CN108532761A - 一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，包括：由若干组合柱单元装配而成的组合柱、组合梁、钢拉杆、螺帽、刚挂件、钢圆棒榫；组合柱单元包括内置钢管和柱竹胶板层；柱竹胶板层黏贴在内置钢管的外壁上，组合梁为多层竹胶板黏贴形成的竹胶板组合梁；刚挂件固定在组合柱上，组合梁通过刚挂件和刚圆棒榫固定连接在组合柱上，钢拉杆为直杆，钢拉杆呈十字交错形式垂直于组合柱的轴向设置，钢拉杆的两端均配设有螺帽，螺帽与钢拉杆的螺纹连接。该组合柱梁节点承载力高、抗压稳定性好。还涉及一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，属于建筑结构中柱梁节点技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构中柱梁节点技术领域，尤其涉及一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点及其装配方法。
背景技术
竹材具有优良的物理力学性能，作为工程结构材料具有天然的优势。重组竹、集成竹以及钢/竹复合等结构单元的成功研发推动了竹材在工程结构领域的广阔应用。以建造多层房屋为目标的竹基框架结构承重柱的研发是国内外许多学者努力的方向，从最早捆扎成束的原竹竿承重柱，已发展到当前的竹篾重组柱、竹胶板组合柱、钢/竹胶板组合柱等，其中钢管/竹胶板组合承重柱是近几年广泛研发应用的组合柱形式，已取得较多具有工程应用价值的产品。但由于现有竹材加工制造设备的制约，一次成型制造可应用于多层结构的竹胶合板或竹基柱尚难以实现，因此采用合适的节点构造连接竹基组合柱以及竹基组合梁成为必然的需求。
无论是装配式钢筋混凝土框架结构还是钢竹组合框架结构，装配柱梁节点的连接技术是保证装配结构整体性和受力稳定性的关键。目前国内针对竹基组合柱—竹基组合梁连接节点的研究和产品开发极少，仅有的几种节点形式也是在节点区域，上下层竹基组合柱假定为无削弱连续的部件，只有竹基组合梁通过金属部件固定或搭接在竹基组合柱上。此节点形式与实际工程中的装配连接组合柱不符合，且不具有同等的受力特点。针对新型的钢管/竹胶板组合柱，开发力学性能可靠、具有工程实用价值的框架连接节点成为当前工程应用上的迫切需求。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种承载力高、抗压稳定性好的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点。
本发明的另一目的是：提供一种装配简单便捷、施工工期短的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，包括：由若干组合柱单元装配而成的组合柱、组合梁、钢拉杆、螺帽、刚挂件、钢圆棒榫；组合柱单元包括内置钢管和柱竹胶板层；柱竹胶板层黏贴在内置钢管的外壁上，组合梁为多层竹胶板黏贴形成的竹胶板组合梁；刚挂件固定在组合柱上，组合梁通过刚挂件和刚圆棒榫固定连接在组合柱上，钢拉杆为直杆，钢拉杆呈十字交错形式垂直于组合柱的轴向设置，钢拉杆的两端均配设有螺帽，螺帽与钢拉杆的螺纹连接。
优选地，组合梁连接在上、下两组合柱单元装配指接处上方，组合梁的底面在上、下两组合柱单元装配指接处上方。
优选地，组合梁与组合柱连接的一端设有与刚挂件对应的插槽，刚挂件的断面厚度为4-6mm，插槽的宽度为4-6mm，钢圆棒榫垂直穿过刚挂件和组合梁。采用这种结构后，将刚挂件插入插槽内，并利用刚圆棒榫将组合梁和钢挂件固定进而将组合梁与组合柱装配连接形成梁节点。
优选地，上、下两组合柱单元的装配，对应柱竹胶板层的对接形式为矩形直边对接或三角形锯齿对接。
优选地，组合柱单元之间通过连接钢管装配组合，连接钢管的尺寸小于内置钢管的尺寸。采用这种结构后，组合柱单元之间装配时，上下两组合柱单元的内置钢管套入连接钢管对接。
优选地，在组合柱上，钢拉杆的竖向间距小于0.5倍组合柱的横截面高，在组合梁顶面以上及底面以下1倍梁高范围内，设有至少6道十字交错形式的钢拉杆，组合柱的相对面沿轴向设有至少1列钢拉杆。采用这种结构后，防止上、下两层组合柱单元的轴向和侧向相对运动和开胶破坏。
一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，包括以下步骤：S1：在连接钢管、组合柱单元、组合梁和刚挂件上预留钢拉杆和/或刚圆棒榫的穿孔；S2：第一层组合柱单元的安装：将第一层组合柱单元的下部套入预埋在钢筋混凝土基础上的连接钢管上，在连接钢管与第一层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；在第一层组合柱单元的上部插入连接钢管，在第一层组合柱单元上部与连接钢管的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；S3：第二层组合柱单元的安装：将第二层组合柱单元的下部套入第一层组合柱单元上部套接的连接钢管上，第二层组合柱单元的下部的柱竹胶板层与第一层组合柱单元的柱竹胶板层对位指接，然后在与第二层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；S4：组合梁的安装：在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，安装刚挂件；将组合梁的插槽套挂在刚挂件上，在组合梁的套挂端横向穿过刚圆棒榫进行固定，完成第二层组合梁的节点连接；依次向上逐层安装组合柱单元和组合梁，完成各层钢管—竹胶板组合柱梁节点的连接和装配。
优选地，步骤S2中，钢拉杆的竖向间隔距离小于0.5倍组合柱的横截面高。
优选地，步骤S4中，刚挂件通过钢拉杆和螺帽固定安装在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，钢拉杆等间距布置。采用这种结构后，钢拉杆同时起加强上下两组合柱单元连接的作用。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.装配式钢管—竹胶板组合柱的节点区域单向设置至少9道横向约束钢拉杆、内置钢管的构造，能抑制竹胶合板的开胶破坏，确保节点具有良好的整体性能，获得较高的承载力及刚度；钢拉杆、连接钢管既起到装配定位、连接上下层组合柱单元的作用，也是节点区域的辅助传力部件。
2.上、下两组合柱单元的柱竹胶板层的对接采用矩形边或三角形的锯齿状指接方式，能有效加强上下组合柱单元之间连接的整体性，抑制粘贴柱竹胶板层的轴向和侧向的相对滑移。
3.上、下两组合柱单元的连接处位于组合梁底面以下，避免了节点区域的承载力和刚度的削弱，更容易满足“强节点、弱构件”的抗震设计原则。
4.组合梁通过钢挂件、钢圆棒榫连接在组合柱侧面上，装配简捷、施工速度快、成本低，以传递梁端剪力为主，受力合理，可靠性高。
5.装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的所有部件均可在工厂标准化生产，现场拼装施工，工业化程度高，能保障柱梁节点的施工质量；主要金属部件均包裹在装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，防腐要求不高，且节点美观性好。
附图说明
图1为本发明装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的三维示意图。
图2为装配式钢管—竹胶板组合柱-梁连接的三维解构示意图。
图3为装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的正视图。
图4为装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的纵向剖切示意图。
图5为上、下两组合柱单元装配时，对应柱竹胶板层为矩形直边对接的示意图。
图6为上、下两组合柱单元装配时，对应柱竹胶板层为三角形锯齿对接的示意图。
图7为柱竹胶板层的竹胶板的拼合方式为正接合的示意图。
图8为柱竹胶板层的竹胶板的拼合方式为正卡交错接合的示意图。
图9为柱竹胶板层的竹胶板的拼合方式为卡接合的示意图。
图中的标号和对应的零部件名称为：1为组合柱，2为组合梁，3为连接钢管，4为钢拉杆，5为刚挂件，6为钢圆棒榫。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明。
一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，包括：由若干组合柱单元装配而成的组合柱、组合梁、钢拉杆、螺帽、刚挂件、钢圆棒榫。钢拉杆为直杆，钢拉杆呈十字交错形式垂直于组合柱的轴向设置，钢拉杆的两端均配设有螺帽，螺帽与钢拉杆的螺纹连接。组合柱的横截面尺寸为200mm×200mm，组合梁的横截面尺寸为120mm×200mm，连接钢管的横截面尺寸为100mm×100mm，钢拉杆的直径为6mm，刚圆棒榫的直径为10mm。
组合柱单元包括内置钢管和柱竹胶板层。柱竹胶板层黏贴在内置钢管的外壁上。柱竹胶板层的层数为3层，单层柱竹胶板层由4片长条片状的竹胶板围绕钢管的侧表面拼合而成，本实施例中，由单层竹胶板层在其胶合面上涂刷环氧树脂粘结胶然后黏贴而成，每片竹胶板的厚度为15毫米。柱竹胶板层与内置钢管的外壁胶合处也涂刷有环氧树脂粘结胶。上、下两组合柱单元的装配，对应柱竹胶板层的对接形式为矩形直边对接，对应柱竹胶板层的端部为矩形。组合柱单元之间通过连接钢管装配组合，连接钢管的尺寸小于内置钢管的尺寸。连接钢管上预留有穿插双向错位的钢拉杆穿孔。组合柱单元之间装配时，上下两组合柱单元的内置钢管套入连接钢管对接。并利用钢拉杆和螺帽约束固定，防止上、下两层组合柱单元的轴向和侧向相对运动。在组合柱上，钢拉杆的竖向间距为0.5倍组合柱的横截面高，在组合梁顶面以上及底面以下1倍梁高范围内，设有6道十字交错形式的钢拉杆，组合柱的相对面沿轴向设有1列钢拉杆。
本实施例中，组合梁为多层竹胶板黏贴形成的竹胶板组合梁；组合梁的竹胶板层的层数为2层，每层由4块块长条片状的竹胶板在其胶合面上涂刷环氧树脂粘结胶然后黏贴而成。在组合梁的一端设有用于插入刚挂件的插槽和穿插横向刚圆棒榫的穿孔，插槽的宽度为5mm。组合梁端的插槽之间的竹胶板内缩2个螺帽厚度的距离，保证在设置了刚挂件的同时组合梁和组合柱之间的紧密连接。组合梁连接在上、下两组合柱单元装配指接处上方，组合梁的底面在上、下两组合柱单元装配指接处上方。在上、下两组合柱单元装配指接处，钢拉杆的竖向间隔距离小于0.5倍组合柱的横截面高。
刚挂件通过钢拉杆和螺帽固定在组合柱上，本实施例中，刚挂件的断面厚度为5mm，在钢挂件上预留穿插钢拉杆和刚圆棒榫的穿孔。将组合梁的插槽套挂在钢挂件上，钢圆棒榫垂直穿过刚挂件和组合梁。利用刚圆棒榫将组合梁和钢挂件固定进而将组合梁与组合柱装配连接形成梁节点。
一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，包括以下步骤：
S1：在连接钢管上预留钢拉杆穿孔，在组合柱单元上预留钢拉杆穿孔，在组合梁上预留钢圆棒榫的穿孔，在刚挂件上预留钢拉杆和刚圆棒榫的穿孔。
S2：第一层组合柱单元的安装：
将第一层组合柱单元的下部套入预埋在钢筋混凝土基础上的连接钢管上，在连接钢管与第一层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；在第一层组合柱单元的上部插入连接钢管，在第一层组合柱单元上部与连接钢管的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定。钢拉杆的竖向间隔距离小于0.5倍组合柱的横截面高。
S3：第二层组合柱单元的安装：
将第二层组合柱单元的下部套入第一层组合柱单元上部套接的连接钢管上，第二层组合柱单元的下部的柱竹胶板层与第一层组合柱单元的柱竹胶板层对位指接，然后在与第二层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定。
S4：组合梁的安装：
在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，安装刚挂件；刚挂件通过钢拉杆和螺帽固定安装在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，钢拉杆等间距布置。将组合梁的插槽套挂在刚挂件上，在组合梁的套挂端横向穿过刚圆棒榫进行固定，完成第二层组合梁的节点连接；依次向上逐层安装组合柱单元和组合梁，完成各层钢管—竹胶板组合柱梁节点的连接和装配。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于，包括：由若干组合柱单元装配而成的组合柱、组合梁、钢拉杆、螺帽、刚挂件、钢圆棒榫；组合柱单元包括内置钢管和柱竹胶板层；柱竹胶板层黏贴在内置钢管的外壁上，组合梁为多层竹胶板黏贴形成的竹胶板组合梁；刚挂件固定在组合柱上，组合梁通过刚挂件和刚圆棒榫固定连接在组合柱上，钢拉杆为直杆，钢拉杆呈十字交错形式垂直于组合柱的轴向设置，钢拉杆的两端均配设有螺帽，螺帽与钢拉杆的螺纹连接。
2.按照权利要求1所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于：组合梁连接在上、下两组合柱单元装配指接处上方，组合梁的底面在上、下两组合柱单元装配指接处上方。
3.按照权利要求1所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于：组合梁与组合柱连接的一端设有与刚挂件对应的插槽，刚挂件的断面厚度为4-6mm，插槽的宽度为4-6mm，刚圆棒榫垂直穿过刚挂件和组合梁。
4.按照权利要求2所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于：上、下两组合柱单元的装配，对应柱竹胶板层的对接形式为矩形直边对接或三角形锯齿对接。
5.按照权利要求1所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于：组合柱单元之间通过连接钢管装配组合，连接钢管的尺寸小于内置钢管的尺寸。
6.按照权利要求1所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点，其特征在于：在组合柱上，钢拉杆的竖向间距小于0.5倍组合柱的横截面高，在组合梁顶面以上及底面以下1倍梁高范围内，设有至少6道十字交错形式的钢拉杆，组合柱的相对面沿轴向设有至少1列钢拉杆。
7.一种装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在连接钢管、组合柱单元、组合梁和刚挂件上预留钢拉杆和/或刚圆棒榫的穿孔；
S2：第一层组合柱单元的安装：
将第一层组合柱单元的下部套入预埋在钢筋混凝土基础上的连接钢管上，在连接钢管与第一层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；在第一层组合柱单元的上部插入连接钢管，在第一层组合柱单元上部与连接钢管的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；
S3：第二层组合柱单元的安装：
将第二层组合柱单元的下部套入第一层组合柱单元上部套接的连接钢管上，第二层组合柱单元的下部的柱竹胶板层与第一层组合柱单元的柱竹胶板层对位指接，然后在与第二层组合柱单元下部的套接处横向穿过刚拉杆，并用螺帽固定；
S4：组合梁的安装：
在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，安装刚挂件；将组合梁的插槽套挂在刚挂件上，在组合梁的套挂端横向穿过刚圆棒榫进行固定，完成第二层组合梁的节点连接；
依次向上逐层安装组合柱单元和组合梁，完成各层钢管—竹胶板组合柱梁节点的连接和装配。
8.按照权利要求7所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，其特征在于：步骤S2中，钢拉杆的竖向间隔距离小于0.5倍组合柱的横截面高。
9.按照权利要求8所述的装配式钢管—竹胶板组合柱梁节点的装配方法，其特征在于：步骤S4中，刚挂件通过钢拉杆和螺帽固定安装在第一层组合柱单元和第二层组合柱单元连接处的上部侧面，钢拉杆等间距布置。
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