CN108301561A - 一种装配式钢管混凝土柱身的连接结构 - Google Patents

一种装配式钢管混凝土柱身的连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式钢管混凝土柱身的连接结构,它包括第一钢管柱段和第二钢管柱段,第一钢管柱段与第二钢管柱段对接,内钢管插入第二外钢管内的插槽中,第一外钢管与第二外钢管连接处设置内衬管,由V型坡口焊将第一外钢管、第二外钢管和内衬管焊接成一体,在第一外钢管和第二外钢管内的空隙区域灌注胶结材料,排气孔将空隙区域内空气排出,第一耳板与第二耳板通过螺栓安装连接板。本发明的优点是:提高了连接部位的抗剪能力,使柱体达到了不低于现浇混凝土的正截面压弯承载力和抗剪能力,且安装简便,提高了生产和施工效率,还减少了粉尘和噪音污染,达到绿色建筑的环保要求。

Description

一种装配式钢管混凝土柱身的连接结构
技术领域
[0001] 本发明属于结构工程技术领域,具体涉及一种上下钢管混凝土柱之间的连接。
背景技术
[0002] 随着我国经济建设的快速发展,传统使用的钢筋混凝土结构的施工过程对环境污 染非常严重,已经不符合国家推行的“适用、经济、绿色、美观”的建筑方针。而装配式建筑结 构具有节能、环保的特点,顺应了绿色建筑的时代要求。此外,预制装配式结构在工厂预制 完成,可实现预制构件工厂化生产,到工地现场拼装,施工现场的建造过程省去了混凝土浇 筑养护和模板支护过程,缩短了工期、提高了混凝土浇筑质量。因为装配式结构具有这些优 点,国家出台了不少政策鼓励和引导装配式建筑的发展。
[0003] 相对于传统的钢筋混凝土而言,由于上部结构荷载大,在高层建筑中容易造成肥 梁胖柱,影响建筑结构的使用空间。对于钢管混凝土柱来说,由于外部钢管的存在,混凝土 受压膨胀时,钢管限制了混凝土的横向膨胀,使其形成三向受压状态,大大的提高了混凝土 的承载能力。如果用钢管混凝土柱代替钢筋混凝土柱,在承受同样荷载的情况下,钢管混凝 土因为其优越的受力性能,将有效的减小柱截面尺寸;如果钢管内混凝土采用高强混凝土 填充,柱截面尺寸将进一步明显减少。因此,装配式钢管混凝土柱结构除了能有效地增大建 筑的使用空间和减少结构自重外,还尤其有利于装配式结构构件的加工、运输、吊装、现场 连接。
[0004] 如图1所示,现有钢管混凝土柱的连接结构包括外钢管2和内衬管4,外钢管2的连 接处设置内衬管4,在外钢管2交接处与内衬管4外壁之间用V型坡口焊3焊接成一体,然后在 在上下钢管内浇筑混凝土 1。
[0005] 这种钢管混凝土柱的连接结构存在的问题是:混凝土为现场浇筑,混凝土的浇筑 质量质量均难以保证,且这些工序对环境污染严重(如粉尘、噪声等污染严重),不符合国家 节能减排相关政策。
[0006] 中国专利文献CN105464289A于2016年4月6日公开了一种装配式钢管混凝土组合 柱,它包括上、下两个柱段,每个柱段由内部钢管混凝土结构和外钢筋混凝土组成(即该组 合柱为劲性钢骨混凝土柱)。该第一钢管具有伸出第一外部混凝土部第一配合面的插接部, 第一纵向钢筋具有伸出第一配合面的预留段。该第二钢管一端固接有钢套管,钢套管内设 有第一插槽,第二纵向钢筋一端固接有钢套筒,钢套筒内设有第二插槽。该第一柱段第一配 合面和第二外部混凝土第二配合面面对,插接部插入钢套管的第一插槽内,预留段插入钢 套筒的第二插槽内,且插接部和钢套管之间隙、预留段和钢套筒之间隙都注充胶料。
[0007] 该专利的不足之处在于:1、由于上、下两个柱段预制时预留了许多钢筋对接部位, 对构件预制水平要求很高,现场拼接复杂,组装效率较低,又不利于提高连接部位的施工质 量;2、钢管交接处为抗剪的薄弱面,胶结材料与混凝土的粘结作用较弱,在受剪时胶结材料 与混凝土接触面的抗剪能力很弱,该截面仅能通过外钢管抗剪,对于结构来说存在安全隐 患D
发明内容
[0008]针对现有技术存在的问题,本发明所要解决的技术问题就是提供一种装配式钢管 混凝土柱身的连接结构,它能提高连接部位的强度和抗剪能力,在风荷载或地震的作用下 能够有效地支撑;安装简便,能提高生产和施工效率,且在工厂预制,对粉尘和噪声能有效 的控制。
[0009]本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的,它包括第一钢管柱段 和第二钢管柱段, 第一钢管柱段包括填充有混凝土的第一外钢管,混凝土浇注面低于第一外钢管端面, 且在第一外钢管内的混凝土中嵌有一段伸长的填满混凝土的内钢管,内钢管外圈布设有增 强嵌合力的螺钉,第一外钢管空心段壁上开有排气孔,第一外钢管端口部外侧壁焊接有带 连接孔的第一耳板,排气孔与第一耳板沿第一外钢管外圆周错开布置; 第二钢管柱段包括填充有混凝土的第二外钢管,混凝土浇注面低于第二外钢管端面, 在第二外钢管内的混凝土端面上预留有第一内钢管插入的插槽,从插槽底部至第二外钢管 外壁之间开有注浆孔,第二外钢管端口部外侧壁焊接有带连接孔的第二耳板,第二耳板与 第一耳板位于钢管壁的同一母线上,注浆孔与第二耳板沿第二外钢管外圆周错开布置; 第一钢管柱段与第二钢管柱段对接,内钢管插入第二外钢管内的插槽中,第一外钢管 与第二外钢管连接处设置内衬管,由V型坡口焊将第一外钢管、第二外钢管和内衬管焊接成 一体,在第一外钢管和第二外钢管内的空隙区域灌注有胶结材料,第一耳板与第二耳板通 过螺栓安装连接板。
[0010]本发明的技术效果是: 1、本发明在第一外钢管和第二外钢管的内部设置内衬管采用V型坡口焊连接,保持现 有钢管混凝土柱连接处的性能;第一外钢管与第二外钢管连接区段设置一部分灌注胶结材 料的空隙区域,既保证了混凝土与钢管之间良好的相互作用,又能避免了焊接时混凝土质 量受损、强度下降,且有利于保证上、下结构共同受力以及地震下的良好延性及能量耗散能 力。
[0011] 2、本发明的内钢管中的混凝土具有相应的机械强度和抗剪能力,同时焊接部位增 加了内衬管,能参与该区段抗剪,相当于增加了该区段钢管厚度,这些结构共同保证了连接 区段柱的抗剪强度的可靠性。向第一外钢管与第二外钢管的空隙区域内注入胶结材料,用 以增强第一钢管柱段和第二钢管柱段连接处的连接强度,然后在耳板上安装连接板,进一 步增强了连接结构的机械强度。所以具有不低于梁柱的抗剪能力,还具有不低于相邻非连 接截面的正截面承载能力。
[0012] 3、本发明的钢管混凝土柱在工厂制作完成,能控制混凝土质量,尤其是对高强混 凝土而言,缩短了混凝土运输距离,能有效的控制混凝土浇筑质量,有利于提高预制柱强 度。工厂预制混凝土能有效的控制环境污染和噪声污染,满足绿色环保的施工要求,同时工 厂预制也能大大提高预制混凝土柱的生产效率。
[0013] 本发明的优点是:提高了连接部位的抗剪能力,使柱体达到了不低于现浇混凝土 的正截面压弯承载力和抗剪能力,在风荷载或地震的作用下能够有效地支撑,且安装简便, 提高了生产和施工效率,还减少了粉尘和噪音污染,达到绿色建筑的环保要求。
附图说明
[0014]本发明的附图说明如下: 图1为现有钢管混凝土柱的连接结构图; 图2为本发明的结构示意图; 图3为本发明第一钢管柱段的结构示意图; 图4为本发明第二钢管柱段的结构示意图; 图5为V型坡口焊缝的放大图。
[0015]图中:1 •混凝土; 2 •外钢管;3 • V型坡口焊;4.内衬管; 5 •第一钢管柱段;51 •第一外钢管;52.内钢管;53.排气孔;54 •第一耳板; 6. 第二钢管柱段;61 •第二外钢管;62.插槽;63.注浆孔;64 •第二耳板; 7. 连接孔;8•胶结材料;9•连接板;10.螺钉。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明: 如图2、图3和图4所示,本发明包括第一钢管柱段5和第二钢管柱段6; 如图3所示,第一钢管柱段5包括填充有混凝土的第一外钢管51,混凝土浇注面低于第 一外钢管51端面,且在第一外钢管51内的混凝土中嵌有一段伸长的填满混凝土的内钢管 52,内钢管52外圈布设有增强嵌合力的螺钉1〇,第一外钢管51空心段壁上开有排气孔53,排 气孔53将空隙区域内空气排出,第一外钢管51端口部外侧壁焊接有带连接孔7的第一耳板 54,排气孔53与第一耳板54沿第一外钢管51外圆周错开布置; 如图4所示,第二钢管柱段6包括填充有混凝土的第二外钢管61,混凝土浇注面低于第 二外钢管61端面,在第二外钢管61内的混凝土端面上预留有第一内钢管52插入的插槽62, 从插槽62底部至第二外钢管61外壁之间开有注浆孔63,第二外钢管61端口部外侧壁焊接有 带连接孔7的第二耳板64,第二耳板64与第一耳板54位于钢管壁的同一母线上,注浆孔63与 第二耳板64沿第二外钢管61外圆周错开布置; 如图2所示,第一钢管柱段5与第二钢管柱段6对接,内钢管52插入第二外钢管61内的插 槽62中,第一外钢管51与第二外钢管61连接处设置内衬管4,由V型坡口焊3将第一外钢管 51、第二外钢管61和内衬管4焊接成一体,在第一外钢管51和第二外钢管61内的空隙区域灌 注有胶结材料8,第一耳板54与第二耳板64通过螺栓安装连接板9。
[0017]如图5所示,V型坡口焊3是在第一外钢管51上制作坡口,焊接时第一外钢管51与第 二外钢管61之间留一定的缝隙,使得焊缝与第一外钢管51、第二外钢管61钢管和内衬管4均 相连,增强焊接处的连接强度。
[0018] 第一耳板54与第二耳板G4由连接板9组合连接,一方面在第一外钢管51与第二外 钢管61对接时对第一外钢管51有固定的作用,另一方面,连接板9与耳板的组合结构能增强 抵抗预制柱装配时的施工荷载。为了保证连接板9的固定和承受施工过程中施工荷载的功 能,且有利于把胶结材料8注入空隙区域,第一钢管柱段5上的排气孔53和第一耳板54、第二 钢管柱段6上的注浆孔63和第二耳板64各设为3个,在钢管上沿周向均匀分布。
[0019] 由于内钢管52外圈布设有螺钉1〇,使得该段的胶结材料与内钢管52连接良好,即 胶结材料8与第一钢管柱段5连接良好。同时由于内钢管52的存在,使得该段内始终有内钢 管中的混凝土参与抗剪,不是全截面为胶结材料抗剪,同时焊接部位增加了内衬管4,内衬 管4也能参与该区段抗剪,相当于增加了该段钢管厚度,这些措施共同保证了连接区段柱的 抗剪强度的可靠性。
[0020]本发明的实施过程如下: 1、加工制造第一外钢管和第二外钢管 将第一外钢管51上的第一耳板54焊接好,在第一外钢管51表面将V型坡口制作完成,并 开设排气孔53;将第二外钢管61上的第二耳板64焊接好,并开设注浆孔63。
[0021] 2、制造内钢管 在内钢管52的外圆周上焊接螺钉10。
[0022] 3、将第一钢管柱段5和第二钢管柱段6在工厂加工完成 将第一外钢管51与内钢管52组合在一起,在工厂内完成混凝土浇筑;将第二外钢管61 完成混凝土浇筑,并预留插槽62。
[0023] 4、先将第二钢管柱段6运至现场固定,把内衬管4放置到第二外钢管61接缝处内侧 对应位置,再将第一钢管柱段5在现场与第二钢管柱段6对接,由第一耳板54与第二耳板64 用连接板9和螺栓7连接固定。
[0024] 5、将第一钢管柱段5与第二钢管柱段6之间的缝隙采用V型坡口焊3焊接。
[0025] 6、将胶结材料8(如水泥灌浆材料、环氧树脂灌浆材料等)通过第二外钢管61的注 浆孔63注入,当内部填充密实后,停止注浆。
[0026] 上述步骤中,第1、2、3步加工第一钢管柱段和第二钢管柱段在工厂内完成;第4、5、 6步的连接过程在工地现场制作完成。

Claims (2)

1.一种装配式钢管混凝土柱身的连接结构,包括第一钢管柱段和第二钢管柱段 (6),其特征是: 第一钢管柱段(5)包括填充有混凝土的第一外钢管(51),混凝土浇注面低于第一外钢 管(51)端面,且在第一外钢管(51)内的混凝土中嵌有一段伸长的填满混凝土的内钢管 (52),内钢管(52)外圈布设有增强嵌合力的螺钉(1〇),第一外钢管(5丨)空心段壁上开有排 气孔(53),第一外钢管(51)端口部外侧壁焊接有带连接孔(7)的第一耳板(54),排气孔(53) 与第一耳板(54)沿第一外钢管(51)外圆周错开布置; 第二钢管柱段(6)包括填充有混凝土的第二外钢管(61),混凝土浇注面低于第二外钢 管(61)端面,在第二外钢管(61)内的混凝土端面上预留有第一内钢管(52)插入的插槽 (6¾,从插槽(e2)底部至第二外钢管(61)外壁之间开有注浆孔(63),第二外钢管(61)端口 部外侧壁焊接有带连接孔(7)的第二耳板(M),第二耳板(M)与第一耳板(54)位于钢管壁 的同一母线上,注浆孔(63)与第二耳板(64)沿第二外钢管(61)外圆周错开布置; 第一钢管柱段(5)与第二钢管柱段(6)对接,内钢管(52)插入第二外钢管(61)内的插槽 (62)中,第一外钢管¢1)与第二外钢管⑹)连接处设置内衬管⑷,由V型坡口焊⑶将第— 外钢管(51)、第二外钢管(61)和内衬管(4)焊接成一体,在第一外钢管(51)和第二外钢管 (ei)内的空隙区域灌有胶结材料(8),第一耳板(54)与第二耳板(64)通过螺栓安装连接板 ⑼。
2.根据权利要求1所述的装配式钢管混凝土柱身的连接结构,其特征是:第一钢管柱段 (5)上的排气孔(S3)和第一耳板(54)、第二钢管柱段(6)上的注浆孔(63)和第二耳板 为3个,在钢管上沿周向均匀分布。
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