CN107975146A - 型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法 - Google Patents

型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，包括上翼缘板、下翼缘板，上翼缘板和下翼缘板之间连接有腹板，在上翼缘板和下翼缘板的外侧焊接上栓钉和角钢牛腿板，将梁纵向钢筋焊接在角钢牛腿板上，在上翼缘板和下翼缘板之间焊接上钢筋水平系杆。本发明设计了一种新型的型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，首先采用角钢牛腿板与钢筋混凝土梁进行焊接，避免由于型钢柱尺寸特殊导致梁纵向钢筋与角钢牛腿板锚固长度与焊接长度不够的问题；然后采用钢筋水平系杆，防止型钢柱与梁焊接节点发生翼缘屈曲，即节点局部失稳；同时避免了在翼缘上打孔，保证型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点的刚度与强度。

Description

型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土柱节点连接方法，具体涉及一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，属于建筑结构技术领域。
背景技术
型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点中，现有技术中普遍采用的连接方式有两种：其一是申请号为201420543333.4的专利提供的一种型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点，采用贯通筋的形式解决型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点问题，但是开孔后型钢柱的稳定性下降，削弱了型钢翼缘板的结构强度；其二是申请号为200910083233.1的公开文件提供了一种型钢混凝土柱与现浇钢筋混凝土梁节点及其施工方法，采用套筒连接，对构件制作、钢筋下料、定位位置要求精准，施工难度大。
综上所述，现有技术中钢筋混凝土梁的梁纵向钢筋和型钢混凝土柱中型钢的连接方式有以下不足：(1)空间利用率不足；(2)影响型钢混凝土柱的稳定性。现有技术缺乏空间利用率，且有一定的安全隐患，很难满足一些特殊梁柱节点需求，制约了型钢混凝土柱的工程应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中型钢混凝土柱和钢筋混凝土梁连接节点处焊接工作量大、施工操作难度大的缺陷，提出一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法。
本发明是这样实现的：
一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，包括上翼缘板、下翼缘板，上翼缘板和下翼缘板之间连接有腹板，在上翼缘板和下翼缘板的外侧焊接上栓钉和角钢牛腿板，将梁纵向钢筋焊接在角钢牛腿板上，在上翼缘板和下翼缘板之间焊接上钢筋水平系杆。
其中，通过焊接栓钉，能增加型钢柱与混凝土的结合力和摩擦力。
更进一步的方案是：所述梁纵向钢筋呈L型焊接在角钢牛腿板上。
更进一步的方案是：所述钢筋水平系杆与角钢牛腿板的轴线在同一水平线上或垂直偏差不超过1cm。
更进一步的方案是：所述角钢牛腿板的厚度与型钢翼缘板的厚度相同，宽度较翼缘板小20cm，牛腿水平段标高与梁纵向钢筋标高一致；角钢牛腿板规格型号可选用等边或不等边角钢，在边长选择上角钢的两边长度之和不小于纵向钢筋直径5倍，且水平段的边长不大于箍筋距型钢翼缘板的距离。
更进一步的方案是：梁纵向钢筋可以绕过型钢柱的按1：6比例绕过型钢柱；具体是指梁纵向偏移距离与纵筋横向偏移距离之比为1：6。
更进一步的方案是：梁纵向钢筋部分焊接在角钢牛腿板上的双面焊接长度为5倍的梁纵向钢筋的直径。此做法可以避免由于型钢柱尺寸特殊导致梁纵向钢筋与角钢牛腿板焊接长度不够的问题。
本发明设计了一种新型的型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，首先采用角钢牛腿板与钢筋混凝土梁进行焊接，避免由于型钢柱尺寸特殊导致梁纵向钢筋与角钢牛腿板锚固长度与焊接长度不够的问题；然后采用钢筋水平系杆，防止型钢柱与梁焊接节点发生翼缘屈曲，即节点局部失稳；同时避免了在翼缘上打孔，保证型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点的刚度与强度。
附图说明
图1为本发明型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点的横向剖视图；
图2为本发明型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点的纵向剖视图；
图3为本发明翼缘板的外侧示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如附图1、2、3所示，一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，包括上翼缘板1、下翼缘板2，上翼缘板和下翼缘板之间连接有腹板3，在上翼缘板和下翼缘板的外侧焊接上栓钉5和角钢牛腿板4，将梁纵向钢筋7焊接在角钢牛腿板4上，在上翼缘板和下翼缘板之间焊接上钢筋水平系杆6。钢筋水平系杆6与腹板3平行设置。需要焊接的梁纵向钢筋部分呈L型焊接在角钢牛腿板上，双面焊接长度为5倍的梁纵向钢筋的直径。
所述钢筋水平系杆6与角钢牛腿板4的轴线在同一水平线上或垂直偏差不超过1cm。
梁纵向钢筋可以绕过型钢柱的按1：6比例绕过型钢柱。
需要焊接的梁纵向钢筋部分呈L型焊接在角钢牛腿板上，双面焊接长度为5倍的梁纵向钢筋的直径。此做法可以避免由于型钢柱尺寸特殊导致梁纵向钢筋与角钢牛腿板焊接长度不够的问题。
同时，为了满足双面焊接长度为5倍的梁纵向钢筋的直径的要求，角钢牛腿板规格型号可选用等边或不等边角钢，在边长选择上角钢的两边长度之和不小于纵向钢筋直径5倍，且水平段的边长不大于箍筋距型钢翼缘板的距离。举例说明，对于直径为500×500圆形型钢混凝土柱，H型钢尺寸为HW300×200×8×12；梁柱节点中H型钢到外围箍筋的距离约65mm，而梁纵筋18mm，无法满足双面焊接5d要求，故角钢牛腿尺寸选择L50×50×12。
腹板窄，型钢柱节点区箍筋施工将不受其阻碍，梁端拉筋布置也不受腹板影响。
需要具体说明的是，本发明采用的H型钢腹板窄，是指采用的H型钢的腹板厚度比常规的腹板厚度变小，从而能够不阻碍型钢柱节点区箍筋的施工，不影响梁端拉筋布置。
但是，将腹板变窄的同时，为了使得型钢的力学性能不低于甚至优于原H型钢，就需要设计与腹板3平行设置的钢筋水平系杆6。
以一个具体的实施例进行解释说明。
在实际操作过程中，如果原设计采用HW300×200×8×12H型钢，本解释性实施例采用HW300×200×6×12H型钢配合横向钢筋水平系杆代替原型号型钢，腹板两侧的钢筋水平系杆6之间的间距为100mm，通过如下所示的刚度及剪应力计算确保新型H型钢力学性能优于原H型钢，使HW300×200×6×12H型钢配合横向系杆作为约束屈曲支撑的核心单元能够满足杆件力学要求。
(1)刚度验算
核心单元杆件的线刚度：
其中E为钢材弹性模量；
I为惯性矩；
L为杆件长度；
其中B翼缘宽；
H工字钢(H型钢)高度；
b翼缘宽度与腹板宽度之差；
h工字钢(H型钢)高度与两翼缘厚度之差；
经过计算得出：
H型钢惯性矩I1＝1.10×108mm4
配合横向系杆的H型钢惯性矩I2＝2.75×108mm4
可知，I1＜I2
且型钢材质、长度未改变，故H型钢线刚度i1＜配合横向系杆的H型钢线刚度i2，线刚度满足替换要求。
(2)剪应力验算
H型钢腹板剪切应力τ为：
其中Q为横截面剪力；
Sz为中性轴一侧面积对中性轴的惯性矩；
Iz为Z轴惯性矩；
δ0为翼缘厚度。
在腹板高度中心处剪切应力最大，在腹板和翼缘交界处，剪切应力为最小值，由于腹板上切应力的最小值和最大值相差很小，故一般可近似地认为腹板上的剪切应力沿截面高度均匀分布。计算结果表明，腹板承担了工字形截面上95％-97％的剪力。故进行本技术研究时翼缘受剪不受考虑。因此，常用如下近似公式计算腹板上切应力，即
其中Q为横截面剪应力；
h1为腹板高度；
d为腹板厚度。
腹板两侧的钢筋水平系杆6可以看作增大了H型钢腹板的厚度，即增加了腹板的抗剪切力，且型钢材质、长度未改变，故H型钢腹板收到的剪切应力Г1＞配合横向系杆的H型钢腹板收到的剪切应力Г2，腹板上切应力满足替换要求。
由于钢筋末端有弯折段，搭接段长度减小，上下翼缘板的长度得以减短方便运输和节省钢材。上、下翼缘板、腹板与柱型钢翼缘相互之间连接均在工厂内完成，施工阶段无焊接作业，施工快捷方便。
钢筋水平系杆6应与角钢牛腿板4的轴线在同一水平线上或偏差不超过1cm。钢筋水平系杆6的作用是当型钢柱通过角钢牛腿板4收到梁的传力时，可以防止型钢柱与梁焊接节点发生翼缘屈曲，即节点局部失稳。
以上各个结构的制作流程均可在钢结构工厂内进行，制作完毕后直接运输至施工现场。

Claims (6)

1.一种型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，包括上翼缘板、下翼缘板，上翼缘板和下翼缘板之间连接有腹板，其特征在于：在上翼缘板和下翼缘板的外侧焊接上栓钉和角钢牛腿板，将梁纵向钢筋焊接在角钢牛腿板上，在上翼缘板和下翼缘板之间焊接上钢筋水平系杆。
2.根据权利要求1所述型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，其特征在于：所述梁纵向钢筋呈L型焊接在角钢牛腿板上。
3.根据权利要求1所述型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，其特征在于：所述钢筋水平系杆与角钢牛腿板的轴线在同一水平线上或垂直偏差不超过1cm。
4.根据权利要求1或2或3所述型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，其特征在于：所述角钢牛腿板的厚度与型钢翼缘板的厚度相同，宽度较翼缘板小20cm，牛腿水平段标高与梁纵向钢筋标高一致，角钢牛腿板选用等边或不等边角钢，在边长选择上角钢的两边长度之和不小于纵向钢筋直径5倍，且水平段的边长不大于箍筋距型钢翼缘板的距离。
5.根据权利要求1所述型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，其特征在于：梁纵向钢筋可以绕过型钢柱的按1：6比例绕过型钢柱。
6.根据权利要求2所述型钢混凝土柱—钢筋混凝土梁节点连接方法，其特征在于：梁纵向钢筋部分焊接在角钢牛腿板上的双面焊接长度为5倍的梁纵向钢筋的直径。
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