CN108571070B - 一种预制钢管混凝土环梁连接结构及施工方法 - Google Patents

一种预制钢管混凝土环梁连接结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种预制钢管混凝土环梁连接结构及施工方法，结构包括：钢管混凝土柱、钢管混凝土环梁、预制钢筋混凝土梁；所述钢管混凝土柱包括上钢管柱、下钢管柱、连接板、加劲肋、柱混凝土，所述上钢管柱的下端部和下钢管柱的上端部均焊接复数个连接板和加劲肋，所述加劲肋垂直设置在对应的连接板上，所述柱混凝土浇筑在上钢管柱和下钢管柱的内部；所述钢管混凝土环梁包括环梁钢管、锚筋、环梁内钢筋混凝土，所述环梁钢管包括上钢板、下钢板、侧钢板和内钢管，所述上钢板和下钢板分别设置在侧钢板的上下两端。本发明承载力高、刚度大、抗震延性好、整体性好、施工方便快捷、施工质量好、塑性铰外移、满足“强柱弱梁、节点更强”的要求。

Description

一种预制钢管混凝土环梁连接结构及施工方法
【技术领域】
本发明属于土木工程中预制装配式结构技术领域，具体涉及一种预制钢管混凝土环梁连接结构及施工方法。
【背景技术】
传统钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接时常常采用钢筋混凝土环梁结构，钢筋混凝土环梁结构中需要设置很多纵向受力钢筋和箍筋，然后在现场浇筑混凝土，由于钢筋设置密集，还要搭设模板，施工复杂，混凝土浇筑困难，施工质量难以保证。
实验结果表明，环梁配筋、环梁的尺寸与节点的承载力和刚度关系密切，为了满足承载力和刚度要求，工程结构中往往设置很多钢筋和采用较大尺寸的环梁，使得造价较高且影响空间。在往复荷载作用下，往往钢筋先屈服，对于钢筋设置不足或者环梁尺寸不足情况下，环梁会先发生破坏，从而造成节点破坏，不符合抗震设计要求；尽管这种情况下，钢管混凝土柱相对独立，柱没有发生破坏，但是其节点滞回曲线往往不饱满，承载力和抗震性能难以满足要求。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种预制钢管混凝土环梁连接结构，其承载力高、刚度大、抗震延性好、整体性好、施工方便快捷、施工质量好、塑性铰外移、满足“强柱弱梁、节点更强”的要求。
本发明是这样实现上述技术问题之一的：
一种预制钢管混凝土环梁连接结构，其特征在于：所述预制钢管混凝土环梁连接结构包括：钢管混凝土柱、钢管混凝土环梁、预制钢筋混凝土梁；
所述钢管混凝土柱包括上钢管柱、下钢管柱、连接板、加劲肋、柱混凝土，所述上钢管柱的下端部和下钢管柱的上端部均焊接复数个连接板和加劲肋，所述加劲肋垂直设置在对应的连接板上，所述柱混凝土浇筑在上钢管柱和下钢管柱的内部；
所述钢管混凝土环梁包括环梁钢管、锚筋、环梁内钢筋混凝土，所述环梁钢管包括上钢板、下钢板、侧钢板和内钢管，所述上钢板和下钢板分别设置在侧钢板的上下两端，所述内钢管依次穿过所述上钢板和下钢板，且位于所述环梁钢管的截面中心；所述内钢管上下两端分别向上钢管柱和下钢管柱内延伸一定长度，所述上钢板和下钢板形状和尺寸一致，所述上钢板、下钢板和侧钢板与内钢管的节点核心区围成一个内部空腔，所述内部空腔在梁端延伸出复数个矩形钢管；
所述内部空腔内设置有环梁内钢筋混凝土，且在梁端形成矩形钢管混凝土梁端，并与设置在矩形钢管处的预制钢筋混凝土梁形成一个整体；
所述上钢板和下钢板在矩形钢管间隔处向外伸出钢板延伸部并设置螺栓孔，各所述钢板延伸部与钢管混凝土柱的对应连接板拼装连接；
所述内管在上部和下部均焊接复数个锚筋，锚筋为弯钩形状，内管上部的锚筋开口朝下，内管下部的锚筋开口朝上。
进一步地，所述连接板设置在梁端矩形钢管间隔区域，个数也和矩形钢管间隔区域个数一致。
进一步地，所述连接板上设置复数个螺栓孔，所述上钢管柱的连接板与上钢板的钢板延伸部的螺栓孔对应，并采用螺栓紧固；下钢管柱的连接板与下钢板的钢板延伸部的螺栓孔对应，并采用螺栓紧固。
进一步地，所述柱混凝土填充满内钢管的内部。
进一步地，所述上钢管柱、下钢管柱和内钢管截面可采用圆形、方形、矩形。
进一步地，所述侧钢板根据上钢管柱和下钢管柱与其对应处的截面形状采用弧形钢板或角钢。
本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其施工方便快捷、施工质量好，施工得到的预制钢管混凝土环梁连接结构承载力高、刚度大、抗震延性好、整体性好、塑性铰外移、满足“强柱弱梁、节点更强”的要求。
本发明是这样实现上述技术问题之二的：
一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其中预制钢管混凝土环梁连接结构如上所述，施工方法步骤如下：
步骤1、首先在加工厂预先加工好上钢管柱、下钢管柱，焊接好上钢管柱、下钢管柱上的连接板和加劲肋；预先加工好环梁钢管、环梁内钢筋混凝土和预制钢筋混凝土梁，各所述预制钢筋混凝土梁固定于对应的预制钢管混凝土环梁梁端延伸出的矩形钢管上，将锚筋事先焊接到内钢管的上下部，即制作好钢管混凝土环梁；
步骤2、在设计位置安装好下钢管柱；
步骤3、将预制钢管混凝土环梁吊装放置到下钢管柱上部，内钢管下部即进入下钢管柱内部，对位好连接板与预制钢管混凝土环梁的下钢板的螺栓孔，并采用螺栓紧固；
步骤4、放置上钢管柱，将上钢管柱下部连接板的螺栓孔与预制钢管混凝土环梁上钢板的螺栓孔对准，并采用螺栓紧固；
步骤5、填充柱混凝土于上钢管柱和下钢管柱内，柱混凝土也自然填充满内钢管内部区域，最后得到预制钢管混凝土环梁连接结构。
进一步地，所述连接板设置在梁端矩形钢管间隔区域，个数也和矩形钢管间隔区域个数一致。
进一步地，所述上钢管柱、下钢管柱和内钢管截面可采用圆形、方形、矩形。
进一步地，所述侧钢板根据上钢管柱和下钢管柱与其对应处的截面形状采用弧形钢板或角钢。
本发明具有如下优点：
本发明的预制钢管混凝土环梁连接结构，采用了预制钢管混凝土环梁，环梁质量有保证，现场施工方便快捷，且具有装配式结构的各种优点，环梁采用钢管混凝土形式，构造新颖，环梁受力好，无需设置很多的钢筋，无需太大尺寸的环梁，承载力高，延性好，混凝土约束效果好，又能防止环梁区域混凝土的剥落；钢管混凝土柱的上钢管柱和下钢管柱部分与预制钢管混凝土环梁连接，传力和整体效果好，结构采用螺栓连接，现场无需焊接，安全可靠；
采用了内钢管，解决了采用预制梁结构后钢管内混凝土浇筑问题，且焊接的锚筋，无需传统中在柱中另外设置通长钢筋进行连接和锚固，承载力高，锚固效果好，整体性能好；
采用了环梁钢管，无需另外单独设置钢牛腿，梁端还形成钢管混凝土结构，约束效果好，塑性铰外移；连接结构承载力高、刚度大、滞回曲线饱满，抗震延性好，符合“强柱弱梁，节点更强”的抗震设计目标。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的预制钢管混凝土环梁连接结构的立体图。
图2为本发明无填充柱混凝土的预制钢管混凝土环梁连接结构俯视图。
图3为本发明的钢管混凝土环梁与下钢管柱连接的立体图。
图4为本发明的钢管混凝土环梁和预制钢筋混凝土梁连接的立体图。
图5为本发明的环梁钢管和锚筋配合的结构立体图。
图6是本发明的下钢管柱的立体图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1～6，本发明涉及一种预制钢管混凝土环梁连接结构，所述预制钢管混凝土环梁连接结构包括：钢管混凝土柱1、钢管混凝土环梁2、预制钢筋混凝土梁3；
所述钢管混凝土柱1包括上钢管柱11、下钢管柱12、连接板13、加劲肋14、柱混凝土15，所述上钢管柱11的下端部和下钢管柱12的上端部均焊接复数个连接板13和加劲肋14，所述加劲肋14垂直设置在对应的连接板13上，所述柱混凝土15浇筑在上钢管柱11和下钢管柱12的内部；
所述钢管混凝土环梁2包括环梁钢管21、锚筋22、环梁内钢筋混凝土，所述环梁钢管21包括上钢板211、下钢板212、侧钢板213和内钢管214，所述上钢板211和下钢板212分别设置在侧钢板213的上下两端，所述内钢管214依次穿过所述上钢板211和下钢板212，且位于所述环梁钢管21的截面中心；所述内钢管214上下两端分别向上钢管柱11和下钢管柱12内延伸一定长度，内钢管214仅在节点区连续，在整个楼层上是不连续的；所述上钢板211和下钢板212形状和尺寸一致，所述上钢板211、下钢板212和侧钢板213与内钢管214的节点核心区围成一个内部空腔，所述内部空腔在梁端即向外延伸出复数个矩形钢管；
所述内部空腔内设置有环梁内钢筋混凝土，且在梁端形成矩形钢管混凝土梁端，并与设置在矩形钢管处的预制钢筋混凝土梁3形成一个整体；
所述上钢板211和下钢板212在矩形钢管间隔处向外伸出钢板延伸部并设置螺栓孔，各所述钢板延伸部与钢管混凝土柱1的对应连接板13拼装连接；
所述内管214在上部和下部均焊接复数个锚筋22，锚筋为弯钩形状，内管214上部的锚筋22开口朝下，内管214下部的锚筋22开口朝上。
所述连接板13设置在梁端矩形钢管间隔区域，个数也和矩形钢管间隔区域个数一致。
所述连接板13上设置复数个螺栓孔4，所述上钢管柱11的连接板13与上钢板211钢板延伸部的螺栓孔4对应，并采用螺栓5紧固；下钢管柱12的连接板13与下钢板212钢板延伸部的螺栓孔4对应，并采用螺栓5紧固。
所述柱混凝土15填充满内钢管214的内部。
所述上钢管柱11、下钢管柱12和内钢管214截面可采用圆形、方形、矩形。
所述侧钢板213根据上钢管柱11和下钢管柱12与其对应处的截面形状采用弧形钢板或角钢。
本发明还涉及上述一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，施工方法步骤如下：
步骤1、首先在加工厂预先加工好上钢管柱11、下钢管柱12，焊接好上钢管柱11、下钢管柱12上的连接板13和加劲肋14；预先加工好环梁钢管21、环梁内钢筋混凝土和预制钢筋混凝土梁3，各所述预制钢筋混凝土梁3固定于对应的预制钢管混凝土环梁2梁端延伸出的矩形钢管上，将锚筋22事先焊接到内钢管214的上下部，即制作好钢管混凝土环梁2；
步骤2、在设计位置安装好下钢管柱12；
步骤3、将预制钢管混凝土环梁2吊装放置到下钢管柱12上部，内钢管214下部即进入下钢管柱12内部，对位好连接板13与预制钢管混凝土环梁2的下钢板212的螺栓孔4，并采用螺栓5紧固；
步骤4、放置上钢管柱11，将上钢管柱11下部连接板13的螺栓孔4与预制钢管混凝土环梁2上钢板211的螺栓孔4对准，并采用螺栓5紧固；步骤5、填充柱混凝土15于上钢管柱11和下钢管柱12内，柱混凝土15也自然填充满内钢管214内部区域，最后得到预制钢管混凝土环梁连接结构。
本发明的预制钢管混凝土环梁连接结构，采用了预制钢管混凝土环梁2，环梁质量有保证，现场施工方便快捷，且具有装配式结构的各种优点，环梁采用钢管混凝土形式，构造新颖，环梁受力好，无需设置很多的钢筋，无需太大尺寸的环梁，承载力高，延性好，混凝土约束效果好，又能防止环梁区域混凝土的剥落；钢管混凝土柱1的上钢管柱11和下钢管柱12部分与预制钢管混凝土环梁2连接，传力和整体效果好，结构采用螺栓5连接，现场无需焊接，安全可靠；采用了内钢管214，解决了采用预制梁结构后钢管内混凝土浇筑问题，且焊接的锚筋，无需传统中在柱中另外设置通长钢筋进行连接和锚固，承载力高，锚固效果好，整体性能好；采用了环梁钢管21，无需另外单独设置钢牛腿，梁端还形成钢管混凝土结构，约束效果好，塑性铰外移；连接结构承载力高、刚度大、滞回曲线饱满，抗震延性好，符合“强柱弱梁，节点更强”的抗震设计目标。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种预制钢管混凝土环梁连接结构，其特征在于：所述预制钢管混凝土环梁连接结构包括：钢管混凝土柱、钢管混凝土环梁、预制钢筋混凝土梁；
所述钢管混凝土柱包括上钢管柱、下钢管柱、连接板、加劲肋、柱混凝土，所述上钢管柱的下端部和下钢管柱的上端部均焊接复数个连接板和加劲肋，所述加劲肋垂直设置在对应的连接板上，所述柱混凝土浇筑在上钢管柱和下钢管柱的内部；
所述钢管混凝土环梁包括环梁钢管、锚筋、环梁内钢筋混凝土，所述环梁钢管包括上钢板、下钢板、侧钢板和内钢管，所述上钢板和下钢板分别设置在侧钢板的上下两端，所述内钢管依次穿过所述上钢板和下钢板，且位于所述环梁钢管的截面中心；所述内钢管上下两端分别向上钢管柱和下钢管柱内延伸一定长度，所述上钢板和下钢板形状和尺寸一致，所述上钢板、下钢板和侧钢板与内钢管的节点核心区围成一个内部空腔，所述内部空腔在梁端延伸出复数个矩形钢管；
所述内部空腔内设置有环梁内钢筋混凝土，且在梁端形成矩形钢管混凝土梁端，并与设置在矩形钢管处的预制钢筋混凝土梁形成一个整体；
所述上钢板和下钢板在矩形钢管间隔处向外伸出钢板延伸部并设置螺栓孔，各所述钢板延伸部与钢管混凝土柱的对应连接板拼装连接；
所述内钢管在上部和下部均焊接复数个锚筋，锚筋为弯钩形状，内钢管上部的锚筋开口朝下，内钢管下部的锚筋开口朝上；
所述连接板设置在梁端矩形钢管间隔区域，个数也和矩形钢管间隔区域个数一致；
所述连接板上设置复数个螺栓孔，所述上钢管柱的连接板与上钢板钢板延伸部的螺栓孔对应，并采用螺栓紧固；下钢管柱的连接板与下钢板的钢板延伸部的螺栓孔对应，并采用螺栓紧固；
所述柱混凝土填充满内钢管的内部。
2.根据权利要求1所述的一种预制钢管混凝土环梁连接结构，其特征在于：所述上钢管柱、下钢管柱和内钢管截面采用圆形、方形或矩形。
3.根据权利要求1所述的一种预制钢管混凝土环梁连接结构，其特征在于：所述侧钢板根据上钢管柱和下钢管柱与其对应处的截面形状采用弧形钢板或角钢。
4.一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其特征在于：其中预制钢管混凝土环梁连接结构如权利要求1所述，施工方法步骤如下：
步骤1、首先在加工厂预先加工好上钢管柱、下钢管柱，焊接好上钢管柱、下钢管柱上的连接板和加劲肋；预先加工好环梁钢管、环梁内钢筋混凝土和预制钢筋混凝土梁，各所述预制钢筋混凝土梁固定于对应的预制钢管混凝土环梁梁端延伸出的矩形钢管上，将锚筋事先焊接到内钢管的上下部，即制作好钢管混凝土环梁；
步骤2、在设计位置安装好下钢管柱；
步骤3、将预制钢管混凝土环梁吊装放置到下钢管柱上部，内钢管下部即进入下钢管柱内部，对位好连接板与预制钢管混凝土环梁的下钢板的螺栓孔，并采用螺栓紧固；
步骤4、放置上钢管柱，将上钢管柱下部连接板的螺栓孔与预制钢管混凝土环梁上钢板的螺栓孔对准，并采用螺栓紧固；
步骤5、填充柱混凝土于上钢管柱和下钢管柱内，柱混凝土也自然填充满内钢管内部区域，最后得到预制钢管混凝土环梁连接结构。
5.根据权利要求4所述的一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其特征在于：所述连接板设置在梁端矩形钢管间隔区域，个数也和矩形钢管间隔区域个数一致。
6.根据权利要求4所述的一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其特征在于：所述上钢管柱、下钢管柱和内钢管截面采用圆形、方形或矩形。
7.根据权利要求4所述的一种预制钢管混凝土环梁连接结构的施工方法，其特征在于：所述侧钢板根据上钢管柱和下钢管柱与其对应处的截面形状采用弧形钢板或角钢。
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