CN109024915B - 一种pvc-frp管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁l型节点 - Google Patents

一种pvc-frp管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁l型节点 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PVC‑FRP管约束型钢混凝土柱‑钢筋混凝土梁L型节点，包括两组圆钢管扣件、PVC‑FRP管、核心型钢、两组U型暗牛腿、柱纵筋、柱箍筋、梁纵筋、梁箍筋、高强螺栓、穿心锚栓和加劲肋板，所述核心型钢从圆钢管扣件中心穿过，所述PVC‑FRP管套接于核心型钢外部，两组所述U型暗牛腿均通过高强度螺栓与两组所述圆钢管扣件固定连接，两组所述U型暗牛腿成L型分布，所述U型暗牛腿上有穿心锚栓穿过，所述穿心锚栓同一层方向相同，所述穿心锚栓相邻两层方向相反，所述圆钢管扣件通过穿心锚栓连接。本发明可实现节点内钢构件的快速拼装，具有承载力高、整体性好、施工方便、工厂化程度高等优点。

Description

一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点。
背景技术
目前，我国建筑业施工以现场湿作业为主，施工过程中存在现场工序复杂、施工质量不宜保证、环境污染严重等问题，由此造成建筑业生产效率低、施工周期长、工程造价高等不足。因此，传统施工方式已不能满足现代建筑业发展的趋势。
装配式结构是指构件在加工厂或现场预制，通过一定技术手段，把预制构件连接成整体的结构。装配式结构具有生产效率高、施工方便、节能减排等优点。一般而言，装配式结构主要由预制构件和节点构成，节点作为装配式结构中关键的传力部位，影响着装配式建筑结构的应用和发展。因此，如何保证节点在复杂受力环境下良好的承载力及整体性能是亟待解决的问题。
PVC-FRP管混凝土结构是将混凝土灌入内部配筋的PVC-FRP管内，所形成的一种新型组合结构。目前，已有研究主要集中在构件层次，对于PVC-FRP管混凝土结构节点如何连接是函待解决的关键问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，不仅承载力高，延性及耐久性好、施工方便，且工厂化程度高、抗震性能好。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，包括两组圆钢管扣件、PVC-FRP管、核心型钢、两组U型暗牛腿、柱纵筋、柱箍筋、梁纵筋、梁箍筋、高强螺栓、穿心锚栓和加劲肋板，所述核心型钢从圆钢管扣件中心穿过，所述PVC-FRP管套接于核心型钢外部，两组所述U型暗牛腿均通过高强度螺栓与两组所述圆钢管扣件固定连接，两组所述U型暗牛腿成L型分布，所述U型暗牛腿上有穿心锚栓穿过，所述圆钢管扣件通过穿心锚栓连接。
进一步地，所述圆钢管扣件包括第一扣件和第二扣件，每组扣件由扣件环板、扣件加劲环板、扣件耳板和扣件缀板焊接而成。
进一步地，所述核心型钢由第一核心型钢和第二核心型钢焊接而成，呈十字型结构。
进一步地，所述U型暗牛腿由肋板、翼板及连接板焊接而成。
进一步地，所述扣件环板、核心型钢腹部和U型暗牛腿肋板上均预留若干工艺孔，所述扣件耳板、核心型钢翼缘、U型暗牛腿肋板、U型暗牛腿连接板上均预留有螺纹孔，所述U型暗牛腿肋板上螺纹孔呈梅花形分布。
进一步地，所述核心型钢和U型暗牛腿之间采用的焊缝形式为角焊缝或坡口焊缝。
进一步地，所述穿心锚栓采用高强螺栓，锚栓长度为U型暗牛腿翼板宽度的1.2～1.5倍。
进一步地，所述核心型钢和U型暗牛腿连接处贯穿有柱纵筋和柱箍筋，所述柱箍筋穿过U型暗牛腿肋板上预留工艺孔后与柱纵筋绑扎成钢筋笼，所述核心型钢腹板上工艺孔有梁纵筋穿过，所述梁纵筋通过加劲肋板焊接在核心型钢腹板上。
进一步地，所述U型暗牛腿浇筑混凝土后形成钢筋混凝土梁，所述圆钢管扣件形成节点区混凝土。
本发明的收益效果是：
(1)节点构造简单。节点内部钢构件可直接由高强螺栓组装固定，节点区无需放置约束节点核心区的环形钢筋，即可通过外围圆钢管扣件对节点混凝土的约束作用实现“强节点”的目的。
(2)受力性能好。圆钢管扣件对核心混凝土的约束作用及核心型钢的布置，可显著提高节点区的承载力和延性；节点区配置U型暗牛腿，可大大提高节点抗弯及抗剪性能；节点区内部钢构件连接固定牢靠，结构的整体性及抗震性能较好。
(3)工厂化程度高。节点区内核心型钢、U型暗牛腿、圆钢管扣件可在钢结构加工厂预制，预制完成后可直接由高强螺栓组装成整体，从而减少现场湿作业，缩短施工周期。
(4)施工简单方便。PVC-FRP管和组装完成的圆钢管扣件可直接充当模板，解决了现场支模困难的问题，简化施工工序，减少施工工期，降低工程造价。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明圆钢管扣件结构示意图；
图3为本发明圆钢管扣件结构示意图；
图4为本发明U型暗牛腿结构示意图；
图5为本发明浇筑混凝土后的实体结构示意图；
图6为本发明主视图；
图7为本发明俯观剖视图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，本发明为一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，包括两组圆钢管扣件4、PVC-FRP管1、核心型钢5、两组U型暗牛腿6、柱纵筋7、柱箍筋8、梁纵筋9、梁箍筋10、高强螺栓11、穿心锚栓12和加劲肋板13，核心型钢5从圆钢管扣件4中心穿过，PVC-FRP管1套接于核心型钢5外部，两组U型暗牛腿6均通过高强度螺栓11与两组圆钢管扣件4固定连接，两组U型暗牛腿6成L型分布，U型暗牛腿上有穿心锚栓12穿过，所述穿心锚栓12同一层方向相同，所述穿心锚栓12相邻两层方向相反，圆钢管扣件4通过穿心锚栓12连接。
其中，圆钢管扣件4包括第一扣件41和第二扣件42，每组扣件由扣件环板4a、扣件加劲环板4b、扣件耳板4c和扣件缀板4d焊接而成。
其中，核心型钢5由第一核心型钢51和第二核心型钢52焊接而成，呈十字型结构。
其中，U型暗牛腿6由肋板6a、翼板6b及连接板6c焊接而成。
其中，扣件环板4a、核心型钢5腹部和U型暗牛腿肋板6a上均预留若干工艺孔，扣件耳板4c、核心型钢5翼缘、U型暗牛腿肋板6a、U型暗牛腿连接板6c上均预留有螺纹孔，U型暗牛腿肋板6a上螺纹孔呈梅花形分布。
其中，核心型钢5和U型暗牛腿6之间采用的焊缝形式为角焊缝或坡口焊缝。
其中，穿心锚栓12采用高强螺栓，锚栓长度为U型暗牛腿翼板6b宽度的1.2～1.5倍。
其中，核心型钢5和U型暗牛腿6连接处贯穿有柱纵筋7和柱箍筋8，柱箍筋8穿过U型暗牛腿肋板6a上预留工艺孔后与柱纵筋7绑扎成钢筋笼，核心型钢5腹板上工艺孔有梁纵筋穿过，梁纵筋通过加劲肋板13焊接在核心型钢5腹板上。
其中，U型暗牛腿6浇筑混凝土后形成钢筋混凝土梁2，圆钢管扣件4形成节点区混凝土3。
本发明的具体制作步骤为：
(1)将浸透环氧树脂的纤维增强复合材料(FRP)条带按照一定的环箍间距缠绕在PVC管外面，缠绕过程中要不断压实FRP条带，以保证PVC管与FRP条带的整体性，FRP条带宽度、环箍间距和层数根据柱构件承载力计算确定。将PVC-FRP管养护至环氧树脂硬化，形成PVC-FRP管1。PVC-FRP管在节点区断开，断开处距节点混凝土表面5～10mm。
(2)在钢结构加工厂预制圆钢管扣件4、核心型钢5、U型暗牛腿6，采用的焊缝形式为角焊缝或坡口焊缝。所述圆钢管扣件4包括第一扣件41和第二扣件42，每组扣件由扣件环板4a、扣件加劲环板4b、扣件耳板4c和扣件缀板4d焊接而成。所述核心型钢5由第一核心型钢51和第二核心型钢52焊接而成，呈十字型结构。所述U型暗牛腿6由肋板6a、翼板6b及连接板6c焊接而成。在扣件环板4a、核心型钢5腹板及U型暗牛腿肋板6a上相应位置预留若干工艺孔；在扣件耳板4c、核心型钢5翼缘、U型暗牛腿肋板6a、U型暗牛腿连接板6c相应位置预留螺纹孔，U型暗牛腿肋板6a上螺纹孔呈梅花形分布。预留螺纹孔的大小和数量根据钢结构构件节点连接所需的承载力和稳定性的要求确定。
(3)将高强螺栓11穿入预制核心型钢5翼缘和U型暗牛腿连接板6c上的预留螺纹孔，分别将两组U型暗牛腿6固定在核心型钢5上，完成预制核心型钢5翼缘和U型暗牛腿连接，连接后的两组U型暗牛腿6呈L型分布。高强螺栓的规格根据节点连接所需要的承载力计算确定。
(4)为保证U型暗牛腿侧向刚度和稳定性，按设计要求，将穿心锚栓12水平穿入U型暗牛腿肋板6a上螺纹孔后固定，U型暗牛腿肋板上预留螺栓孔的大小和数量，以及穿心锚栓的规格根据U型暗牛腿连接承载力计算确定，穿心锚栓12采用高强螺栓，锚栓长度为U型暗牛腿翼板6b宽度的1.2～1.5倍。同时，在安装穿心锚栓时，要保证每一层穿心锚栓方向相同，相邻两层穿心锚栓的布置方向相反。
(5)将两组圆钢管扣件沿环向按图3所示位置分别布置在U型暗牛腿6之间，将高强螺栓11穿入扣件耳板4c和U型暗牛腿肋板6a上预留螺纹孔，将圆钢管扣件4与U型暗牛腿6固定；并在相邻两组圆钢管扣件的耳板4c端部螺纹孔内穿入相应穿心锚栓12，将两组圆钢管扣件连接成整体，完成节点内钢结构构件的组装。所述扣件耳板4c与扣件环板4a高度相同，扣件加劲环板4b位于距扣件端部1/5～1/3位置，每组扣件加劲环板4b之间沿环向均匀设置若干扣件缀板4d，扣件缀板4d高度与U型暗牛腿6高度相同。
(6)将组合完成的节点内钢结构构件就位固定，绑扎贯穿节点的柱纵筋7和柱箍筋8，节点区柱箍筋8穿过U型暗牛腿肋板6a上预留工艺孔后与贯穿节点的柱纵筋7绑扎成钢筋笼；梁纵筋9穿过核心型钢5腹板上工艺孔后，通过加劲肋板13焊接在核心型钢5腹板上，根据纵筋的锚固要求、型钢腹板的承载力和局部稳定性，计算确定加劲肋板的形状和尺寸；梁纵筋9与梁箍筋10绑扎成钢筋笼。
(7)将PVC-FRP管就位固定，支设钢筋混凝土梁及节点区模板，浇筑混凝土，养护至混凝土硬化，形成PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：包括两组圆钢管扣件(4)、PVC-FRP管(1)、核心型钢(5)、两组U型暗牛腿(6)、柱纵筋(7)、柱箍筋(8)、梁纵筋(9)、梁箍筋(10)、高强螺栓(11)、穿心锚栓(12)和加劲肋板(13)，所述核心型钢(5)从圆钢管扣件(4)中心穿过，所述PVC-FRP管(1)套接于核心型钢(5)外部，两组所述U型暗牛腿(6)均通过高强度螺栓(11)与两组所述圆钢管扣件(4)固定连接，两组所述U型暗牛腿(6)成L型分布，所述U型暗牛腿上有穿心锚栓(12)穿过，所述穿心锚栓(12)同一层方向相同，所述穿心锚栓(12)相邻两层方向相反，所述圆钢管扣件(4)通过穿心锚栓(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述圆钢管扣件(4)包括第一扣件(41)和第二扣件(42)，每组扣件由扣件环板(4a)、扣件加劲环板(4b)、扣件耳板(4c)和扣件缀板(4d)焊接而成。
3.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述核心型钢(5)由第一核心型钢(51)和第二核心型钢(52)焊接而成，呈十字型结构。
4.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述U型暗牛腿(6)由肋板(6a)、翼板(6b)及连接板(6c)焊接而成。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述扣件环板(4a)、核心型钢(5)腹部和U型暗牛腿肋板(6a)上均预留若干工艺孔，所述扣件耳板(4c)、核心型钢(5)翼缘、U型暗牛腿肋板(6a)、U型暗牛腿连接板(6c)上均预留有螺纹孔，所述U型暗牛腿肋板(6a)上螺纹孔呈梅花形分布。
6.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述核心型钢(5)和U型暗牛腿(6)之间采用的焊缝形式为角焊缝或坡口焊缝。
7.根据权利要求4所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述穿心锚栓(12)采用高强螺栓，锚栓长度为U型暗牛腿翼板(6b)宽度的1.2～1.5倍。
8.根据权利要求5所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述核心型钢(5)和U型暗牛腿(6)连接处贯穿有柱纵筋(7)和柱箍筋(8)，所述柱箍筋(8)穿过U型暗牛腿肋板(6a)上预留工艺孔后与柱纵筋(7)绑扎成钢筋笼，所述核心型钢(5)腹板上工艺孔有梁纵筋穿过，所述梁纵筋通过加劲肋板(13)焊接在核心型钢(5)腹板上。
9.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁L型节点，其特征在于：所述U型暗牛腿(6)浇筑混凝土后形成钢筋混凝土梁(2)，所述圆钢管扣件(4)形成节点区混凝土(3)。
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