CN107882171A - 一种穿筋装配式钢管混凝土‑h形钢梁节点系统 - Google Patents

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朱春阳
孙天骄
刘凯思
梁倩倩
孙丽
张春巍
刘海成
金峤
孙威
魏明海
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/185—Connections not covered by E04B1/21 and E04B1/2403, e.g. connections between structural parts of different material

Abstract

本发明涉及一种穿筋装配式钢管混凝土‑H形钢梁节点系统，由钢管混凝土‑H形钢梁部件和钢管混凝土柱部件组成；所述钢管混凝土‑H形钢梁部件主要包括钢管一；钢管一侧壁上有预留孔洞，钢梁翼缘板通过预留孔洞插入钢管一内部，纵筋设在钢管一内，纵筋贯穿钢梁翼缘板上的预留孔洞布置；钢管混凝土柱主要包括钢管二；钢管二内上部为混凝土密封端，中部为混凝土柱，混凝土柱与钢管二之间形成纵筋连接腔；将纵筋设置在纵筋连接腔内，下部具有混凝土突出端。本发明在钢管内部贯穿翼缘的纵向钢筋，提供了有效的锚固，钢梁荷载可更有效地传递给核心混凝土，纵筋弥补了因钢管局部环向开孔所导致的柱体抗弯承载能力的下降，节点力学性能更优。

Description

一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域，具体说是一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统。
背景技术
目前，我国正大力推进装配式建筑发展，装配式建造方法可减少施工对周围环境的破坏、降低对周边交通的干扰、节约建设时间，装配式建筑有利于工程结构物大规模、标准化生产，有利于施工质量管控。现阶段国内应用的装配式结构多用于多层或小高层预制框架建筑，在高层、超高层建筑中应用仍较少。且目前装配式结构的研究多针对钢筋混凝土结构，对钢-混组合结构的装配化实现方案较少。钢管混凝土作为高层和超高层建筑所采用的主要结构形式之一，基于其构造特点实现其装配化，有利于装配式建造方式向高层和超高层建筑推广。
钢管混凝土结构框架梁通常是钢梁，对于钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，按照梁柱相关关系可分为柱贯通式以及钢梁贯通式两种。与柱贯穿式节点相比，梁贯穿式更容易实现“刚性”的节点设计，且梁贯穿式节点用钢量少，较大尺寸钢管的使用也弱化了钢梁贯穿和内加强环式带来的混凝土浇注和振捣不便的问题。梁贯通式节点主要有梁整体贯穿式、翼缘贯穿式、腹板贯穿式。梁整体贯穿式节点在钢管壁梁翼缘和腹板对应位置开洞，钢梁整体由洞穿过钢管混凝土柱，此类节点保证了梁的整体性，有利于梁柱间力的传递，保证了梁的几何整体性，避免了梁局部应力集中，整体刚度较大和承载能力较高，抗震性能好。但钢管壁开洞对柱的削弱较大，钢梁多方向的相交处理较难。翼缘贯穿式节点是指管壁在钢梁翼缘对应位置开洞，翼缘由洞穿过钢管混凝土柱，腹板则焊接在管壁外侧。相比整体贯穿式，可以较好的保证弯矩和剪力的传递，同时开洞的减少改善了对管壁的削弱。腹板贯穿式节点是指管壁在钢梁腹板对应位置开洞，腹板由洞穿过钢管混凝土柱，翼缘则焊接在管壁外侧。相比整体贯穿式，弯矩传递能力较差，翼缘焊缝易出现开裂破坏，不过管内没有翼缘穿过改善了对核心混凝土的浇筑和振捣的影响。
实现钢管混凝土结构的装配化，充分发挥梁穿式节点力学特性，以推进钢管混凝土结构在装配式结构中的应用。
发明内容
本发明提出一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，基于钢管混凝土-H形钢梁节点域受力及构造特点，提出一种新型节点构造形式；同时基于钢管混凝土构造形式特点，合理设计节点预制节段的划分方式与连接方式，实现柱梁系统的高效装配化。
本发明采用的技术方案是：
一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，由钢管混凝土-H形钢梁部件和钢管混凝土柱部件组成；所述钢管混凝土-H形钢梁部件主要包括钢管一；钢管一侧壁上有预留孔洞，钢梁翼缘板通过预留孔洞插入钢管一内部，纵筋设在钢管一内，纵筋贯穿钢梁翼缘板上的预留孔洞布置；钢管混凝土柱主要包括钢管二；钢管二内上部为混凝土密封端，中部为混凝土柱，混凝土柱与钢管二之间形成纵筋连接腔；将纵筋设置在纵筋连接腔内，下部具有混凝土突出端。
本发明的优点是：
1、合理优化了节点域梁-柱受力关系，通过钢管设置预留孔，钢梁翼缘直接锚固核心混凝土内，避免了钢管承受拉力，使钢管更有效地约束节点域核心混凝土。同时因钢梁翼缘非完全贯穿柱体，为预制过程中核心混凝土浇筑带来便利。
2、通过在节点域核心混凝土内部设置纵向钢筋，一方面为深入核心混凝土的钢梁翼缘提供锚固，另一方面弥补因钢管开孔所导致的柱体抗弯承载能力下降，同时，延伸出核心混凝土端面的钢筋为节点部件与柱体的连接提供了便利。
3、基于钢管混凝土结构特点，通过合理设计钢管与核心混凝土的相对位置，实现了节点部件与柱体的承插式连接，便于控制连接的精度与连接质量。
附图说明
图1是本发明的装配示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图4是钢管混凝土-H形钢梁部件示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-4对本发明进行进一步说明。
一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，由钢管混凝土-H形钢梁部件1和钢管混凝土柱部件2组成。
所述钢管混凝土-H形钢梁部件1主要包括钢管一1-6；钢管一1-6侧壁上有预留孔洞1-4，钢梁翼缘板1-2通过预留孔洞1-4插入钢管一1-6核心混凝土内部，纵筋1-3设在钢管一1-6内，纵筋1-3贯穿钢梁翼缘板1-2上的预留孔洞布置；钢梁腹板1-1与钢管1-6侧壁通过螺栓1-5连接，钢管一1-6上端设有灌浆孔一1-7，在钢管一内灌入混凝土，混凝土在钢管一两端内部设有凹槽；
钢管混凝土柱2主要包括钢管二2-1；钢管二2-1内上部为混凝土密封端，中部为混凝土柱2-3，混凝土柱2-3与钢管二2-1之间形成纵筋连接腔2-4；将纵筋1-3设置在纵筋连接腔2-4内，下部具有混凝土突出端2-3，钢管二2-1对应纵筋连接腔内上部贯穿设有灌浆孔二2-2；
柱体核心混凝土突出端2-3伸入节点域核心混凝土缩进端，柱体核心混凝土2-3仅预制核心区域，周边预留纵筋插入腔。纵筋连接腔钢管二内壁设有倒刺，对应纵筋外壁上也设有倒刺。
系统装配过程如下，a.将部件1纵筋1-3插入到钢管混凝土柱部件2钢筋连接腔2-4中，b.焊接钢管接缝，临时封堵节段钢管接缝，c.通过预留灌浆孔一1-7与灌浆孔二2-2灌浆，d.封堵灌浆孔。
作为优化，a.在纵筋预留腔2-4钢管内壁设置剪力键，以改善部件间连接性能；b.在钢梁深入核心混凝土部分设置多个孔洞并穿过多跟纵筋，以改善翼缘锚固性能。c.可合理预设柱体核心混凝土突出端与节点混凝土缩进端距离，通过后期灌浆消除前期混凝土端面预制缺陷所造成的安装误差。
本发明的保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品和样式，任何符合本发明权利要求书的拼装式FRP增强钢管混凝土柱且任何所属领域的技术人员对其所做的适当变化或修饰，都应落在本专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，其特征在于：由钢管混凝土-H形钢梁部件和钢管混凝土柱部件组成；
所述钢管混凝土-H形钢梁部件主要包括钢管一；钢管一侧壁上有预留孔洞，钢梁翼缘板通过预留孔洞插入钢管一内部，纵筋设在钢管一内，纵筋贯穿钢梁翼缘板上的预留孔洞布置；钢管混凝土柱主要包括钢管二；钢管二内上部为混凝土密封端，中部为混凝土柱，混凝土柱与钢管二之间形成纵筋连接腔；将纵筋设置在纵筋连接腔内，下部具有混凝土突出端。
2.如权利要求1所述的一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，其特征在于：
钢梁腹板与钢管侧壁通过螺栓连接或者焊接。
3.如权利要求1所述的一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，其特征在于：
钢管一上端设有灌浆孔一；钢管二对应纵筋连接腔内上部贯穿设有灌浆孔二。
4.如权利要求1所述的一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，其特征在于：
钢管上下突缘采用局部加厚，或采用环向FRP增强。
5.如权利要求1所述的一种穿筋装配式钢管混凝土-H形钢梁节点系统，其特征在于：
纵筋连接腔钢管二内壁设有倒刺，对应纵筋外壁上也设有倒刺。
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