CN109252594A - 一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，包括固定在节点区、截面尺寸与异形柱相同的外包异形钢管，外包异形钢管设有柱肢纵筋套管和核心套管，核心套管套装在异形柱柱肢交汇处的异形柱纵筋外，在柱肢纵筋套管内设有横向固定筋，外包异形钢管和混凝土异形柱的钢筋笼一起埋设在混凝土异形柱的混凝土实体中，外包异形钢管的外侧面与混凝土异形柱的外侧面平齐，在外包异形钢管上焊接有与钢梁连接的钢牛腿。本发明还公开了上述节点的施工方法。本发明结构简单，受力合理，所有部件均可在工厂预制，现场装配，能够有效提高节点的承载能力和抗震性能，且能够有效控制用钢量，提高材料利用率，利于推广异形柱结构在装配式建筑中的应用。

Description

一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，特别是一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点及其施工方法。

背景技术

框架结构建筑空间布置灵活，因而在建筑领域中有着广泛的应用。在框架结构中使用异形柱替代传统的矩形截面柱，可避免室内柱楞突出，增加室内有效使用空间。然其与普通矩形柱相比，柱肢较窄，一般不大于200mm，不利于配置过多的钢筋或设置与钢梁翼缘对应的水平隔板，否则不利于混凝土的振捣密实，且混凝土易开裂，较窄的柱肢截面还伴有节点核心区抗剪能力不高的问题。因此，为进一步推广混凝土异形柱框架结构的应用，需研究开发一种受力合理、传力明确、构造简单且具有较高抗剪承载力和抗震性能的混凝土异形柱框架节点，尤其要适应建筑产业化要求，研究混凝土异形柱预制方法，将预制构件标准化，提高生产效率。

在传统混凝土异形柱钢梁节点中，箍筋需分段穿孔通过钢梁腹板并在施工现场焊接，施工难度大；且密集的箍筋也导致节点区混凝土浇筑和振捣困难，很难保证节点区的混凝土浇筑质量，容易造成工程施工质量问题。由于节点中存在钢梁，因此节点区无法设置复合箍筋，导致箍筋对节点区的约束作用降低，节点核心区延性和耗能能力不足。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点及其施工方法，该节点受力合理、传力明确、构造简单、具有较高抗剪承载力和抗震性能，并且易于制成标准件进行工业化生产。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，包括固定在节点区、截面尺寸与混凝土异形柱相同的外包异形钢管，所述外包异形钢管设有柱肢纵筋套管和核心套管，所述核心套管套装在异形柱柱肢交汇处的异形柱纵筋外，在所述柱肢纵筋套管内设有横向固定筋，所述横向固定筋的两端与所述柱肢纵筋套管的侧壁通过塞焊缝连接，所述外包异形钢管和所述混凝土异形柱的钢筋笼一起埋设在混凝土异形柱的混凝土实体中，所述外包异形钢管的外侧面与混凝土异形柱的外侧面平齐，在所述外包异形钢管与钢梁相对的外侧面上焊接有与钢梁连接的钢牛腿，所述钢牛腿的两侧均通过牛腿连接板与所述外包异形钢管连接。

在所述外包异形钢管的内侧面上设有多个均匀布置的栓钉，所述栓钉与所述外包异形钢管的内侧面垂直。

所述钢梁是采用H型钢制成的，所述钢牛腿是采用H型钢制成的，所述钢牛腿和所述钢梁上、下翼缘以及腹板一一对应地对接。

所述钢牛腿上、下翼缘连柱端的宽度与混凝土异形柱柱肢厚度相同，连梁端的宽度与所述钢梁的宽度相同，在所述钢牛腿上、下翼缘的两侧各设置有一块竖直布置的所述牛腿连接板。

所述钢牛腿上、下翼缘靠近钢梁的部分为逐渐收窄的渐变段。

所述钢牛腿的上翼缘和所述钢梁的上翼缘焊接，所述钢牛腿的下翼缘和所述钢梁的下翼缘焊接，所述钢牛腿的腹板和所述钢梁的腹板采用腹板连接板和高强螺栓连接。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：上述预制混凝土异形柱与钢梁连接节点的施工方法，采用以下步骤：

一)在工厂中，完成外包异形钢管的制作，并在所述柱肢纵筋套管内焊接横向固定筋；然后将外包异形钢管套装在混凝土异形柱纵筋上，然后在暴露于外包异形钢管外的混凝土异形柱纵筋上绑扎箍筋，完成混凝土异形柱钢筋笼的绑扎；

二)支模，采用模板将外包异形钢管固定在节点区，在工厂中浇筑混凝土形成预制混凝土异形柱；

三)在外包异形钢管上焊接钢牛腿；

四)在施工现场，将钢牛腿与钢梁连接。

本发明具有的优点和积极效果是：

一)采用核心套管与柱肢纵筋套管组合，减小了柱肢纵筋套管受力时发生屈曲、受拉脱离混凝土的可能性，且增加了对节点区混凝土的约束，可以保证柱肢纵筋套管和混凝土异形柱的可靠连接，可以进一步提高节点的抗剪承载力和抗震性能。

二)本发明中的预制混凝土异形柱可应用于低层或多层框架结构，改善普通矩形柱室内柱楞外露的缺陷，提高室内空间的利用效率。

三)采用横向固定钢筋和柱肢纵筋套管组合可以有效防止柱肢纵筋套管向外侧撕裂破坏，进一步提高了该节点的整体性。

四)只在节点核心区设有外包异形钢管，且在外包异形钢管内部无需布置箍筋，便于操作，有效地控制了用钢量，提高了材料利用率，更利于推广异形柱结构在装配式建筑中的应用。

五)核心套管、柱肢纵筋套管、牛腿连接板和钢牛腿等钢构件都在工厂内完成，所有焊接工作全部便于施焊，焊缝质量容易保证。

六)该节点构造简单，易于制成标准件进行工业化生产。由于浇筑混凝土时没有内伸钢梁，模板不必考虑层高变化产生的影响，可以做成标准化模板，能够降低成本。

七)在节点核心区采用外包异形钢管，结构简单，受力合理，所有部件均可在工厂预制完成，现场定位装配，能够有效提高预制混凝土异形柱及与钢梁连接节点的承载能力和抗震性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的混凝土异形柱纵筋外包异形钢管的结构示意图之一；

图3为本发明的混凝土异形柱纵筋外包异形钢管的结构示意图之二；

图4为本发明的混凝土异形柱结构示意图。

图中：1、外包异形钢管；1-1、核心套管；1-2、柱肢纵筋套管；2、横向固定筋；3、异形柱纵筋；4、混凝土实体；5、钢牛腿；6、牛腿连接板；7、腹板连接板；8、钢梁。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图4，一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，包括固定在节点区、截面尺寸与混凝土异形柱相同的外包异形钢管1，所述外包异形钢管1设有柱肢纵筋套管1-2和核心套管1-1，所述核心套管1-1套装在异形柱柱肢交汇处的异形柱纵筋3外，在所述柱肢纵筋套管1-2内设有横向固定筋2，所述横向固定筋2的两端与所述柱肢纵筋套管1-2的侧壁通过塞焊缝连接，所述外包异形钢管1和所述混凝土异形柱的钢筋笼一起埋设在混凝土异形柱的混凝土实体4中，所述外包异形钢管1的外侧面与混凝土异形柱的外侧面平齐，在所述外包异形钢管1与钢梁8相对的外侧面上焊接有与钢梁8连接的钢牛腿，所述钢牛腿5的两侧均通过牛腿连接板6与所述外包异形钢管1连接。

在本实施例中，在所述外包异形钢管1的内侧面上设有多个均匀布置的栓钉，所述栓钉与所述外包异形钢管1的内侧面垂直，以增加混凝土实体4和外包异形钢管1的结合力。在本实施例中，当所述钢梁8是采用H型钢制成的H型钢梁时，所述钢牛腿5也应采用H型钢制成，所述钢牛腿5和所述钢梁8上、下翼缘以及腹板一一对应地对接，这种对接是钢结构之间的连接，非常方便，可有多种连接方式。例如，所述钢牛腿5的上翼缘和所述钢梁8的上翼缘焊接，所述钢牛腿5的下翼缘和所述钢梁8的下翼缘焊接，所述钢牛腿5的腹板和所述钢梁8的腹板采用腹板连接板7和高强螺栓连接。在本实施例中，推荐所述钢牛腿5上、下翼缘连柱端的宽度与混凝土异形柱柱肢厚度相同，连梁端的宽度与所述钢梁8的宽度相同，在所述钢牛腿5上、下翼缘的两侧各设置有一块竖直布置的所述牛腿连接板6。所述钢牛腿5上、下翼缘靠近钢梁8的部分为逐渐收窄的渐变段，可以减少应力集中。

上述预制混凝土异形柱与钢梁连接节点的施工方法，采用以下步骤：

一)在工厂中，完成外包异形钢管1的制作，并在所述柱肢纵筋套管1-2内焊接横向固定筋2；然后将外包异形钢管1套装在混凝土异形柱纵筋3上，然后在暴露于外包异形钢管外的混凝土异形柱纵筋3上绑扎箍筋，完成混凝土异形柱钢筋笼的绑扎；

二)支模，采用模板将外包异形钢管1固定在节点区，在工厂中浇筑混凝土形成预制混凝土异形柱；

三)在外包异形钢管1上焊接钢牛腿5；

四)在施工现场，将钢牛腿5与钢梁8连接。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，包括固定在节点区、截面尺寸与混凝土异形柱相同的外包异形钢管，所述外包异形钢管设有柱肢纵筋套管和核心套管，所述核心套管套装在异形柱柱肢交汇处的异形柱纵筋外，在所述柱肢纵筋套管内设有横向固定筋，所述横向固定筋的两端与所述柱肢纵筋套管的侧壁通过塞焊缝连接，所述外包异形钢管和所述混凝土异形柱的钢筋笼一起埋设在混凝土异形柱的混凝土实体中，所述外包异形钢管的外侧面与混凝土异形柱的外侧面平齐，在所述外包异形钢管与钢梁相对的外侧面上焊接有与钢梁连接的钢牛腿，所述钢牛腿的两侧均通过牛腿连接板与所述外包异形钢管连接。

2.根据权利要求1所述的预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，在所述外包异形钢管的内侧面上设有多个均匀布置的栓钉，所述栓钉与所述外包异形钢管的内侧面垂直。

3.根据权利要求1所述的预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述钢梁是采用H型钢制成的，所述钢牛腿是采用H型钢制成的，所述钢牛腿和所述钢梁上、下翼缘以及腹板一一对应地对接。

4.根据权利要求3所述的预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述钢牛腿上、下翼缘连柱端的宽度与混凝土异形柱柱肢厚度相同，连梁端的宽度与所述钢梁的宽度相同，在所述钢牛腿上、下翼缘的两侧各设置有一块竖直布置的所述牛腿连接板。

5.根据权利要求4所述的预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述钢牛腿上、下翼缘靠近钢梁的部分为逐渐收窄的渐变段。

6.根据权利要求3所述的预制混凝土异形柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述钢牛腿的上翼缘和所述钢梁的上翼缘焊接，所述钢牛腿的下翼缘和所述钢梁的下翼缘焊接，所述钢牛腿的腹板和所述钢梁的腹板采用腹板连接板和高强螺栓连接。

7.一种用于权利要求1所述预制混凝土异形柱与钢梁连接节点的施工方法，其特征在于，采用以下步骤：

一)在工厂中，完成外包异形钢管的制作，并在所述柱肢纵筋套管内焊接横向固定筋；然后将外包异形钢管套装在混凝土异形柱纵筋上，然后在暴露于外包异形钢管外的混凝土异形柱纵筋上绑扎箍筋，完成混凝土异形柱钢筋笼的绑扎；

二)支模，采用模板将外包异形钢管固定在节点区，在工厂中浇筑混凝土形成预制混凝土异形柱；

三)在外包异形钢管上焊接钢牛腿；

四)在施工现场，将钢牛腿与钢梁连接。