CN108999287B - 一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型的装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，该连接方式既避免了传统干式连接中螺栓和焊缝的使用，又避免了卯榫连接中扣合不严，传力不均的缺点，且无需使用模板，有效提高施工速度，与干式连接相比节点安全性和可靠性得到极大提高。该新型连接方式将节点处方钢管向外延伸且变为壳体结构，同时将梁嵌入壳体预留孔洞中使梁纵筋搭接，再由上柱孔洞处浇入混凝土。在保证节点受力性能的同时，无需使用模板即可快速完成构件和节点的连接，且具有足够的强度和刚度能承担和传递内力，可操作性强。

Description

一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式

技术领域

本发明涉及工业及民用建筑领域，具体为一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式。

背景技术

目前我国建筑业主要以现场建造为主，具有生产效率低、资源浪费情况严重、品质难以保障、对环境影响大等缺点。为解决上述问题，以“构件生产工厂化，施工运作装配化”为特点的装配式混凝土建筑应运而生。装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的混凝土预制构件为主．通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。装配式混凝土结构是我国建筑结构发展的重要方向之一，它有利于我国建筑工业化的发展，提高生产效率、节约能源，发展绿色环保建筑，并且有利于提高和保证建筑工程质量。与现浇施工工法相比，装配式混凝土结构可降低对环境的负面影响，减少噪音、扬尘、污染，节约水、电、材料等资源和能源，遵循可持续发展的原则。此外，装配式结构可以连续地按顺序完成工程的多个或全部工序，从而减少进场的工程机械种类和数量，消除工序衔接的停闲时间，实现立体交叉作业，减少施工人员，从而提高工效、降低物料消耗、减少环境污染，为绿色施工提供保障。另外，装配式结构在较大程度上减少建筑垃圾（约占城市垃圾总量的30%— 40%), 如废钢筋、废铁丝、废木材、废弃混凝土等。

为使结构能发挥整体的受力性能，需要通过节点将构件连接起来，使之在荷载作用下共同受力。由于建筑结构复杂的受力机理，结构中的节点往往不是处于单一应力状态，这要求节点具有足够的强度和刚度，能够保证发生尽量小的变形同时还能承担并传递复杂内力。因此对于装配式混凝土框架结构，梁-柱节点的性能是影响整个装配式混凝土结构抗震性能的关键，节点可分为干连接和湿连接两种形式。干连接是指通过焊接或螺栓实现构件之间的连接，施工步骤较为复杂，且焊接质量易受材料和操作技术的影响，焊接操作也较为复杂。螺栓连接需要事先在构件上开孔，一般而言，节点与构件之间的连接需要设置多排螺栓，施工速度也受到较大影响。铆钉连接的施工方法与螺栓连接相似，因而也具有费工费时的缺点。湿连接是指通过后浇混凝土实现连接，这种连接方式需要使用模板，施工工序复杂，操作繁琐，对施工的条件要求比较多，严重影响工程进度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，该梁柱节点可有效提高施工速度，并且安全、可靠。其主要的技术方案如下：

一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，包括四根预制混凝土梁，一根预制方钢管混凝土上柱和一根预制方钢管混凝土下柱；所述预制方钢管混凝土上柱包括由方钢管制成的呈长方体结构且内部浇筑混凝土的柱体，柱体的柱底方钢管四边朝下沿与竖直方向45度夹角向外延伸形成四段斜延伸边且相邻斜延伸边之间相互连接进而构成内部为空壳且底面开口的四棱台结构，四棱台结构的四条底边竖直向下延伸形成外圈（通过四个竖直延伸边）；在由斜延伸边和外圈构成的四个延伸侧面中心分别预留竖向孔洞，竖向孔洞自下而上直至柱底，其中由外圈（四个竖直延伸边）的底部至斜延伸边底部的距离为预制混凝土梁的梁高的一半，孔洞宽度为预制混凝土梁宽；

所述预制方钢管混凝土下柱包括由方钢管制成的呈长方体结构且内部浇筑混凝土的柱体，柱体的柱顶方钢管四边朝上沿与竖直方向45度夹角向外延伸形成四段斜延伸边且相邻斜延伸边之间相互连接进而构成内部为空壳且顶面开口的倒四棱台结构，倒四棱台结构的四条顶边竖直向上延伸形成外圈（通过四个竖直延伸边构成）；在四个外圈（竖直延伸边）中心分别预留竖向孔洞，竖向孔洞自上而下直至倒四棱台顶边，竖向孔洞高度为预制混凝土梁的梁高的一半，宽度为预制混凝土梁宽；

所述四根预制混凝土梁分别从四个方向嵌入预制方钢管混凝土下柱的四个预留孔洞内，相对的预制混凝土梁的梁纵筋伸出梁的截面并且实现搭接；

将预制方钢管混凝土上、下柱对接，预制方钢管混凝土上柱和下柱相交处，上柱方钢管外圈突出，下柱方钢管外圈凹陷，使上下柱侧壁紧密咬合；预制方钢管混凝土上、下柱纵筋伸出截面并实现搭接； 上柱外圈底部端口适当扩大，下柱顶部端口适当缩小，下柱得以嵌入上柱内部，外圈的形变量一般几十毫米；

预制混凝土梁嵌入竖向孔洞且预制方钢管混凝土上、下柱对接后，从上柱斜延伸边的竖向孔洞处浇入掺有微膨胀剂的自密实混凝土完成组装。

进一步的，预制混凝土梁的梁纵筋伸出截面1/2柱宽，通过将预制混凝土梁嵌入下柱预留孔洞1/4柱宽，使梁纵筋伸出部分在节点内搭接，竖向孔洞限制梁水平方向位移；所述柱宽是指预制方钢管混凝土柱的柱体宽度。

进一步的，预制方钢管混凝土上、下柱纵筋伸出截面1/2梁高，通过上下柱对接使柱纵筋伸出部分在节点内搭接；所述梁高是指预制混凝土梁的高度。

预制混凝土梁以及预制方钢管混凝土上、下柱纵筋伸出的长度、预制混凝土梁嵌入的深度能够有效保证节点连接的稳定性。

进一步的，预制混凝土梁嵌入节点部分混凝土作凿毛处理，使表面粗糙，更易于与后浇混凝土结合。

所述预制混凝土梁嵌入孔洞且上下柱对接后，从上柱孔洞处浇入掺有微膨胀剂的自密实混凝土，可使用插入式振捣棒进行振捣。

本发明的有益效果是：

1、本发明中梁柱节点的连接方式与传统的连接方式相比，既避免了繁琐复杂的螺栓连接、焊缝焊接，又避免了卯榫连接中扣合不严，传力不均的缺点，无需支模拆模即可完成梁柱节点的连接。

2、本发明中用于装配式结构的连接节点的组件数量少，结构简单，可操作性强，各组件均可在工厂预先加工制作而成，现场组装浇筑，无需使用模板，有效提高施工速度，且安全性和可靠性得到极大提高。

附图说明

图1预制混凝土上柱的结构示意图；

图2预制混凝土上柱的正视图；

图3预制混凝土上柱的仰视图；

图4为预制混凝土上柱的配筋图；

图5预制混凝土下柱的结构示意图；

图6预制混凝土下柱的正视图；

图7预制混凝土下柱的俯视图；

图8预制混凝土下柱的配筋图；

图9预制混凝土梁的配筋图；

图10为图9的侧视图；

图11为该节点梁柱拼装示意图。

1-预制混凝土梁，2-预制方钢管混凝土上柱，3-预制方钢管混凝土下柱。

具体实施方式

为了使发明的技术手段，创作特征，达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参考图11，该新型装配式方钢管混凝土梁柱节点包括预制混凝土梁和预制方钢管混凝土柱。将预制混凝土梁嵌入节点部分混凝土作凿毛处理，使表面粗糙，更易于与后浇混凝土结合。

吊装图9横梁嵌入预制方钢管混凝土下柱壳体结构预留孔洞中，四根梁都安装好后梁内纵筋伸出部分在节点内搭接。吊装预制方钢管混凝土上柱，使上柱孔洞恰好卡住四根横梁同时与下柱扣合严密，限制其位移的同时固定上柱位置，此时上下柱钢筋在节点内搭接。梁柱钢筋在节点内均连续无断点，具有良好的整体性和传递内力的能力。

从上柱预留孔洞中浇入掺有微膨胀剂的自密实混凝土，可使用插入式振捣棒振捣，待混凝土密实后抹平。

图1、2是预制方钢管混凝土上柱的下部结构示意图，由图中可以看出斜延伸边以及由竖直延伸边构成的外圈；竖向孔洞自下而上，竖直延伸边（外圈）部分高度等于梁高度的一半；图3可见斜延伸边向外延伸；图4中是上柱内部配筋图，钢筋向下伸出上柱的柱底。图5、6为下柱靠近顶部的结构示意图，竖孔由顶部开至斜延伸边的顶部；图7可以看出结构完整的斜延伸边；图8中钢筋伸出下柱的顶部（图8顶部位于下方）；图10中钢筋伸出梁的一侧截面。

预制方钢管混凝土上柱和下柱相交处，上柱外圈向外侧突出，下柱外圈向内侧凹陷，突出和凹陷的尺寸一致，使上柱恰好可以扣在下柱上；上下柱外圈的形变量很小，不影响梁的安装，形变量让上柱能够套在下柱外侧且卡住即可。

该连接方式避免了模板的使用，可操作性强，有效提高施工速度，且节点安全性和可靠性得到极大提高。

最后所应该说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (5)

1.一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，包括四根预制混凝土梁，一根预制方钢管混凝土上柱和一根预制方钢管混凝土下柱；所述预制方钢管混凝土上柱包括由方钢管制成的呈长方体结构且内部浇筑混凝土的柱体，其特征在于，柱体的柱底方钢管四边朝下沿与竖直方向45度夹角向外延伸形成四段斜延伸边且相邻斜延伸边之间相互连接进而构成内部为空壳且底面开口的四棱台结构，四棱台结构的四条底边竖直向下延伸形成外圈；在由斜延伸边和外圈构成的四个延伸侧面中心分别预留竖向孔洞，竖向孔洞自下而上直至柱底，其中由外圈的底部至斜延伸边底部的距离为预制混凝土梁的梁高的一半，孔洞宽度为预制混凝土梁宽；

所述预制方钢管混凝土下柱包括由方钢管制成的呈长方体结构且内部浇筑混凝土的柱体，柱体的柱顶方钢管四边朝上沿与竖直方向45度夹角向外延伸形成四段斜延伸边且相邻斜延伸边之间相互连接进而构成内部为空壳且顶面开口的倒四棱台结构，倒四棱台结构的四条顶边竖直向上延伸形成外圈；在四个外圈中心分别预留竖向孔洞，竖向孔洞自上而下直至倒四棱台顶边，竖向孔洞高度为预制混凝土梁的梁高的一半，宽度为预制混凝土梁宽；

所述四根预制混凝土梁分别从四个方向嵌入预制方钢管混凝土下柱的四个预留孔洞内，相对的预制混凝土梁的梁纵筋伸出梁的截面并且实现搭接；

将预制方钢管混凝土上、下柱对接，预制方钢管混凝土上柱和下柱相交处，上柱方钢管外圈突出，下柱方钢管外圈凹陷，使上下柱侧壁紧密咬合；预制方钢管混凝土上、下柱纵筋伸出截面并实现搭接；

预制混凝土梁嵌入竖向孔洞且预制方钢管混凝土上、下柱对接后，从上柱斜延伸边的竖向孔洞处浇入掺有微膨胀剂的自密实混凝土完成组装。

2.根据权利要求1所述的一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，其特征在于：预制混凝土梁的梁纵筋伸出截面1/2柱宽，通过将梁嵌入下柱预留孔洞1/4柱宽，使梁纵筋伸出部分在节点内搭接，竖向孔洞限制梁水平方向位移；所述柱宽是指预制方钢管混凝土柱的柱体宽度。

3.根据权利要求1或2所述的一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，其特征在于：预制方钢管混凝土上、下柱纵筋伸出截面1/2梁高，通过上下柱对接使柱纵筋伸出部分在节点内搭接；所述梁高是指预制混凝土梁的高度。

4.根据权利要求1或2所述的一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，其特征在于：预制混凝土梁嵌入节点部分混凝土作凿毛处理，使表面粗糙，更易于与后浇混凝土结合。

5.根据权利要求3所述的一种装配式方钢管混凝土梁柱节点连接方式，其特征在于：预制混凝土梁嵌入节点部分混凝土作凿毛处理，使表面粗糙，更易于与后浇混凝土结合。