CN108316477A - 扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构及施工方法 - Google Patents

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CN108316477A CN201810282983.0A CN201810282983A CN108316477A CN 108316477 A CN108316477 A CN 108316477A CN 201810282983 A CN201810282983 A CN 201810282983A CN 108316477 A CN108316477 A CN 108316477A
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潘金龙
吴丹
鲁聪
缪小卫
李悦
诸培娟
茅勤
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Southeast University
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    • E04BUILDING
    • E04BGENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/185Connections not covered by E04B1/21 and E04B1/2403, e.g. connections between structural parts of different material
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    • E04B1/30Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts being composed of two or more materials; Composite steel and concrete constructions

Abstract

本发明公开了一种扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构及施工方法,采用的构件包括扁钢管混凝土柱和H型钢梁。装配整体式扁钢管混凝土柱框架结构的梁柱中节点连接通过在柱节点区外侧长边方向四边焊接外侧加强板,柱内节点区焊接竖向内隔板,梁端焊接端板和加劲肋,柱钢管、外侧加强板、梁端板均预留螺栓孔洞,采用对拉螺栓实现梁柱的连接,扁钢管混凝土柱两侧的梁可以居中布置也可以错位布置,可根据设计要求灵活布置。充分考虑钢结构施工误差,在扁钢管混凝土柱短边方向,H型钢梁与柱仍然采用焊接连接方法。本发明应用于装配整体式扁钢管混凝土柱框架结构中,实现了“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的抗震设计理念。

Description

扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构及施工方法
技术领域
本发明属于结构工程领域,涉及一种高延性装配整体式扁钢管混凝土柱框架中节点连接结构及施工方法,主要用于装配整体式扁钢管混凝土柱框架结构中。
背景技术
中国的建筑行业是一个历史悠久的传统产业,建筑业不仅对国民经济的贡献日益突显,而且在促进就业,产业联动等其他方面也发挥了巨大的作用。
然而,随着社会的发展,建筑行业越来越多的矛盾已经突显:建筑行业能耗过高,建筑工地脏乱差的现象十分普遍,建筑质量也难以保证,劳动力成本上涨等等。种种的这些现象,说明了以传统人多,低效率粗放型施工的建筑行业已经难以为继。近年来,国家和地方都开始大力推进建筑工业化和住宅产业化,努力推进住宅产业结构升级和调整。
所谓住宅产业化,就是在工厂生产预制构件,再通过汽车,起重机等机械设备运至施工现场完成拼装。通过工业化的生产方式建造住宅,是机械化程度不高和粗放式生产的生产方式升级换代的必然要求。相比于传统建筑,预制装配式建筑有着显著的优点:预制构件工业化生产;现场施工方便,建造速度快;环保节能减排,有利于可持续发展;经济效益显著。推广预制装配式结构有利于实现“四节一环保”的绿色发展要求,实现低能耗、低排放的建造过程,能够促进我国建筑行业的健康发展,实现预定的节能减排目标,是我国未来建筑的发展方向。
钢管混凝土结构是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构,按截面形式不同,可分为圆钢管混凝土,方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等由劲性混凝土结构,近年也出现了圆套圆、方套圆、圆套方、方套方等中空夹层的截面形式。钢管混凝土在高层、超高层、大跨空间建筑结构中的应用发展迅速,主要是由于钢管混凝土用作这类结构的柱和抗侧力体系具有许多优点:1)钢管混凝土结构承载力较高,以致构件截面相对较小,轴压比限制放大,节约了建筑材料,增加了使用空间,并且构件自重减轻,减少了基础的负担,从而降低基础的造价;2)抗震性能好;3)施工时钢管可作为内部混凝土浇筑时的模板,减少模板使用,加快施工速度。
钢管混凝土柱中钢板和混凝土在受力过程中互为补充,相互约束,使两种材料都能充分发挥各自的优点。在轴压作用下,一方面,钢板约束核心混凝土的横向变形,使混凝土材料本身性质得到改善,大大提高了混凝土的抗压强度,有利地发挥混凝土的抗压性能,且塑性和韧性性能也得到一定提高;另一方面,由于内填混凝土的存在,限制了钢管发生向内侧的屈曲变形,钢管壁的稳定性大大提高,增强了钢板的受力性能。
扁钢管混凝土柱是矩形钢管混凝土柱的一种衍生,矩形钢管混凝土柱截面长宽比小于2,而扁钢管混凝土柱截面长宽比介于2~4之间,柱宽一般为200mm,与建筑墙体厚度相等,容易符合建筑平面要求,能够适应目前市场主流户型需求,可以做到室内不露柱,既美观大方又能方便用户使用,但钢管对混凝土约束不足。扁钢管混凝土柱与型钢梁节点连接时,扁钢管在长边方向受到梁弯曲的影响较大,特别是梁端与柱采用刚性连接情况下,容易发生向外的屈曲变形,因此,有必要针对这类梁柱节点连接进行深入研究。
发明内容
发明目的:为了克服扁钢管混凝土在截面宽度方向抗弯刚度较弱、易发生失稳破坏的不足,本发明提供一种施工方便、方案合理、可提高装配的一种扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构及施工方法。
技术方案:为实现上述目的,本发明提供了一种高延性装配整体式扁钢管混凝土柱框架中节点连接结构及施工方法,该技术方案采用的构件包括扁钢管混凝土柱和H型钢梁。框架结构的梁柱中节点连接利用在柱节点区外侧焊接外侧加强板以提高钢管刚度、抗屈曲变形的能力;柱节点区内侧长边方向居中位置焊接竖向内隔板以提高扁钢管混凝土柱节点区抗扭刚度,且可以防止由于钢板尺寸过大、厚度较小,在焊接过程中受四周不均匀焊接热应力的影响,钢板发生较为严重的面外变形,同时有效降低混凝土浇筑产生的水平推力对柱焊缝的不利影响,防止扁钢管混凝土柱节点区焊缝撕裂;梁端焊接端板和加劲肋以提高端板刚度,同时达到将塑性铰外移的目的;柱钢管、外侧加强板、梁端板均定位预留螺栓孔洞,施工时先插入螺栓杆将梁柱连接起来后进行混凝土浇筑,待混凝土强度达到设计强度后采用专用扭矩扳手拧紧螺母以施加螺栓预紧力。扁钢管混凝土柱两侧的H型钢梁,可以同时居中对称布置,也可以错位布置,可以根据设计需要灵活布置。考虑到施工和加工误差,扁钢管混凝土柱短边方向的H型钢梁仍然采用焊接连接。梁端板上、下各超出H型钢梁翼缘约150mm,外侧加强板上、下各超出梁端板50mm~100mm。外侧加强板与梁端板的接触面进行喷砂处理,以达到预期摩擦系数。本发明应用于装配整体式扁钢管混凝土柱框架结构中,实现了“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的抗震设计理念,提升了装配式扁钢管混凝土柱框架结构的抗震性能;同时,梁柱采用对拉螺栓连接,方便快捷,减少了现场焊接工作量,加快了施工速度。
本发明的一种扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构包括竖直方向的扁钢管混凝土柱和水平方向的H型钢梁;所述扁钢管混凝土柱由扁钢管内浇混凝土构成,在扁钢管混凝土柱上设有节点连接区,所述节点连接区长边方向焊接外侧加强板,扁钢管混凝土柱及外侧加强板上开有相连通的螺栓孔;
所述H型钢梁梁端翼缘进行狗骨式削弱处理以实现塑性铰外移,削弱深度取常规做法削弱的1/2,H型钢梁端部焊接端板,端板上开有与外侧加强板上开孔相连通的螺栓孔;
在所述扁钢管混凝土柱两侧,左右两个H型钢梁的末端分别通过对拉螺栓插入所述螺栓孔中,与扁钢管混凝土柱相连。
其中:
所述的端板厚度取20~30mm,竖直方向长度宜比H型钢梁梁高200~300mm,即上下各超出梁翼缘外侧100~150mm,水平方向宽度为200~250mm。
所述的扁钢管混凝土柱的截面长宽比介于2~4之间。
所述H型钢梁与扁钢管混凝土柱长边方向相连,扁钢管上的螺栓孔开在钢管长边方向上,与外侧加强板上螺栓孔对齐。
所述外侧加强板采用四边焊接的方式与扁钢管相连,以加强扁钢管混凝土柱截面平面外刚度,避免H型钢梁受弯时扁钢管混凝土柱截面长边方向发生屈曲破坏。
所述所述的外侧加强板水平方向宽度比扁钢管混凝土柱长边方向宽度的1/2小30~40mm,即外侧加强板水平方向一边与扁钢管混凝土柱长边方向中线对齐,另一边以H型钢梁偏向一侧柱边基准线往里移30~40mm,
所述的外侧加强板竖直方向长度比H型钢梁梁高300~400mm,超出部分对节点区外延扁钢管混凝土柱起到一定加强作用,防止节点在受力过程中柱端先于梁端发生破坏,真正做到“强柱弱梁”。
所述扁钢管内节点区高700~800mm范围内,在长边居中位置焊接一块厚8~10mm、高700~800mm的内隔板。
梁端板上、下各超出H型钢梁翼缘100~150mm,保证螺栓孔开孔尺寸及间距要求符合相关设计规范。
所述外侧加强板、梁端板,该外侧加强板与梁端板的两接触面进行喷砂处理,以达到预期摩擦系数。
本发明的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构的施工方法包括以下步骤:
1)制作扁钢管混凝土柱的扁钢管,在扁钢管的内侧垂直于长边方向、居中位置焊接内隔板,在扁钢管的外侧焊接外侧加强板,然后定位同时在扁钢管和外侧加强板上开螺栓孔;
2)制作H型钢梁,对翼缘进行狗骨式削弱处理,在H型钢梁端焊接端板和加劲肋,加劲肋的设置有助于提高端板的刚度,端板在焊接前定位开螺栓孔;
3)H型钢梁吊装就位,对拉螺栓穿过螺栓孔将扁钢管、外侧加强板与H型钢梁连接起来,螺母只需手动拧紧即可;
4)在扁钢管内侧浇筑混凝土;
5)待柱内混凝土强度达到设计强度后,通过专用扭力扳手拧紧螺母对螺栓杆施加预紧力,预紧力的大小根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表7.2.2-2取值。
所述的扁钢管与外侧加强板的螺栓孔对齐,采用外侧加强板与扁钢管先焊接成一个整体,再一同进行开螺栓孔的施工顺序以保证二者之间螺栓孔对齐,避免因开孔误差而导致后期扁钢管混凝土柱与H型钢梁组装时对拉螺栓无法穿入。
有益效果:目前扁钢管混凝土柱实际工程应用极少,本发明提供的高延性装配整体式扁钢管混凝土柱框架中节点连接结构及施工方法,和现有的矩形钢管混凝土柱框架结构节点连接技术方案相比,具有如下优点:
1.扁钢管混凝土柱长宽比介于2~4之间,长边方向尺寸较大,柱钢管厚度较小时易发生钢板屈曲问题,现有的矩形钢管混凝土柱框架结构节点只关注于梁柱传力问题,不适用扁钢管混凝土柱与H型钢梁节点连接。本发明采用外侧加强板及对拉螺栓组合运用方法,除了保证梁柱间良好的传力性能,同时能有效解决节点区扁钢管混凝土柱本身刚度不足问题,真正做到“强节点弱构件”。
2.采用对拉螺栓式节点,螺栓杆穿过梁端板后对梁起到定位、支撑的作用,可以减少现场梁支撑的使用,同时柱及长边方向梁能较为方便、快速的定位,可以节省时间,而后柱短边方向梁也能根据节点区位置快速定位。
3.在施工顺序上,先进行扁钢管混凝土柱长边方向与H型钢梁的对拉螺栓连接,待结构一层平面内所有节点对拉螺栓连接全部完成后再进行柱短边方向节点焊接。这种处理方式可以保证在对拉螺栓连接施工误差存在情况下柱短边方向与H型钢梁仍能进行连接。
4.扁钢管混凝土柱外侧焊接的外侧加强板,其水平方向宽度小于扁钢管混凝土柱长边方向宽度的1/2,这种处理方式保证了当外侧加强板仅采用四边角焊缝与柱焊接时二者之间不会因尺寸过大导致中间部位有间隙、不贴合,使外侧加强板能更好的发挥加强作用,在节约钢材用量的同时避免了外侧加强板尺寸过大时额外的开孔塞焊工作。
5.扁钢管混凝土柱外侧焊接的外侧加强板上下各超出H型钢梁翼缘外侧150mm,超出部分对节点区外延扁钢管混凝土柱起到一定加强作用,防止节点在受力过程中柱端先于梁端发生破坏,真正做到“强柱弱梁”。
附图说明
图1为本发明的节点侧面示意图;
图2(a)为本发明的节点顶面梁对称居中布置示意图,
图2(b)为为本发明的节点顶面梁对称偏心布置示意图,
图2(c)为本发明的节点顶面梁错位偏心布置示意图;
图3(a)为本发明的扁钢管混凝土柱正面,梁对称居中布置示意图;
图3(b)为本发明的扁钢管混凝土柱正面,梁对称偏心布置示意图;
图3(c)为本发明的扁钢管混凝土柱正面,梁错位偏心布置示意图;
图4为本发明的扁钢管混凝土柱侧面构造详图;
图5(a)为本发明的扁钢管混凝土柱顶面,梁对称居中布置示意图;
图5(b)为本发明的扁钢管混凝土柱顶面,梁对称偏心布置示意图;
图5(c)为本发明的扁钢管混凝土柱顶面,梁错位偏心布置示意图;
图6(a)为本发明的H型钢梁与梁端板、加劲肋组合结构剖面示意图;
图6(b)为本发明的H型钢梁与梁端板、加劲肋组合结构侧面示意图;
图6(c)为本发明的H型钢梁与梁端板、加劲肋组合结构顶面示意图;
图中有:扁钢管混凝土柱1、H型钢梁2、扁钢管3、柱内混凝土4、外侧加强板5、螺栓孔6、梁端板7、加劲肋8、螺栓杆9、螺母10、柱内隔板11、外侧加强板摩擦接触面A、梁端板摩擦接触面B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示,为一种高延性装配整体式扁钢管混凝土柱框架中节点连接结构,包括竖直方向的扁钢管混凝土柱1和水平方向的H型钢梁2,所述扁钢管混凝土柱1上设有节点连接区,所述节点连接区内长边方向焊接外侧加强板5;在所述扁钢管混凝土柱1两侧,左右两个H型钢梁2的末端分别通过对拉螺栓杆9与扁钢管混凝土柱1相连,扁钢管混凝土柱1两侧的H型钢梁2可以共轴线布置,也可以错位布置。
如图2所示,所述扁钢管混凝土柱1节点区内长边方向中间位置焊接内隔板11,H型钢梁2与扁钢管混凝土柱1长边方向相连。
如图1、图2所示,所述外侧加强板5采用四边焊接的方式与扁钢管3相连。
如图3所示,所述扁钢管混凝土柱1上的螺栓孔6开在长边方向钢板上,与外侧加强板5上螺栓孔6对齐。
如图6所示,所述H型钢梁2梁端翼缘进行狗骨式削弱处理,端部焊接端板7和加劲肋8,端板7上开有螺栓孔6;
如图1所示,所述梁端板7上、下各超出H型钢梁2翼缘约100mm,外侧加强板5上、下各超出梁翼缘外侧150mm。
如图4、图5、图6所示,所述外侧加强板5的A面及梁端板7的B面进行喷砂处理,以达到预期摩擦系数。
所述扁钢管混凝土柱1内混凝土4中不预留螺栓孔道,H型钢梁2吊装就位,对拉螺栓9穿过螺栓孔6将扁钢管3与H型钢梁2连接起来后浇筑混凝土4,待混凝土达到设计强度后,通过专用扭力扳手拧紧螺母10对螺栓杆9施加预紧力,预紧力的大小根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表7.2.2-2取值。
本发明的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构包括竖直方向的扁钢管混凝土柱1和水平方向的H型钢梁2;所述扁钢管混凝土柱1由扁钢管3内浇混凝土4构成,在扁钢管混凝土柱1上设有节点连接区,所述节点连接区长边方向焊接外侧加强板5,扁钢管混凝土柱1及外侧加强板5上开有相连通的螺栓孔6;
所述H型钢梁2梁端翼缘进行狗骨式削弱处理以实现塑性铰外移,削弱深度取常规做法削弱的1/2,H型钢梁2端部焊接端板7,端板7上开有与外侧加强板5上开孔相连通的螺栓孔6;
在所述扁钢管混凝土柱1两侧,左右两个H型钢梁2的末端分别通过对拉螺栓9插入所述螺栓孔6中,与扁钢管混凝土柱1相连。
其中:
所述的端板7厚度取20~30mm,竖直方向长度宜比H型钢梁2梁高200~300mm,即上下各超出梁翼缘外侧100~150mm,水平方向宽度为200~250mm。
所述的扁钢管混凝土柱1的截面长宽比介于2~4之间。
所述H型钢梁2与扁钢管混凝土柱1长边方向相连,扁钢管3上的螺栓孔6开在钢管长边方向上,与外侧加强板5上螺栓孔6对齐。
所述外侧加强板5采用四边焊接的方式与扁钢管3相连,以加强扁钢管混凝土柱1截面平面外刚度,避免H型钢梁2受弯时扁钢管混凝土柱1截面长边方向发生屈曲破坏。
所述的外侧加强板5四边与扁钢管3采用角焊缝连接,钢材强度等级同扁钢管3,板厚宜大于扁钢管3板厚,一般情况下取16mm~20mm。外侧加强板5竖直方向长度宜比H型钢梁2梁高300~400mm,即上下各超出H型钢梁2翼缘外侧150~200mm,水平方向宽度与扁钢管混凝土柱1长边方向H型钢梁2的布置位置有关。H型钢梁2对称居中布置时,外侧加强板5水平方向宽度宜取400~500mm;H型钢梁2对称偏心布置时,外侧加强板5水平方向宽度宜比扁钢管混凝土柱1长边方向宽度的1/2小30~40mm,即外侧加强板5水平方向一边与扁钢管混凝土柱1长边方向中线对齐,另一边以H型钢梁2偏向一侧柱边基准线往里移30~40mm;、H型钢梁2错位偏心布置时外侧加强板5水平方向宽度同H型钢梁2对称偏心布置时宽度,但外侧加强板5位置随H型钢梁2位置错位偏心布置。
所述所述的外侧加强板5水平方向宽度比扁钢管混凝土柱1长边方向宽度的1/2小30~40mm,即外侧加强板5水平方向一边与扁钢管混凝土柱1长边方向中线对齐,另一边以H型钢梁2偏向一侧柱边基准线往里移30~40mm,是为了保证当扁钢管3采用四块钢板焊接而成时,外侧加强板5与扁钢管3之间的焊缝与扁钢管3本身的焊缝错开一定距离,避免钢板局部受较大焊接热应力影响。对于H型钢梁2偏心布置时外侧加强板5水平方向一边与扁钢管混凝土柱1长边方向中线对齐,是为了将端板7上所受到的梁端弯矩有效的传递给扁钢管混凝土柱1内的内隔板11;
所述的外侧加强板5竖直方向长度比H型钢梁2梁高300~400mm,超出部分对节点区外延扁钢管混凝土柱1起到一定加强作用,防止节点在受力过程中柱端先于梁端发生破坏,真正做到“强柱弱梁”。
所述扁钢管3内节点区高700~800mm范围内,在长边居中位置焊接一块厚8~10mm、高700~800mm的内隔板11。
梁端板7上、下各超出H型钢梁2翼缘100~150mm,保证螺栓孔6开孔尺寸及间距要求符合相关设计规范。
所述外侧加强板5、梁端板7,该外侧加强板5与梁端板7的两接触面进行喷砂处理,以达到预期摩擦系数。
本发明的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构的施工方法包括以下步骤:
1)制作扁钢管混凝土柱1的扁钢管3,在扁钢管3的内侧垂直于长边方向、居中位置焊接内隔板11,在扁钢管3的外侧焊接外侧加强板5,然后定位同时在扁钢管3和外侧加强板5上开螺栓孔6;
2)制作H型钢梁2,对翼缘进行狗骨式削弱处理,在H型钢梁2端焊接端板7和加劲肋8,加劲肋8的设置有助于提高端板7的刚度,端板7在焊接前定位开螺栓孔6;
3)H型钢梁2吊装就位,对拉螺栓9穿过螺栓孔6将扁钢管3、外侧加强板5与H型钢梁2连接起来,螺母只需手动拧紧即可;
4)在扁钢管3内侧浇筑混凝土4;
5)待柱内混凝土强度达到设计强度后,通过专用扭力扳手拧紧螺母10对螺栓杆9施加预紧力,预紧力的大小根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表7.2.2-2取值。
所述的扁钢管3与外侧加强板5的螺栓孔6对齐,采用外侧加强板5与扁钢管3先焊接成一个整体,再一同进行开螺栓孔6的施工顺序以保证二者之间螺栓孔6对齐,避免因开孔误差而导致后期扁钢管混凝土柱1与H型钢梁2组装时对拉螺栓9无法穿入。
实施例
扁钢管混凝土柱1-H型钢梁2中节点连接采用对拉螺栓方式连接。在扁钢管混凝土柱1内侧焊接竖向内隔板11,外侧焊接外侧加强板5,梁端焊接端板7及加劲肋8,螺栓杆9穿过扁钢管3、外侧加强板5即梁端板7上预留的螺栓孔道6将梁、柱连接起来,柱内混凝土浇筑完、混凝土达到设计强度后进行螺母拧紧工作。
本发明即一种高延性装配整体式扁钢管混凝土柱框架中节点连接梁柱及施工方法的构件制备过程及应用过程为:
1.根据实际设计要求确定装配整体式扁钢管混凝土柱框架H型钢梁、扁钢管混凝土柱构件的尺寸,选材等。然后裁剪各部件,梁端板7定位预留螺栓孔道6,将H型钢梁2、梁端板7、加劲肋8根据要求焊接组装在一起;柱钢管3由四块钢板焊接而成,柱内焊接竖向内隔板11,在柱长边方向节点区采用四边焊接的方式焊接外侧加强板5,并同时在扁钢管3和外侧加强板5上定位预留螺栓孔道6。
2.根据摩擦系数要求对外侧加强板5和梁端板7接触面进行喷砂处理以达到预期摩擦系数。
3.现场施工时施工时,先将与外侧加强板组装完成的扁钢管3吊装就位,并与下层柱对齐定位、连接好后,在柱侧加适量侧向支撑固定;其次,将H型钢梁2吊装就位,临时固定,将高强螺栓杆9穿过梁、柱上预留的螺栓孔道6,螺母初步拧紧;在扁钢管3内侧浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度后利用高强螺栓专用扭矩扳手拧紧螺母10,以达到预期预紧力,完成梁柱连接区施工。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:该连接结构包括竖直方向的扁钢管混凝土柱(1)和水平方向的H型钢梁(2);所述扁钢管混凝土柱(1)由扁钢管(3)内浇混凝土(4)构成,在扁钢管混凝土柱(1)上设有节点连接区,所述节点连接区长边方向焊接外侧加强板(5),扁钢管混凝土柱(1)及外侧加强板(5)上开有相连通的螺栓孔(6);
所述H型钢梁(2)梁端翼缘进行狗骨式削弱处理以实现塑性铰外移,削弱深度取常规做法削弱的1/2,H型钢梁(2)端部焊接端板(7),端板(7)上开有与外侧加强板(5)上开孔相连通的螺栓孔(6);
在所述扁钢管混凝土柱(1)两侧,左右两个H型钢梁(2)的末端分别通过对拉螺栓(9)插入所述螺栓孔(6)中,与扁钢管混凝土柱(1)相连。
2.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述的端板(7)厚度取20~30mm,竖直方向长度宜比H型钢梁(2)梁高200~300mm,即上下各超出梁翼缘外侧100~150mm,水平方向宽度为200~250mm。
3.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述的扁钢管混凝土柱(1)的截面长宽比介于2~4之间。
4.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述H型钢梁(2)与扁钢管混凝土柱(1)长边方向相连,扁钢管(3)上的螺栓孔(6)开在钢管长边方向上,与外侧加强板(5)上螺栓孔(6)对齐。
5.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述外侧加强板(5)采用四边焊接的方式与扁钢管(3)相连,以加强扁钢管混凝土柱(1)截面平面外刚度,避免H型钢梁(2)受弯时扁钢管混凝土柱(1)截面长边方向发生屈曲破坏。
6.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述所述的外侧加强板(5)水平方向宽度比扁钢管混凝土柱(1)长边方向宽度的1/2小30~40mm,即外侧加强板(5)水平方向一边与扁钢管混凝土柱(1)长边方向中线对齐,另一边以H型钢梁(2)偏向一侧柱边基准线往里移30~40mm,
所述的外侧加强板(5)竖直方向长度比H型钢梁(2)梁高300~400mm,超出部分对节点区外延扁钢管混凝土柱(1)起到一定加强作用,防止节点在受力过程中柱端先于梁端发生破坏。
7.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述扁钢管(3)内节点区高700~800mm范围内,在长边居中位置焊接一块厚8~10mm、高700~800mm的内隔板(11)。
8.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:梁端板(7)上、下各超出H型钢梁(2)翼缘100~150mm,保证螺栓孔(6)开孔尺寸及间距要求符合相关设计规范。
9.根据权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构,其特征在于:所述外侧加强板(5)、梁端板(7),该外侧加强板(5)与梁端板(7)的两接触面进行喷砂处理,以达到预期摩擦系数。
10.一种如权利要求1所述的扁钢管混凝土柱与型钢梁中节点连接结构的施工方法,其特征在于:该施工方法包括以下步骤:
1)制作扁钢管混凝土柱(1)的扁钢管(3),在扁钢管(3)的内侧垂直于长边方向、居中位置焊接内隔板(11),在扁钢管(3)的外侧焊接外侧加强板(5),然后定位同时在扁钢管(3)和外侧加强板(5)上开螺栓孔(6);
2)制作H型钢梁(2),对翼缘进行狗骨式削弱处理,在H型钢梁(2)端焊接端板(7)和加劲肋(8),加劲肋(8)的设置有助于提高端板(7)的刚度,端板(7)在焊接前定位开螺栓孔(6);
3)H型钢梁(2)吊装就位,对拉螺栓(9)穿过螺栓孔(6)将扁钢管(3)、外侧加强板(5)与H型钢梁(2)连接起来,螺母只需手动拧紧即可;
4)在扁钢管(3)内侧浇筑混凝土(4);
5)待柱内混凝土强度达到设计强度后,通过专用扭力扳手拧紧螺母(10)对螺栓杆(9)施加预紧力,预紧力的大小根据《钢结构设计规范》(GB50017-2003)表7.2.2-2取值。
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