CN108487453B - 一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明建筑结构领域，具体来说是一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构及其连接方法，所述钢管混凝土柱包括钢管，在钢管内填充有混凝土，所述混凝土内设有用于连接钢筋混凝土梁的钢模，所述钢管壁上设有用于钢梁与钢模相连通的钢模孔；所述钢筋混凝土梁包括一端插入钢模中并与钢模相适配的钢梁，在钢梁的另一端连接有多个纵向钢筋，在所述纵向钢筋和钢梁周边上浇筑有用于制作钢筋混凝土梁的混凝土；所述钢筋混凝土梁通过钢梁与钢管混凝土柱中的钢模相连接。本发明可以解决钢管混凝土结构中钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点复杂和施工难度大的问题。

Description

一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构及其连接方法

技术领域

本发明建筑结构领域，具体来说是一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构及其连接方法。

背景技术

传统钢筋混凝土装配式结构在地震灾害中破坏严重，这些破坏主要是由于钢筋混凝土装配式结构连接节点薄弱及不合理造成的，从而使得钢筋混凝土装配式结构在实际工程中的推广和应用受到一些限制；但装配式结构具有施工工期短、施工质量容易控制、对环境影响小等明显优势，已成为不可替代的建筑结构形式；所以对钢管混凝土装配式结构的优化是现在所需要的，同时传统装配式结构以装配式钢筋混凝土结构为主，伴随着现代建筑形式的飞速发展和日益增加的多元化建筑结构功能需求，装配式型钢混凝土和装配式钢管混凝土组合结构应运而生，相比于钢筋混凝土结构，型钢混凝土结构和钢管混凝土结构具有承载力高、施工周期短、抗震性能好等优点，而目前在实际工程中应用的钢管混凝土结构基本采用现浇式的钢管混凝土结构，而且在现浇式的钢管混凝土结构中，钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁在节点处的连接构造比较复杂，施工难度较大，施工工期较长，并且对于装配式钢管混凝土结构的关键在于预制构件之间的连接，包括预制柱之间的连接和预制柱-预制梁之间的连接，尤其是预制柱-预制梁在节点处的连接问题，因为梁-柱节点处的受力比较复杂，连接节点的可靠性很难把握，一旦节点处的受力性能比较差就有可能导致整个结构出现问题；所以一种能够优化钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点的结构是现在所需要的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够改善钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接位置处的强度、并且方便钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接的新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构，所述钢管混凝土柱包括钢管，在钢管内填充有混凝土，所述混凝土内设有用于连接钢筋混凝土梁的钢模，所述钢管壁上设有用于钢梁与钢模相连通的钢模孔；所述钢筋混凝土梁包括一端插入钢模中并与钢模相适配的钢梁，在钢梁的另一端连接有多个纵向钢筋，在所述纵向钢筋和钢梁周边上浇筑有用于制作钢筋混凝土梁的混凝土；所述钢筋混凝土梁通过钢梁与钢管混凝土柱中的钢模相连接。

所述钢梁与钢模上都设有用于第一螺栓穿过的第一螺栓孔，所述钢梁与钢模通过第一螺栓穿过第一螺栓孔相连接。

所述钢模内填充有用于辅助固定钢模用于钢梁的高强砂浆。

所述钢模连接有用于高强砂浆灌入的灌浆管，所述灌浆管一端与钢模相连通，灌浆管另一端穿过钢管延伸至钢管外侧。

所述钢模采用截面呈工字型的工字钢模；所述钢梁截面也为工字型的工字钢梁；所述钢模与钢梁相适配。

所述纵向钢筋间通过箍筋进行固定。

钢管外壁上设有用于辅助连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的角铁组；所述角铁组包括两个相对设置的单体角铁，两个单体角铁对称分布，两个所述单体角铁分布在钢模孔两侧，两个所述单体角铁分布在钢筋混凝土梁的两侧。

所述单体角铁包括纵向角铁，所述纵向角铁垂直设有横向角铁，所述纵向角铁与钢管外表面平行设置，所述纵向角铁通过第二螺栓与钢管上的第二螺栓孔相连接；所述横向角铁与钢筋混凝土梁表面平行设置，所述横向角铁通过第三螺栓与钢筋混凝土梁上对应的第三螺栓孔相连接。

所述纵向钢筋端部通过焊接方式与钢梁相连接，所述纵向角铁端部通过焊接方式与钢管外壁相连接。

一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构的连接方法，所述连接方法包括如下步骤：

(1)选取制备钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁的材料；

(2)分别选用相应材料制备钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

(3)步骤(2)完成后，将钢筋混凝土梁中的工字型钢梁伸入到钢管混凝土柱中的工字钢模中，再将第一螺栓穿过第一螺栓孔实现钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的初步连接；

(4)步骤(3)完成后，再将第三螺栓穿过角钢与钢筋混凝土梁中的第三螺栓孔相连接，实现进一步的连接钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

(5)步骤(4)完成后，通过灌浆管将高强砂浆灌入到工字钢模和工字型钢梁的空隙中，从而完成钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的装配。

本发明的优点在于：

本发明不仅可以解决钢管混凝土结构中钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点复杂和施工难度大的问题，还可以有效缩短钢管混凝土结构的施工工期，同时具有承载力高、延性好、抗震性能优越、节点连接安全可靠、施工方便、构造简单、经济性好等优点，在实际生产中具有很好的使用效果。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中钢管混凝土柱的主视图。

图3为本发明中钢管混凝土柱的主视图

图4为本发明中钢筋混凝土梁的主视图。

图5为本发明钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱装配完成后的俯视图。

图6为本发明中单体角铁优化后的结构示意图。

上述图中的标记均为：

101、第一螺栓孔，2、单体角铁，3、焊缝，4、混凝土，5、钢管，6、钢模，7、灌浆管，8、钢梁，9、纵向钢筋，10、箍筋，1101第一螺栓，12、高强砂浆。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构，钢管混凝土柱包括钢管5，在钢管5内填充有混凝土4，混凝土4内设有用于连接钢筋混凝土梁的钢模6，钢管5壁上设有用于钢梁8与钢模6相连通的钢模孔；钢筋混凝土梁包括一端插入钢模6中并与钢模6相适配的钢梁8，在钢梁8的另一端连接有多个纵向钢筋9，在纵向钢筋9和钢梁8周边上浇筑有用于制作钢筋混凝土梁的混凝土4；钢筋混凝土梁通过钢梁8与钢管混凝土柱中的钢模6相连接；在本发明中钢管混凝土柱包括钢管5，在钢管5内填充有混凝土4，同时在混凝土4内部设有钢模6，钢管5壁上设有用于后期装配使用的钢模孔，而钢筋混凝土梁包括用于与钢模6相连接的钢梁8，在钢梁8一端连接有多个纵向钢筋9，同时在纵向钢筋9外侧涂覆有混凝土4，从而制成钢筋混凝土梁；本发明主要公开了一个钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接结构，使用时把钢梁8插入钢模6中，实现钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的初步连接，这改变了传统的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接方式，钢模6与钢梁8的连接方式提供了很好的连接基础，也方便了后期钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁其他连接部件的添加，本发明采用以上结构可以很好的实现钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的连接，同时本发明不仅可以解决钢管混凝土结构中钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点复杂和施工难度大的问题，还通过钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱分步生产，可以有效缩短钢管混凝土结构的施工工期，同时具有承载力高、延性好、抗震性能优越、节点连接安全可靠、施工方便、构造简单、经济性好等优点。

作为优选的，本发明中钢梁8与钢模6上都设有用于第一螺栓1101穿过的第一螺栓孔101，钢梁8与钢模6通过第一螺栓1101穿过第一螺栓孔101相连接；这样的设置，使得钢梁8与钢模6连接除了自身束缚外，增加了外部束缚，避免了钢模6与钢梁8的分离的风险，采用上述的结构，可以很好的实现钢模6与钢梁8的连接，保证钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的连接，在本发明中第一螺栓1101分布在钢模6和钢梁8上，这里是一个统称，目的就是为了实现对第一螺栓1101的穿接，进而实现钢模6与钢梁8的连接。

作为优选的，本发明中钢模6内设有填充有用于辅助固定钢模6用于钢梁8的高强砂浆；通过高强砂浆灌入钢模6与钢梁8的间隙中，再通过钢模6与钢梁8的凝固，可以很好的实现对钢梁8和钢模6的再次固定，保证钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接效果。

作为优选的，本发明中钢模6连接有用于高强砂浆灌入的灌浆管7，灌浆管7一端与钢模6相连通，灌浆管7另一端穿过钢管5延伸至钢管5外侧；灌浆管7的设置，为高强砂浆的灌入提供灌入通道，因为本发明中钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁都是要提前制备完成的，高强砂浆是需要后期灌入的，所以为了简化高强砂浆的灌入，所以本发明采用了上述的结构。

作为优选的，本发明中钢模6采用截面呈工字型的工字钢模6；钢梁8截面也为工字型的工字钢梁8；钢模6与钢梁8相适配；工字型结构的钢模6和钢梁8，本身就具有一定的结构，方便装配，同时因为自身结构的限制，使得钢模6和钢梁8自身具有一定的束缚型，这样可以更好的实现两者的连接，也能很好的避免两者的脱离。

作为优选的，本发明中纵向钢筋9间通过箍筋10进行固定，避免纵向钢筋9的杂乱，方便后期在钢梁8和纵向钢筋9上填充混凝土4；同时更好的保证纵向钢筋9的平行，减少纵向钢筋9某处受力较大的问题，所以作为更大的优选，在本发明中要求纵向钢筋9之间需要保证相互平行，同时纵向钢筋9沿一个方向延伸，避免钢筋局部弯折，这样可以避免纵向钢筋9局部受力较大的问题，在一定程度上增加钢筋混凝土梁的使用寿命。

作为优选的，本发明中钢管5外壁上设有用于辅助连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的角铁组；角铁组包括两个相对设置的单体角铁2，两个单体角铁2对称分布，两个单体角铁2分布在钢模孔两侧，两个单体角铁2分布在钢筋混凝土梁的两侧；这里单体角铁2分布在钢模孔两侧是分布在钢模孔上下的两侧，这里一个单体角铁2起到支撑作用，另外一个单体角铁2起到一个拉扯的作用，很好的辅助固定钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；同时在本发明中单体角铁2包括纵向角铁201，纵向角铁201垂直设有横向角铁202，纵向角铁201与钢管5外表面平行设置，纵向角铁201通过第二螺栓1102与钢管5上的第二螺栓孔102相连接；横向角铁202与钢筋混凝土梁表面平行设置，横向角铁202通过第三螺栓1103与钢筋混凝土梁上对应的第三螺栓孔103相连接；本发明中纵向角铁201与钢管5外壁相贴合，保证纵向角铁201的连接，同时在纵向角铁201上设有横向角铁202，横向角铁202通过第三螺栓1103与钢筋混凝土梁相连接，横向角铁202和纵向角铁201的设置，在一定程度上辅助固定了钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱，进而保证了两者的连接效果。

作为优选的，本发明中纵向钢筋9端部通过焊接方式与钢梁8相连接，纵向角铁端部通过焊接方式与钢管5外壁相连接，这样的设置，方便了纵向钢筋9与钢梁8的连接，使得两者初步得到了固定，方便了后期混凝土4的添加，方便了钢筋混凝土梁的制备；同时在本发明中纵向角铁端部与钢管5外壁也通过焊接方式进行两者的连接，这样使得纵向角铁与钢管5连接更为稳固，也提高了后期角钢组对钢筋混凝土梁的辅助固定效果。

一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构的连接方法，连接方法包括如下步骤：

(1)选取制备钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁的材料；

(2)分别选用相应材料制备钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

(3)步骤(2)完成后，将钢筋混凝土梁中的工字型钢梁8伸入到钢管混凝土柱中的工字钢模6中，再将第一螺栓1101穿过第一螺栓孔101实现钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的初步连接；

(4)步骤(3)完成后，再将第三螺栓1103穿过角钢与钢筋混凝土梁中的第三螺栓孔103相连接，实现进一步的连接钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

(5)步骤(4)完成后，通过灌浆管7将高强砂浆灌入到工字钢模6和工字型钢梁8的空隙中，从而完成钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的装配。

在步骤(2)中钢管混凝土柱的制备方法如下：

1)选取制备钢管混凝土柱的钢管5，通过第一螺栓1101将单体角铁连接在钢管5上，并对单体角铁和钢管5进行焊接固定处理；

2)步骤(1)完成后，再将混凝土4浇筑到钢管5中，混凝土4初步浇筑至钢模孔最下端位置处，待上述混凝土4凝结达到一定强度后，再将工字钢模6穿入钢模孔中，同时将灌浆管7穿过钢管5使其与工字钢模6相连通；

3)步骤(2)完成后，再将后续混凝土4继续浇筑到钢管5中直至钢管5顶部；

4)步骤(3)完成后，一个钢管混凝土柱制备完成，如果需要再次制备，重复以上步骤(1)-(3)即可。

在步骤(2)中钢筋混凝土梁的制备方法如下：

a.步骤(1)完成后，将原料纵向钢筋9通过焊接方式焊接到工字型钢梁8上；

b.步骤a完成后，再将箍筋10绑扎到纵向钢筋9上实现对纵向钢筋9的束缚，最后再在工字钢、纵向钢筋9和箍筋10上浇筑混凝土4，并预留有第三螺栓孔103；

c.步骤b完成后，一个钢筋混凝土梁连接完成，如果需要重复制备，重复步骤a-b即可。

本发明具体实施方法如下：如下：(1)钢管混凝土柱制备：将角钢和钢管5通过第一螺栓1101和焊缝3进行连接，再将混凝土4浇筑到钢管5中，浇筑至工字钢模6的钢模孔处，待混凝土4达到一定强度后，再将工字钢模6穿入工字钢模孔中，再将灌浆管7穿入到钢管5及工字钢模6中，最后再将混凝土4继续浇筑到钢管5中直至钢管5顶部，从而形成钢管混凝土柱；(2)钢筋混凝土梁制备：将纵向钢筋9通过焊缝3焊接到工字钢上，再将箍筋10绑扎到纵向钢筋9上，最后再在工字钢、纵向钢筋9和箍筋10上浇筑混凝土4，并预留第三螺栓孔103，从而形成钢筋混凝土梁；(3)钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接装配：将带工字型钢梁8的钢筋混凝土梁伸入到带工字钢模6的钢管混凝土柱中，再将第一螺栓1101穿过第第一螺栓孔101进行连接，再将第三螺栓1103穿过角钢和钢筋混凝土梁中的第三螺栓孔103相连接，实现对钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的进一步连接，最后通过灌浆管7将高强砂浆灌入到工字钢模6和工字型钢梁8之间的空隙中，待高强砂浆凝结后，从而完成钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的装配；采用上述连接方式，能够有效避免现场焊接、加工和浇筑作业等，直接在施工现场装配即可，施工速度更快，同时可以解决现浇钢管混凝土结构中梁、柱节点构造复杂和施工难度大等问题，同时具有承载力高、延性好、抗震性能优越、连接安全可靠、施工方便、构造简单、经济性好等优点。

作为优选的，本发明中纵向角铁201与钢管5外壁相适配，横向角铁202与钢筋混凝土梁外壁相平行，纵向角铁201和横向角铁202之间设置有用于加固用的倾斜角铁203，倾斜角铁203两个端部分别通过一个连接部件与纵向角铁201或横向角铁202相连接；连接部件包括水平板204，在水平板204上设有第一固定孔，在纵向角铁201和横向角铁202上设有第二固定孔，使用时通过螺栓穿过水平板204和第一固定孔，该螺栓也穿过纵向角铁201或者横向角铁202，进而实现水平板204与纵向角铁201和横向角铁202的连接，这样的设置方便倾斜角铁203与纵向角铁201或者横向角铁202的固定，同时通过水平板204与纵向角铁201或者横向角铁202相连接，方便倾斜角铁203的连接；本发明中水平板204与倾斜角铁203端部通过圆弧板205过渡连接，水平板204种类较多，为了实现更好的连接效果，本发明中与纵向角铁201相贴合的水平板204水平截面呈弧形，并且水平板204与纵向角铁201侧边相适配，也就是与纵向角铁201相连接的水平板204外形与纵向角铁201外形基本相同，同时，本发明中与横向角铁202相连接的水平板204也采用与横向角铁202外形相同的水平板204，采用这样的结构使得水平板204与各个角铁连接更为紧密，更为方便装配。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构的连接方法，其特征在于，所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构包括钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁；

所述钢管混凝土柱包括钢管，在钢管内填充有混凝土，所述混凝土内设有用于连接钢筋混凝土梁的钢模，所述钢管壁上设有用于钢梁与钢模相连通的钢模孔；所述钢筋混凝土梁包括一端插入钢模中并与钢模相适配的钢梁，在钢梁的另一端连接有多个纵向钢筋，在所述纵向钢筋和钢梁周边上浇筑有用于制作钢筋混凝土梁的混凝土；所述钢筋混凝土梁通过钢梁与钢管混凝土柱中的钢模相连接；

所述钢模内填充有用于辅助固定钢模用于钢梁的高强砂浆；

所述钢模连接有用于高强砂浆灌入的灌浆管，所述灌浆管一端与钢模相连通，灌浆管另一端穿过钢管延伸至钢管外侧；

所述钢模采用截面呈工字型的工字钢模；所述钢梁截面也为工字型的工字钢梁；所述钢模与钢梁相适配；

所述钢梁与钢模上都设有用于第一螺栓穿过的第一螺栓孔，所述钢梁与钢模通过第一螺栓穿过第一螺栓孔相连接；

所述纵向钢筋间通过箍筋进行固定；

钢管外壁上设有用于辅助连接钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的角铁组；所述角铁组包括两个相对设置的单体角铁，两个单体角铁对称分布，两个所述单体角铁分布在钢模孔两侧，两个所述单体角铁分布在钢筋混凝土梁的两侧；

所述连接方法包括如下步骤：

(1)选取制备钢管混凝土柱以及钢筋混凝土梁的材料；

(2)分别选用相应材料制备钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

钢管混凝土柱的制备方法如下：

1)选取制备钢管混凝土柱的钢管，通过第一螺栓将单体角铁连接在钢管上，并对单体角铁和钢管进行焊接固定处理；

2)步骤(1)完成后，再将混凝土浇筑到钢管中，混凝土初步浇筑至钢模孔最下端位置处，待上述混凝土凝结达到一定强度后，再将工字钢模穿入钢模孔中，同时将灌浆管穿过钢管使其与工字钢模相连通；

3)步骤(2)完成后，再将后续混凝土继续浇筑到钢管中直至钢管顶部；

4)步骤(3)完成后，一个钢管混凝土柱制备完成，如果需要再次制备，重复以上步骤(1)-(3)即可；

钢筋混凝土梁的制备方法如下：

a.步骤(1)完成后，将原料纵向钢筋通过焊接方式焊接到工字型钢梁上；

b.步骤a完成后，再将箍筋绑扎到纵向钢筋上实现对纵向钢筋的束缚，最后再在工字钢、纵向钢筋和箍筋上浇筑混凝土，并预留有第三螺栓孔；

c.步骤b完成后，一个钢筋混凝土梁连接完成，如果需要重复制备，重复步骤a-b即可；

(3)步骤(2)完成后，将钢筋混凝土梁中的工字型钢梁伸入到钢管混凝土柱中的工字钢模中，再将第一螺栓穿过第一螺栓孔实现钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的初步连接；

(4)步骤(3)完成后，再将第三螺栓穿过角钢与钢筋混凝土梁中的第三螺栓孔相连接，实现进一步的连接钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁；

(5)步骤(4)完成后，通过灌浆管将高强砂浆灌入到工字钢模和工字型钢梁的空隙中，从而完成钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的装配。

2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构的连接方法，其特征在于，所述单体角铁包括纵向角铁，所述纵向角铁垂直设有横向角铁，所述纵向角铁与钢管外表面平行设置，所述纵向角铁通过第二螺栓与钢管上的第二螺栓孔相连接；所述横向角铁与钢筋混凝土梁表面平行设置，所述横向角铁通过第三螺栓与钢筋混凝土梁上对应的第三螺栓孔相连接。

3.根据权利要求2所述的一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接结构的连接方法，其特征在于，所述纵向钢筋端部通过焊接方式与钢梁相连接，所述纵向角铁端部通过焊接方式与钢管外壁相连接。