CN109024900A - 一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拆卸式的装配式钢结构组合梁柱节点，包括闭口截面钢柱、H型钢梁、端板、预制混凝土板、预埋螺栓杆、第一螺母、矩形套筒或槽钢，闭口截面钢柱沿垂直方向设置；H型钢梁沿水平方向设置；端板沿垂直方向设置，其焊接于H型钢梁的一端；预制混凝土板在承接闭口截面钢柱处预埋带有孔洞的矩形套筒或槽钢，预制混凝土板的底部设置有预埋螺栓杆；闭口截面钢柱与所述端板通过螺栓固接；H型钢梁与预制混凝土板通过预埋螺栓杆和第一螺母固接。本发明螺栓采用单边施拧，安装方式简单，大大提高了装配速度与质量，同时避免现场焊接作业，便于震后修复、更换受损构件，工程应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于结构工程钢结构技术领域，特别涉及一种应用于工业与民用建筑结构体系的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点形式。
背景技术
装配式钢结构体系是指按照统一、标准的建筑部品规格制作的房屋单元或构件，在工厂经过预制生产后运至施工现场装配而产生的建筑。目前，装配式钢结构建筑在我国的发展势头良好，发展前景广阔，所以，新型装配式钢结构体系的开发和应用对结构工程产业化发展具有重要意义，发展工业化装配式钢结构体系是我国绿色建筑和建筑工业化的迫切要求。
梁柱节点是装配式钢结构体系中最重要的节点，它直接影响着结构的施工速度以及装配化程度，因此梁柱节点应尽量多采用便于操作的高强度螺栓连接，并且螺栓的布置方式应尽可能便于工人现场紧固。现有工程实践中采用的梁柱节点形式主要存在以下不足：传统梁柱全焊接节点中，梁上下翼缘及腹板与柱现场施焊，这种连接方式虽然为刚性连接，但节点的延性差，地震中容易发生脆性破坏，且需要现场施焊，大大影响了施工速度与质量，不便应用于多高层装配式钢结构中，同时由于焊接面积大，容易产生较大的残余应力，影响节点的受力性能；传统栓焊混合连接节点中，梁端上下翼缘与柱现场焊接，梁端腹板通过剪切板与柱栓接，这种连接方式仍需要现场施焊，影响施工速度与质量，且施工程序复杂。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种本发明提出了一种全生命周期内可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点形式，其目的在于克服现有技术的缺陷，满足节点的各项力学性能，特别是通过单边施拧实现组合梁柱节点拼接的装配化和可拆卸，提高施工速度。
本发明的技术方案为：一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，包括闭口截面钢柱1、H型钢梁2、端板3、预制混凝土板4、预埋螺栓杆403、第一螺母404、矩形套筒801或槽钢802，所述闭口截面钢柱1沿垂直方向设置；所述H型钢梁2沿水平方向设置；所述端板3沿垂直方向设置，其焊接于H型钢梁2的一端；所述闭口截面钢柱1、H型钢梁2和端板3上均有若干个预留螺栓孔；所述预制混凝土板4在承接闭口截面钢柱1处预埋带有孔洞的矩形套筒801或槽钢802，所述预制混凝土板4的底部设置有预埋螺栓杆403；所述闭口截面钢柱1与所述端板3通过螺栓固接；所述H型钢梁2与所述预制混凝土板4通过螺栓固接。
优选地，所述预制混凝土板4的底部设置有预埋螺栓杆403，所述H型钢梁2与所述预制混凝土板4通过预埋螺栓杆403和第一螺母404固接。
优选地，还包括高强度螺栓5和螺母固定装置6，所述高强度螺栓5包括第二螺母501和螺栓杆502，所述螺母固定装置6通过点焊将第二螺母501固接在闭口截面钢柱1内侧的预留螺栓孔处，以限制第二螺母501的自由转动。
优选地，所述螺栓杆502通过端板3上的预留螺栓孔拧入闭口截面钢柱1内侧的第二螺母501，从而将闭口截面钢柱1与H型钢梁2紧固。
优选地，还包括钢筋7和钢筋锚固螺栓9，所述钢筋7穿过矩形套筒801或槽钢802上的孔洞后通过所述钢筋锚固螺栓9锚固，以保证钢筋7对负弯矩承载力的贡献优选地，所述闭口截面钢柱1为箱形或圆形截面，采用焊接或冷弯成型。
优选地，所述H型钢梁2为工字形钢梁，采用热轧或焊接成型。
优选地，所述预制混凝土板4为实心或空心钢筋混凝土板。
优选地，所述高强度螺栓5设置为大六角头型。
优选地，更换或拆卸时，先拧下连接预制混凝土板4与H型钢梁2的螺母404，从而将预制混凝土板4与H型钢梁2分离，再拧下连接H型钢梁2与闭口截面钢柱1的螺栓杆502，从而将H型钢梁2与闭口截面钢柱1分离。
本发明的有益效果为：
1)现场为全螺栓连接，实现了现场无焊接作业；
2)结构构件全部为预制件，在工厂内加工完成；
3)完全采用干法施工，无需现场浇筑混凝土，能够有效避免工地扬尘，显著减轻施工带来的环境问题；
4)全螺栓连接大大提高了装配速度与质量；
5)拆卸方便，便于震后修复、更换受损构件，也便于结构服役期满后的拆除工作，符合全生命周期设计理念；
6)拆卸后的未受损构件可重复利用在该新型梁柱节点上。
附图说明
图1为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第一实施例的立体结构示意图；
图2为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第一实施例的拼接示意图；
图3为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第一实施例的楼板构造示意图；
图4为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第一实施例的楼板配筋图；
图5为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第一实施例的内部构造示意图；
图6为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第二实施例的立体结构示意图；
图7为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第二实施例的拼接示意图；
图8为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第二实施例的楼板构造示意图；
图9为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第二实施例的楼板配筋图；
图10为本发明的一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点的第二实施例的内部构造示意图；其中，附图标记为：
1-闭口截面钢柱，2-H型钢梁，3-端板，4-预制混凝土板，401-第一预制混凝土板，402-第二预制混凝土板，403-预埋螺栓杆，404-第一螺母，5-高强度螺栓，501-第二螺母，502-螺栓杆，6-螺母固定装置，7-钢筋，801-矩形套筒，802-槽钢，9-钢筋锚固螺栓。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，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更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明的一个宽泛实施例中，一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，设置为全螺栓连接的形式，包括闭口截面钢柱、H型钢梁、端板、预制混凝土板、预埋螺栓杆、第一螺母、高强度螺栓、螺母固定装置、钢筋、矩形套筒或槽钢和钢筋锚固螺栓等。其中，
闭口截面钢柱沿垂直方向设置，为箱形或圆形截面，采用焊接或冷弯成型；
H型钢梁沿水平方向设置，为工字形钢梁，采用热轧或焊接成型；
端板沿垂直方向设置，焊接于H型钢梁的一端；
闭口截面钢柱、H型钢梁和端板上均有若干个预留螺栓孔；
预制混凝土板为实心或空心钢筋混凝土板，其底部设置有预埋螺栓杆；
高强度螺栓设置为大六角头型，包括第二螺母和螺栓杆；
螺母固定装置由薄钢片加工制作而成，设置有若干个，通过点焊方式将第二螺母固接在闭口截面钢柱内侧的预留螺栓孔处，限制第二螺母的自由转动，同时留有一定活动缝隙作为施工安装尺寸容差。
装配时，先将端板上的预留螺栓孔与闭口截面钢柱上的预留螺栓孔对齐，然后将螺栓杆穿过端板上的预留螺栓孔单边拧入闭口截面钢柱内侧预置的第二螺母，并使用电动扭矩扳手从螺栓头处拧紧，从而将闭口截面钢柱与H型钢梁紧固；
之后，将预制混凝土板搭于H型钢梁的上翼缘顶部，通过预制混凝土板底部的预埋螺栓杆将H型钢梁与预制混凝土板紧固。
结构服役期间，更换构件或使用寿命到期拆卸时，拧下第一螺母，将混凝土板与H型钢梁分离，再拧下螺栓杆将钢管柱与H型钢梁分离即可。
下面结合附图1-10，对本发明的具体实施例进行详细描述。
如附图1-5所示，为本发明的第一实施例。一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，设置为全螺栓连接的形式，包括闭口截面钢柱1、H型钢梁2、端板3、第一预制混凝土板401、预埋螺栓杆403、第一螺母404、高强度螺栓5、螺母固定装置6、钢筋7、矩形套筒801和钢筋锚固螺栓9等。其中，
闭口截面钢柱1沿垂直方向设置，为箱形或圆形截面，采用焊接或冷弯成型；
H型钢梁2沿水平方向设置，为工字形钢梁，采用热轧或焊接成型；
端板3沿垂直方向设置，焊接于H型钢梁2的一端；
闭口截面钢柱1、H型钢梁和端板3上均有若干个预留螺栓孔；
第一预制混凝土板401为实心或空心钢筋混凝土板，其底部设置有预埋螺栓杆403；
高强度螺栓5设置为大六角头型，包括第二螺母501和螺栓杆502；
螺母固定装置6由薄钢片加工制作而成，设置有若干个，通过点焊方式将第二螺母501固接在闭口截面钢柱1内侧的预留螺栓孔处，限制第二螺母501的自由转动，同时留有一定活动缝隙作为施工安装尺寸容差。
高强度螺栓5的规格与数量根据具体的设计情况而定。
如图4所示，第一预制混凝土板401在闭口截面钢柱1处预留孔洞，第一预制混凝土楼板401内预埋带有孔洞的矩形套筒801，钢筋7穿过矩形套筒801上的孔洞后通过钢筋锚固螺栓9锚固，以保证钢筋7对负弯矩承载力的贡献。
装配时，待闭口截面钢柱1安装就位后，先将端板3上的预留螺栓孔与闭口截面钢柱1上的预留螺栓孔对齐，然后将螺栓杆502通过端板3上的预留螺栓孔单边拧入闭口截面钢柱1内侧预置的第二螺母501，使用电动扭矩扳手从螺栓头处拧紧，从而将闭口截面钢柱1与H型钢梁2紧固；
之后，将第一预制混凝土板401搭于H型钢梁2的上翼缘顶部，通过第一预制混凝土板401底部的预埋螺栓杆403将H型钢梁2与第一预制混凝土板401紧固。
结构服役期间(震后)，需要更换构件或服役期满到期拆卸时，先采用电动扭矩扳手拧下连接第一预制混凝土板401与H型钢梁2的第一螺母404，从而将第一预制混凝土板401与H型钢梁2分离，再使用电动扭矩扳手拧下连接H型钢梁2与闭口截面钢柱1的螺栓杆502，从而将H型钢梁2与闭口截面钢柱1分离即可。
如附图6-10所示，为本发明的第二实施例。一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，设置为全螺栓连接的形式，包括闭口截面钢柱1、H型钢梁2、端板3、第二预制混凝土板402、预埋螺栓杆403、第一螺母404、高强度螺栓5、螺母固定装置6、钢筋7、槽钢802和钢筋锚固螺栓9等。其中，
闭口截面钢柱1沿垂直方向设置，为箱形或圆形截面，采用焊接或冷弯成型；
H型钢梁2沿水平方向设置，为工字形钢梁，采用热轧或焊接成型，其上设置有第一螺母404；
端板3沿垂直方向设置，焊接于H型钢梁2的一端；
闭口截面钢柱1、H型钢梁和端板3上均有若干个预留螺栓孔；
第二预制混凝土板402为实心或空心钢筋混凝土板，其底部设置有预埋螺栓杆403；
高强度螺栓5设置为大六角头型，包括第二螺母501和螺栓杆502；
螺母固定装置6由薄钢片加工制作而成，设置有若干个，通过点焊方式将第二螺母501固接在闭口截面钢柱1内侧的预留螺栓孔处，限制第二螺母501的自由转动，同时留有一定活动缝隙作为施工安装尺寸容差。
高强度螺栓5的规格与数量根据具体的设计情况而定。
如图9所示，第二预制混凝土板402在闭口截面钢柱1处预留孔洞，第二预制混凝土楼板402内预埋带有孔洞的槽钢802，钢筋7穿过槽钢802上的孔洞后通过钢筋锚固螺栓9锚固，以保证钢筋7对负弯矩承载力的贡献。
装配时，待闭口截面钢柱1安装就位后，先将端板3上的预留螺栓孔与闭口截面钢柱1上的预留螺栓孔对齐，然后将螺栓杆502通过端板3上的预留螺栓孔单边拧入闭口截面钢柱1内侧预置的第二螺母501，使用电动扭矩扳手从螺栓头处拧紧，从而将闭口截面钢柱1与H型钢梁2紧固；
之后，将第二预制混凝土板402搭于H型钢梁2的上翼缘顶部，通过第二预制混凝土板402底部的预埋螺栓杆403将H型钢梁2与第二预制混凝土板402紧固。
结构服役期间(震后)，需要更换构件或服役期满到期拆卸时，先采用电动扭矩扳手拧下连接第二预制混凝土板402与H型钢梁2的第一螺母404，从而将第二预制混凝土板402与H型钢梁2分离，再使用电动扭矩扳手拧下连接H型钢梁2与闭口截面钢柱1的螺栓杆502，从而将H型钢梁2与闭口截面钢柱1分离即可。
最后需要指出的是：尽管上述通过举例说明，已经描述了本发明最佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不仅限于上述说明，本领域一般技术人员可以理解的是，在不背离本发明所教导的实质和精髓的前提下，任何修改和变化都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，包括闭口截面钢柱(1)、H型钢梁(2)、端板(3)、预制混凝土板(4)、矩形套筒(801)或槽钢(802)，其特征在于，
所述闭口截面钢柱(1)沿垂直方向设置；
所述H型钢梁(2)沿水平方向设置；
所述端板(3)沿垂直方向设置，其焊接于H型钢梁(2)的一端；
所述闭口截面钢柱(1)、H型钢梁(2)和端板(3)上均有若干个预留螺栓孔；
所述预制混凝土板(4)在承接闭口截面钢柱(1)处预埋带有孔洞的矩形套筒(801)或槽钢(802)；
所述闭口截面钢柱(1)与所述端板(3)通过螺栓固接；
所述H型钢梁(2)与所述预制混凝土板(4)通过螺栓固接。
2.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述预制混凝土板(4)的底部设置有预埋螺栓杆(403)，所述H型钢梁(2)与所述预制混凝土板(4)通过预埋螺栓杆(403)和第一螺母(404)固接。
3.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，还包括高强度螺栓(5)和螺母固定装置(6)，所述高强度螺栓(5)包括第二螺母(501)和螺栓杆(502)，所述螺母固定装置(6)通过点焊将第二螺母(501)固接在闭口截面钢柱(1)内侧的预留螺栓孔处，以限制第二螺母(501)的自由转动。
4.根据权利要求3所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述螺栓杆(502)通过端板(3)上的预留螺栓孔拧入闭口截面钢柱(1)内侧的第二螺母(501)，从而将闭口截面钢柱(1)与H型钢梁(2)紧固。
5.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，还包括钢筋(7)和钢筋锚固螺栓(9)，所述钢筋(7)穿过矩形套筒(801)或槽钢(802)上的孔洞后通过所述钢筋锚固螺栓(9)锚固，以保证钢筋(7)对负弯矩承载力的贡献。
6.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述闭口截面钢柱(1)为箱形或圆形截面，采用焊接或冷弯成型。
7.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述H型钢梁(2)为工字形钢梁，采用热轧或焊接成型。
8.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述预制混凝土板(4)为实心或空心钢筋混凝土板。
9.根据权利要求1所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，所述高强度螺栓(5)设置为大六角头型。
10.根据权利要求1-9任一项所述的可拆卸装配式钢结构组合梁柱节点，其特征在于，更换或拆卸时，先拧下连接预制混凝土板(4)与H型钢梁(2)的第一螺母(404)，从而将预制混凝土板(4)与H型钢梁(2)分离，再拧下连接H型钢梁(2)与闭口截面钢柱(1)的螺栓杆(502)，从而将H型钢梁(2)与闭口截面钢柱(1)分离。
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