3上开有两个与各所述第一槽孔7相对的第二槽孔8，所述的第二槽8尺寸大小与第一槽孔7完全一致，所述第二槽孔8开孔位置与第一槽孔7完全重叠。两块所述的第二矩形钢板连件4分别平行地穿入对应位置的第一槽孔7和第二槽孔8且与所述第一槽孔7和所述第二槽孔8对应位置处与H型钢6腹板和与H型钢6腹板平行的第一矩形钢板连接件3焊接固定。两块所述第二矩形钢板连接件4延伸至两块第一矩形钢板连接件3外侧的两端分别通过高强螺栓与所述U形钢9的腹板固定连接；所述带螺纹套筒的外环板5内孔套在H型钢6上且与靠近全外包U形钢组合梁2翼板处的H型钢6外壁和第一矩形钢板连接件3外壁焊接固定，所述带螺纹套筒的外环板5的螺纹套筒上沿全外包U形钢组合梁2长度方向的相对两侧分别对应连接有若干带螺纹的负弯矩钢筋，位于同一方向的若干负弯矩钢筋位于同一平面且相互平行。
本发明一个优选的实施例中，所述带螺纹套筒的外环板5包括远边缘均匀开有若干槽洞的外环板和若干螺纹套筒，所述螺纹套筒通过焊接方式固定在外环板的各槽洞处。所述螺纹套筒的外轮廓为正多边形或圆形。
本发明一个优选的实施例中，所述部分外包H型钢组合柱1中的H型钢6为焊接H型钢，部分外包方钢6的横截面尺寸为500mm×500mm，腹板和翼缘壁厚均为10mm。同时，H型钢6两翼缘之间设置有等间距拉杆13。
本发明一个优选的实施例中，U形钢9的腹板高度、底板宽度和板厚分别为400mm、300mm和10mm，所述第一矩形钢板连接件3截面尺寸为480mm×960mm，厚为10mm；所述第二矩形钢板连接件4截面尺寸为1000mm×360mm，厚为10mm。
本发明一个优选的实施例中，所述部分外包H型钢组合柱1和全外包U形钢组合梁2的内部填充有废旧混凝土块体11和新混凝土12，所述废旧混凝土块体11为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，且废旧混凝土块体11的特征尺寸为60mm~300mm。所述废旧混凝土块体11与H型钢6、U形钢9、第一矩形钢板连接件3、第二矩形钢板连接件4之间的空隙填满新混凝土12，所述废旧混凝土块体11与新混凝土12的质量比为1:2。
上述实施例中，沿平行于H型钢6腹板方向的U形钢9的腹板通过角焊缝与节点核心区的H型钢6外壁焊接，垂直于H型钢6腹板方向的U形钢9的底板通过坡口对接焊缝与节点核心区的H型钢6外壁焊接；通过高强螺栓将第二矩形钢板连接件4和垂直于H型钢6腹板方向的U形钢9的腹板连接起来，通过坡口对接焊缝将垂直于H型钢6腹板方向的U形钢9的底板和第一矩形钢板连接件3外壁焊接；带螺纹套筒的外环板5通过坡口对接焊缝与节点核心区的近组合梁翼板处的H型钢6外壁和与H型钢6腹板平行的第一矩形钢板连接件3外壁焊接；螺纹套筒通过角焊缝与带凹槽的外环板5焊接。
根据本发明的方法，还可以开发一系列的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，故依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单的修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，包括设置有H型钢(6)的部分外包H型钢组合柱(1)、四个呈十字形水平固定在所述部分外包H型钢组合柱(1)上的全外包U形钢组合梁(2)，所述的全外包U形钢组合梁(2)包括U形钢(9)，其特征在于：还包括两块与H型钢(6)腹板平行的第一矩形钢板连接件(3)、两块与H型钢(6)腹板垂直的第二矩形钢板连接件(4)、带螺纹套筒的方形外环板(5)，两块所述第一矩形钢板连接件(3)对称地与H型钢(6)的翼缘焊接固定；所述H型钢(6)腹板上平行开有两个尺寸大于第二矩形钢板连接件(4)截面尺寸的第一槽孔(7)；所述的第一矩形钢板连接件(3)上开有两个与各所述第一槽孔(7)相对的第二槽孔(8)；两块所述的第二矩形钢板连件(4)分别平行地穿入对应位置的第一槽孔(7)和第二槽孔(8)并相互固定，两块所述第二矩形钢板连接件(4)延伸至两块第一矩形钢板连接件(3)外侧的两端分别通过高强螺栓与所述U形钢(9)的腹板固定连接；所述带螺纹套筒的外环板(5)内孔套在H型钢(6)上且与H型钢(6)外壁和第一矩形钢板连接件(3)外壁焊接固定，所述带螺纹套筒的外环板(5)的螺纹套筒上沿全外包U形钢组合梁(2)长度方向的相对两侧分别对应连接有若干带螺纹的负弯矩钢筋。
2.根据权利要求1所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述部分外包H型钢组合柱(1)和全外包U形钢组合梁(2)的内部填充有废旧混凝土块体(11)和新混凝土(12)，所述废旧混凝土块体(11)与H型钢(6)、U形钢(9)、第一矩形钢板连接件(3)、第二矩形钢板连接件(4)之间的空隙填满新混凝土(12)，所述废旧混凝土块体(11)与新混凝土(12)的质量比为1:4~1:1。
3.根据权利要求1所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述部分外包H型钢组合柱(1)中的H型钢(6)为焊接或轧制H型钢，且H型钢(6)两翼缘之间设置有等间距拉杆(13)。
4.根据权利要求1所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述第一矩形钢板连接件(3)通过焊接方式与H型钢(6)翼缘端部焊接，沿柱高方向，所述第一矩形钢板连接件(3)的下端和上端分别从U形钢(9)腹板底面向下和带螺纹套筒的外环板(5)向上各延伸0.5倍柱宽。
5.根据权利要求1所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述的第二槽(8)尺寸大小与第一槽孔(7)完全一致，所述第二槽孔(8)开孔位置与第一槽孔(7)完全重叠。
6.根据权利要求1或5所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述第二矩形钢板连接件(4)分别穿过对应位置的所述第一槽孔(7)和所述第二槽孔(8)，所述第二矩形钢板连接件(4)分别在所述第一槽孔(7)和所述第二槽孔(8)对应位置处与H型钢(6)腹板和与H型钢(6)腹板平行的第一矩形钢板连接件(3)焊接固定。
7.根据权利要求1所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述带螺纹套筒的外环板(5)通过焊接方式与靠近全外包U形钢组合梁(2)翼板处的H型钢(6)外壁和与第一矩形钢板连接件(3)外壁固定连接。
8.根据权利要求1或7所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述带螺纹套筒的外环板(5)包括远边缘均匀开有若干槽洞的外环板和若干螺纹套筒，所述螺纹套筒通过焊接方式固定在外环板的各槽洞处。
9.根据权利要求8所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述螺纹套筒的外轮廓为正多边形或圆形。
10.根据权利要求2所述的设置H型钢和U形钢的再生块体混凝土连接节点，其特征在于：所述废旧混凝土块体(11)为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，且废旧混凝土块体(11)的特征尺寸为60mm~300mm。
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