CN108824653A - 直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法 - Google Patents

直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种直角六边形钢管混凝土角柱‑钢梁节点结构,包括直角六边形的不锈钢管,所述不锈钢管的两内对角均为直角且组成直角的邻边均等长,位于不同直角的同侧邻边上均固连有相互垂直的钢梁,所述钢梁宽度均与邻边等长,所述不锈钢管内部在钢梁连接处固连有开浇筑通孔的横隔板、L型螺栓,所述不锈钢管内部浇筑有混凝土。该直角六边形钢管混凝土角柱‑钢梁节点结构的构造简单、传力明确且维护成本低。

Description

直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法。
背景技术
钢管混凝土柱具有承载力高、塑性韧性好、抗震性能好等优点,已被应用高耸和大跨的建筑结构中。其截面形式主要包括圆形和矩形,内部一般填充普通混凝土或高性能混凝土。但是以上两类柱用作建筑的角柱存在如下问题:1)、圆形截面柱表面不平整,与墙体间存在较大缝隙;2)、矩形截面柱的截面尺寸一般大于墙体厚度,柱子向内或向外突出于墙体表面,美观性较差;3)、后期维护成本较高,以上两类柱均有一部分暴露于空气中,需要做防腐处理。
发明内容
鉴于现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法,不仅结构简单,而且便捷高效。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,包括直角六边形的不锈钢管,所述不锈钢管的两内对角均为直角且组成直角的邻边均等长,位于不同直角的同侧邻边上均固连有相互垂直的钢梁,所述钢梁宽度均与邻边等长,所述不锈钢管内部在钢梁连接处固连有开浇筑通孔的横隔板、L型螺栓,所述不锈钢管内部浇筑有混凝土。
优选的,所述不锈钢管两内直角所在顶点之间的连线经过直角六边形的中心。
优选的,所述钢梁为工字形的碳素钢梁,所述混凝土为石墨烯混凝土。
优选的,所述钢梁的衔接端面上均固设有带第一安装通孔的碳素钢端板,所述不锈钢管在用于安装钢梁的邻边上也开设有与第一安装通孔相对应的第二安装通孔。
优选的,所述L型螺栓包括若干根上L型螺栓与下L型螺栓,所述上L型螺栓的长边沿不锈钢管上轴向延伸出不锈钢管上端、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述下L型螺栓的长边沿不锈钢管下轴向延伸、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述碳素钢端板外侧与不锈钢管内侧均在L型螺栓短边螺接有连接螺母,在L型螺栓长边端部螺接有锚固螺母。
优选的,所述钢梁的上表面与下表面均经高强螺栓螺接有不锈钢连接板,所述不锈钢连接板的衔接端均与不锈钢管外表焊接。
优选的,所述横隔板的数量为两块且外轮廓与不锈钢管内侧壁相适应,所述隔板与两不锈钢连接板的位置一一对应,所述浇筑通孔的形状为椭圆形。
优选的,所述横隔板采用不锈钢材质。
一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构的施工方法,按以下步骤进行:(1)在直角六边形的不锈钢管内焊接两道开椭圆形浇筑通孔的横隔板;(2)在不锈钢管外和横隔板对应的位置处焊接不锈钢连接板,不锈钢连接板的顶部、底部分别贴近钢梁上翼缘板顶部、下翼缘板底部;(3)安装并固定L型螺栓;(4)将不锈钢与碳素钢接触区域进行“烤蓝”处理;(5)在不锈钢管内浇筑核心石墨烯混凝土并养护,形成钢管石墨烯混凝土柱;(6)将带碳素钢端板的钢梁吊装到位;(7)经连接螺母将碳素钢端板与钢管石墨烯混凝土柱用预埋的L型螺栓相连,用于承受梁端剪力;用高强螺栓将不锈钢连接板与工字形钢梁的翼缘连接,用于承受梁端弯矩;(8)当结构遭遇意外破坏时,拆除高强螺栓、连接螺母将受损的钢梁拆下,并更换新的钢梁。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:该直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构的构造简单,角柱和墙体没有间隙,角柱外侧直角边与墙体外表齐平,无突出,墙体美观;横隔板与L型螺栓的设置可防止节点发生破坏,提高节点处的不锈钢管可靠性与强度;浇筑通孔用于浇筑时通过混凝土,不影响混凝土浇筑;具有承载力高、施工方便、工期短、可拆卸、后期维护成本低、建筑美观等优点。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的外部结构示意图。
图2为本发明实施例的内部结构示意图。
图3为本发明实施例的俯视图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂,下文特举实施例,并配合附图,作详细说明如下。
如图1~3所示,一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,包括直角六边形的不锈钢管1,所述不锈钢管的两内对角均为直角且组成直角的邻边均等长,位于不同直角的同侧邻边上均固连有相互垂直的钢梁2,所述钢梁宽度均与邻边等长,所述不锈钢管内部在钢梁连接处固连有开浇筑通孔3的横隔板4、L型螺栓,所述不锈钢管内部浇筑有混凝土5,采用不锈钢可解决角柱后期防腐的问题。
在本发明实施例中,所述不锈钢管两内直角所在顶点之间的连线经过直角六边形的中心。
在本发明实施例中,所述钢梁为工字形的碳素钢梁,所述混凝土为石墨烯混凝土,石墨烯混凝土与普通混凝土相比,抗压强度提高了146%,抗弯拉强度提高了79.5%,具备较高承载力和抗渗性能,使用周期更长,可节约大量水泥,减小碳排量,更环保。
在本发明实施例中,所述钢梁的衔接端面上均固设有带第一安装通孔的碳素钢端板6,所述不锈钢管在用于安装钢梁的邻边上也开设有与第一安装通孔相对应的第二安装通孔,碳素钢端板和L型螺栓用于传递钢梁的梁端剪力。
在本发明实施例中,所述L型螺栓包括若干根上L型螺栓7与下L型螺栓8,所述上L型螺栓的长边沿不锈钢管上轴向延伸出不锈钢管上端、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述下L型螺栓的长边沿不锈钢管下轴向延伸、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述碳素钢端板外侧与不锈钢管内侧均在L型螺栓短边螺接有连接螺母9,在L型螺栓长边端部螺接有锚固螺母12;碳素钢端板、碳素钢梁和不锈钢管直接接触将引起电极反应,导致碳素钢锈蚀速度加快,因此不锈钢管不能和碳素钢梁采用焊接连接;L型螺栓可加强梁柱节点的整体性,上L型螺栓的长边伸出不锈钢管上端还可增强上下柱间连接的可靠性,且伸出的长度不小于15倍的锚固螺母直径;L型螺栓长边端部螺接的锚固螺母可增强L型螺栓在混凝土中的锚固效果。
在本发明实施例中,所述钢梁的上表面与下表面均经高强螺栓10螺接有不锈钢连接板11,所述不锈钢连接板的衔接端均与不锈钢管外表焊接,用于传递梁端弯矩。
在本发明实施例中,所述横隔板的数量为两块且外轮廓与不锈钢管内侧壁相适应,所述隔板与两不锈钢连接板的位置一一对应,可直接传递工字形钢梁上下翼缘的内力,所述浇筑通孔的形状为椭圆形。
在本发明实施例中,所述横隔板采用不锈钢材质,不锈钢具备较好的延性和耗能能力。
一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构的施工方法,按以下步骤进行:(1)在直角六边形的不锈钢管内焊接两道开椭圆形浇筑通孔的横隔板;(2)在不锈钢管外和横隔板对应的位置处焊接不锈钢连接板,不锈钢连接板的顶部、底部分别贴近钢梁上翼缘板顶部、下翼缘板底部;(3)安装并固定L型螺栓;(4)将不锈钢与碳素钢接触区域进行“烤蓝”处理;(5)在不锈钢管内浇筑核心石墨烯混凝土并养护,形成钢管石墨烯混凝土柱;(6)将带碳素钢端板的钢梁吊装到位;(7)经连接螺母将碳素钢端板与钢管石墨烯混凝土柱用预埋的L型螺栓相连,用于承受梁端剪力;用高强螺栓将不锈钢连接板与工字形钢梁的翼缘连接,用于承受梁端弯矩;(8)当结构遭遇意外破坏时,拆除高强螺栓、连接螺母将受损的钢梁拆下,并更换新的钢梁。
本发明主要应用于以下场合:(1)可用于对工期要求比较严格的项目,如大型商场和公共建筑,支持装配化生产,可极大地节约工期。(2)抗震等级要求较高的建筑。不锈钢混凝土柱延性好,耗能能力强,本发明很好地实现了“强节点弱构件”的抗震设防原则,且具有较大的延性和可拆卸功能,适合用在抗震设防比较高的地区。(3)对结构的抗腐蚀性和耐久性有较高要求的建筑。本发明充分利用了不锈钢防腐蚀能力强的优点,可适用在如水利港口及沿海建筑。(4)对建筑外观和尺寸有特殊要求的角柱。该类钢管石墨烯混凝土柱更美观,无裸露柱角,且具有较高的承载力。
本发明不局限于上述最佳实施方式,任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构及其施工方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰,皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:包括直角六边形的不锈钢管,所述不锈钢管的两内对角均为直角且组成直角的邻边均等长,位于不同直角的同侧邻边上均固连有相互垂直的钢梁,所述钢梁宽度均与邻边等长,所述不锈钢管内部在钢梁连接处固连有开浇筑通孔的横隔板、L型螺栓,所述不锈钢管内部浇筑有混凝土。
2.根据权利要求1所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述不锈钢管两内直角所在顶点之间的连线经过直角六边形的中心。
3.根据权利要求1所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述钢梁为工字形的碳素钢梁,所述混凝土为石墨烯混凝土。
4.根据权利要求1所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述钢梁的衔接端面上均固设有带第一安装通孔的碳素钢端板,所述不锈钢管在用于安装钢梁的邻边上也开设有与第一安装通孔相对应的第二安装通孔。
5.根据权利要求4所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述L型螺栓包括若干根上L型螺栓与下L型螺栓,所述上L型螺栓的长边沿不锈钢管上轴向延伸出不锈钢管上端、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述下L型螺栓的长边沿不锈钢管下轴向延伸、短边穿过第二安装通孔与第一安装通孔,所述碳素钢端板外侧与不锈钢管内侧均在L型螺栓短边螺接有连接螺母,在L型螺栓长边端部螺接有锚固螺母。
6.根据权利要求1所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述钢梁的上表面与下表面均经高强螺栓螺接有不锈钢连接板,所述不锈钢连接板的衔接端均与不锈钢管外表焊接。
7.根据权利要求6所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述横隔板的数量为两块且外轮廓与不锈钢管内侧壁相适应,所述隔板与两不锈钢连接板的位置一一对应,所述浇筑通孔的形状为椭圆形。
8.根据权利要求1所述的直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,其特征在于:所述横隔板采用不锈钢材质。
9.一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构的施工方法,其特征在于,采用如权利要求1-8所述的任一种直角六边形钢管混凝土角柱-钢梁节点结构,并按以下步骤进行:(1)在直角六边形的不锈钢管内焊接两道开椭圆形浇筑通孔的横隔板;(2)在不锈钢管外和横隔板对应的位置处焊接不锈钢连接板,不锈钢连接板的顶部、底部分别贴近钢梁上翼缘板顶部、下翼缘板底部;(3)安装并固定L型螺栓;(4)将不锈钢与碳素钢接触区域进行“烤蓝”处理;(5)在不锈钢管内浇筑核心石墨烯混凝土并养护,形成钢管石墨烯混凝土柱;(6)将带碳素钢端板的钢梁吊装到位;(7)经连接螺母将碳素钢端板与钢管石墨烯混凝土柱用预埋的L型螺栓相连,用于承受梁端剪力;用高强螺栓将不锈钢连接板与工字形钢梁的翼缘连接,用于承受梁端弯矩;(8)当结构遭遇意外破坏时,拆除高强螺栓、连接螺母将受损的钢梁拆下,并更换新的钢梁。
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