CN109322398B - 用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件及其连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件，包括：优节点下翼缘和优节点上翼缘；所述优节点下翼缘位于所述优节点上翼缘下方。节点转接件和钢梁连接时，钢梁端部在距离柱子边一定范围内无下翼缘，吊装时腹板搁置在优节点对应的下翼缘板上，并且腹板伸入混凝土柱边缘以内一定距离，腹板和优节点下翼缘现场焊接，钢梁的下翼缘和优节点的下翼缘等强焊接；钢梁的上翼缘与优节点的上翼缘进行等强焊接；钢梁腹板上与柱箍筋对应位置预留开孔，用于箍筋现场穿筋绑扎，可采用135度弯钩或90度直钩焊接，形成外围封闭箍筋，内部箍筋可用拉结筋。

Description

用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件及其连接结构

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，尤其涉及一种用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件及其连接结构。

背景技术

在建筑结构中，传统的混凝土柱与钢梁连接，会设计一个节点转换件，一般是做一个整体的节点域核心部件，部分伸出柱外，用螺栓与钢梁连接。这种方式加工复杂、用钢量较大，且由于混凝土柱纵筋间距一般为200mm左右，往往钢梁翼缘宽度大于纵筋间距，节点域直接贯穿钢筋混凝土柱很困难，还存在柱子箍筋和纵筋和钢梁打架问题，施工流程长，效率低；比较常见的做法，采用混凝土柱抱方形钢板桶，桶内分格加劲钢板，纵向钢筋从分格内穿过，钢梁通过连接端板与高强螺栓连接在方形钢板桶的外捅壁上，或采用混凝土内预埋十字节点板，外面通过螺栓连接，上下翼缘通过钢筋或者钢板等强连接，以上方案要么是施工比较复杂，难度较大，要么是构造钢板造价高而且连接板和钢梁靠高强螺栓抗剪，梁柱与钢梁之间剪力几乎全部由高强螺栓承受，长时间之后，螺栓腐蚀、强度减弱，无法修复。

因此，本发明的目的在于提供一种新的用于钢筋混凝土柱与钢梁连接节点与施工方法，同时改进模板的支承方式与用途，用以解决传统的混凝土柱与钢梁连接的施工的弊端，显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术中的问题，本发明提出一种用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件，所述转接件包括：优节点下翼缘和优节点上翼缘；所述优节点下翼缘位于所述优节点上翼缘下方；所述优节点下翼缘包括两个优节点下翼缘主方向梁转换钢板、至少一个优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板、一个优节点下翼缘次方向梁转换钢板、至少两个优节点下翼缘构造及定位钢板；所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板水平地连接在所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板两端；所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板的两侧竖直地设置至少两个所述优节点下翼缘构造及定位钢板，所述优节点下翼缘构造及定位钢板向上方延伸，所述优节点下翼缘构造及定位钢板的顶端连接所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板；所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板与所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板及所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板的方向垂直；优节点上翼缘包括至少一对优节点上翼缘主方向梁转换钢板和一个优节点上翼缘次方向转换钢板；所述优节点上翼缘次方向转换钢板水平设置，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板对称地设置在所述优节点上翼缘次方向转换钢板的长边两端，并与所述优节点上翼缘次方向转换钢板垂直。

本发明提出的所述用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件中，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板的宽度小于等于200mm，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板能从混凝土柱纵筋之间通过。

本发明提出的所述用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件中，所述优节点上翼缘次方向梁转换钢板的宽度小于等于200mm，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板能从混凝土柱纵筋之间通过。

本发明提出的所述用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件中，所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板从混凝土柱纵筋伸出的部分宽度变宽。

本发明还提出了一种钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构，在钢筋混凝土柱与第一钢梁、第二钢梁或连接节点之间设置如所述连接件；所述混凝土柱纵筋外围使用混凝土柱外围箍筋绑扎设置，在所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板穿过所述混凝土柱纵筋之间，所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板两端的所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板从所述钢筋混凝土柱向外伸出；所述优节点下翼缘构造及定位钢板自所述钢筋混凝土柱顶部向上设置，所述优节点下翼缘构造及定位钢板伸入主梁底标高以下；所述优节点上翼缘次方向转换钢板水平设置，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板对称地设置在所述优节点上翼缘次方向转换钢板的长边两端，并与所述优节点上翼缘次方向转换钢板垂直；所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板和所述优节点上翼缘次方向转换钢板从所述混凝土柱纵筋之间穿过并伸出；所述第一钢梁和所述第二钢梁的腹板搁置在所述优节点下翼缘上，所述第一钢梁和所述第二钢梁相互垂直地设置在所述优节点下翼缘和优节点上翼缘之间，所述第一钢梁末端的上下两侧分别和所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板及所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板等强焊接固定；所述第二钢梁末端的上下两侧分别和所述优节点上翼缘次方向转换钢板及所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板等强焊接固定。

本发明提出的所述钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构中，所述混凝土柱纵筋外围通过至少一根混凝土柱外围箍筋进行捆扎，所述混凝土柱外围箍筋采用L穿筋绑扎，可采用135度弯钩或90度直钩焊接，形成外围封闭箍筋。

本发明提出的所述钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构中，所述第一钢梁和所述第二钢梁的端部凿设有相应的腹板预留箍筋孔，所述腹板预留箍筋孔用于穿过所述混凝土柱外围箍筋；所述腹板预留箍筋孔留洞大小根据箍筋直径大1.5～2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明的优节点把节点拆分成几个部分进行制作和安装。在柱子混凝土浇筑前，模板系统承受竖向力的能力有限，优节点的上下翼缘的的拆分设计，使得模板上的附加荷载变得更轻，更便于安装、更安全。优节点下翼缘和混凝土的定位准确，而且埋入先浇筑混凝土柱内一定长度，可大大增加钢梁施工的稳定性；

本发明的优化节点连接中，钢梁吊装后和优节点连接方便，只要搁置位置准确即可，腹板伸入混凝土柱内一定长度，安装效率大大提行；

本发明的钢梁和优节点连接伸出柱边一定距离，柱边外钢板厚度增大，节点区增强，大震情形下，梁根部塑性铰会外移，符合强节点弱杆件原则，更有利于抗震；

本发明的钢梁部分翼缘伸入柱内，省去了螺栓和连接板，且具备良好的抗剪性能，使得安装更加方便，大大节省造价；

总之，本发明设计合理，性能优良，并且在整个施工过程大大减少混凝土柱与钢梁连接的施工难度，降低了节点连接成本，节点区钢筋和钢板之间缝隙合理，适合混凝土节点区混凝土浇筑，安全性大大提高。本发明通过优节点上下翼缘的宽度和厚度调整，既可以保证钢梁翼缘等强贯通，又能巧妙的从柱纵筋之间穿越，构造简单，钢梁部分腹板伸入柱内，省去了传统做法腹板的连接板和连接螺栓，使钢梁根部的抗剪性能更加有保障，而且安装更加方便，节省了相应部分的造价，此外，优节点可在钢结构工厂加工完成，精度高，工业化制作质量可靠。完成后的节点整体性抗震性能好。本发明的构造既符合结构受力原理、又完全遵循现行国家规范，所有材料充分发挥力学性能，实现了连接的简便，不增加加工、安装的成本，所以经济性能优秀。

附图说明

图1是本发明的实施例的混凝土柱与钢梁通过优节点连接示意图一；

图2是本发明的实施例的混凝土柱与钢梁通过优节点连接示意图二；

图3是本发明的实施例的优节点下翼缘三维图；

图4是本发明的实施例的优节点上翼缘三维图；

图5是本发明的实施例的优节点下翼缘与混凝土柱关系三维示意图；

图6是本发明的实施例的优节点下翼缘与混凝土柱连接平面示意图；

图7是本发明的实施例的优节点上翼缘与混凝土柱连接平面示意图；

图8是本发明的实施例的优节点和柱箍筋位置关系；

图9是本发明的实施例的柱箍筋连接形式示意图。

图10是本发明的实施例的柱模板示意图。

图11是本发明的实施例的优节点及其梁柱连接拆分示意图。

其中，1-优节点下翼缘，11-优节点下翼缘主方向梁转换钢板，12-优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板，13-节点下翼缘次方向梁转换钢板，14-优节点下翼缘构造及定位钢板，2-优节点上翼缘，21-优节点上翼缘主方向梁转换钢板，22-优节点上翼缘次方向梁转换钢板，3-混凝土柱子，31-混凝土柱纵筋，32-混凝土柱外围箍筋，321-混凝土柱外围箍筋连接处，33-混凝土柱内部拉筋，4-第一钢梁，41-腹板预留箍筋孔，5-第二钢梁，51-腹板预留箍筋孔，6-预应力套管及预应力筋。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明提出的用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件及其连接结构进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

具体参阅图3、图4和图5，本发明提出一种用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件包括优节点下翼缘1和优节点上翼缘2；所述优节点下翼缘1位于所述优节点上翼缘2下方；所述优节点下翼缘1包括两个优节点下翼缘主方向梁转换钢板11、至少一个优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12、一个优节点下翼缘次方向梁转换钢板13、至少两个优节点下翼缘构造及定位钢板14；所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11水平地连接在所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12两端；所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12的两侧竖直地设置至少两个所述优节点下翼缘构造及定位钢板14，所述优节点下翼缘构造及定位钢板14向上方延伸，所述优节点下翼缘构造及定位钢板14的顶端连接所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板13；所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板13与所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11及所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12的方向垂直；所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11及所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12也可以用一块板切割而成，也可分开进行对接等强焊接，所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11及所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12与所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板13通过优节点下翼缘构造及定位钢板14按照图3所示焊接而形成一个整体，及构成优节点下翼缘1。优节点上翼缘2包括至少一对优节点上翼缘主方向梁转换钢板21和一个优节点上翼缘次方向转换钢板22；所述优节点上翼缘次方向转换钢板22水平设置，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板21对称地设置在所述优节点上翼缘次方向转换钢板22的长边两端，并与所述优节点上翼缘次方向转换钢板22垂直。

具体而言，优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12，每块钢板宽度小于等于200mm，可轻松从混凝土柱纵筋31之间通过，且优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12和第一钢梁4下翼缘等强；所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11的宽度和第一钢梁4下翼缘宽度相等，厚度和优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12厚度相等。优节点下翼缘次方向梁转换钢板13宽度小于需要穿越混凝土柱纵筋31间距时，宽度做成小于等于200mm等宽钢板，且第二钢梁5下翼缘等强，如果优节点下翼缘次方向梁转换钢板13宽度大于需要穿越混凝土柱纵筋31间距时，则可以做成两边变宽中间穿越混凝土柱纵筋31部分柱内做成等宽钢板，如图3所以，变宽部分和第二钢梁5下翼缘连接处，宽度等于第二钢梁5下翼缘厚度，厚度等于中间宽度度做成小于等于200mm等宽钢板的厚度，等宽钢板的厚度与第二钢梁5下翼缘等强来确定。

优节点上翼缘主方向梁转换钢板21每块钢板宽度小于等于200mm，可轻松从混凝土柱3纵筋之间通过，且优节点上翼缘主方向梁转换钢板21和第一钢梁4上翼缘等强焊接；优节点上翼缘次方向梁转换钢板22的宽度小于需要穿越柱3纵筋间距且小于等于200mm等宽钢板，且钢梁5上翼缘等强连接。

参阅图1、图2、图5到图7，本发明还提出了一种钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构，在钢筋混凝土柱3与第一钢梁4、第二钢梁5或连接节点之间设置如所述连接件；所述混凝土柱纵筋31外围使用混凝土柱外围箍筋32绑扎设置，在所述优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12穿过所述混凝土柱纵筋31之间，所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12两端的所述优节点下翼缘主方向梁转换钢板11从所述钢筋混凝土柱3向外伸出；所述优节点下翼缘构造及定位钢板14自所述钢筋混凝土柱3顶部向上设置，所述优节点下翼缘构造及定位钢板14伸入主梁底标高以下。其中，优节点下翼缘其特点在于，优节点下翼缘构造及定位钢板14板底标高控制主梁4底面以下30mm，中间两个优节点下翼缘构造及定位钢板14与优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12和所述优节点下翼缘次方向梁转换钢板13按图3焊接，两侧两个优节点下翼缘构造及定位钢板14与优节点下翼缘次方向梁转换钢板13焊接，外侧与混凝土柱边平。

所述优节点上翼缘次方向转换钢板22水平设置，所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板21对称地设置在所述优节点上翼缘次方向转换钢板22的长边两端，并与所述优节点上翼缘次方向转换钢板22垂直；所述优节点上翼缘主方向梁转换钢板21和所述优节点上翼缘次方向转换钢板22从所述混凝土柱纵筋31之间穿过并伸出；所述第一钢梁4和所述第二钢梁5的腹板搁置在所述优节点下翼缘1上。更为优选地，吊装时第一钢梁4和第二钢梁5的腹板搁置在优化节点对应的下翼缘板上，并且腹板伸入混凝土柱3边缘以内一定距离。第一钢梁4和第二钢梁5端部无下翼缘处的腹板和优节点下翼缘现场焊接，见图6，钢梁的下翼缘和优节点的下翼缘等强焊接；钢梁的上翼缘与优节点的上翼缘进行等强焊接，见图7；第一钢梁4和第二钢梁5伸入柱内腹板上预留箍筋洞口41,51，所述腹板预留箍筋孔41,51留洞大小根据箍筋直径大1.5～2mm。箍筋现场穿筋绑扎，可采用135度弯钩或90度直钩焊接，形成外围封闭箍筋，外围箍筋可采用箍筋形式一和箍筋形式二间隔布置或箍筋形式三和箍筋形式四间隔布置或箍筋形式五和箍筋形式六间隔布置，详细混凝土柱外围箍筋连接处321见图9，内部箍筋可用拉结筋见图8。

本发明优选实施例中，优节点下翼缘1和优节点上翼缘2分别对应由双腹钢梁或甲壳梁构成的第一钢梁4，以及由单腹钢梁构成的第二钢梁5。第一钢梁4和第二钢梁5可同时为双腹钢梁或甲壳梁等情况，优选的，优节点下翼缘1和优节点上翼缘2可按组合进行布置十字或井字型优节点，连接原则相同。同理，第一钢梁4和第二钢梁5可同时为单腹钢梁的情况，优选的，优节点下翼缘1和优节点上翼缘2可按组合进行布置十字或井字型优节点，连接原则相同。

本发明的又一优选实施例中，第一钢梁4和第二钢梁5的等高，优节点下翼缘1可按同一平面进行连接，优节点下翼缘次方向梁转换钢板13被优节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板12打断后焊接即可，优节点下翼缘构造及定位钢板14可做50mm高。

关于本发明连接结构的装配过程详见图10和图11。混凝土柱子纵筋31和箍筋32绑扎好，支模，放优节点下翼缘1位于主梁底标高处，并使得优节点下翼缘1中的优节点下翼缘构造及定位钢板14伸入主梁底标高以下一定高度、定位优化优节点下翼缘构造及定位钢板14浇筑混凝土柱至主梁底标高处，详见图5。

接着吊装第一钢梁4，确保第一钢梁4腹板进入混凝土柱3内一定距离，吊装完成后，第一钢梁4腹板与优节点下翼缘主方向梁转换钢板11进行现场焊接。

然后吊装第二钢梁5，确保第二钢梁5腹板进入混凝土柱3内一定距离，吊装完成后，第二钢梁5腹板与优节点下翼缘次方向梁转换钢板13进行现场焊接。

最后待第一钢梁4和第二钢梁5吊装完成后，放优节点上翼缘2在第一钢梁4和第二钢梁5，进行第一钢梁4和第二钢梁5上下翼缘与优节点上翼缘2的等强焊接。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件，其特征在于，所述转接件包括：节点下翼缘(1)和节点上翼缘(2)；所述节点下翼缘(1)位于所述节点上翼缘(2)下方；所述节点下翼缘(1)包括两个节点下翼缘主方向梁转换钢板(11)、至少一个节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)、一个节点下翼缘次方向梁转换钢板(13)、至少两个节点下翼缘构造及定位钢板(14)；所述节点下翼缘主方向梁转换钢板(11)水平地连接在所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)两端；所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)的两侧竖直地设置至少两个所述节点下翼缘构造及定位钢板(14)，所述节点下翼缘构造及定位钢板(14)向上方延伸，所述节点下翼缘构造及定位钢板(14)的顶端连接所述节点下翼缘次方向梁转换钢板(13)；所述节点下翼缘次方向梁转换钢板(13)与所述节点下翼缘主方向梁转换钢板(11)及所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)的方向垂直；节点上翼缘(2)包括至少一对节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)和一个节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)；所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)水平设置，所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)对称地设置在所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)的长边两端，并与所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)垂直；

所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)的宽度小于等于200mm，所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)能从混凝土柱纵筋之间通过；

所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)的宽度小于等于200mm，所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)能从混凝土柱(3)纵筋之间通过。

2.根据权利要求1所述的用于钢筋混凝土柱与钢梁连接的节点转接件，其特征在于，所述节点下翼缘次方向梁转换钢板(13)从混凝土柱(3)纵筋伸出的部分宽度变宽。

3.一种钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构，其特征在于，在钢筋混凝土柱(3)与第一钢梁(4)、第二钢梁(5)或连接节点之间设置如权利要求1～2之任一项所述的节点转接件；所述混凝土柱纵筋(31)外围使用混凝土柱外围箍筋(32)绑扎设置，在所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)穿过所述混凝土柱纵筋(31)之间，所述节点下翼缘主方向梁穿柱纵筋钢板(12)两端的所述节点下翼缘主方向梁转换钢板(11)从所述钢筋混凝土柱(3)向外伸出；所述节点下翼缘构造及定位钢板(14)自所述钢筋混凝土柱(3)顶部向上设置，所述节点下翼缘构造及定位钢板(14)伸入主梁底标高以下；所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)水平设置，所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)对称地设置在所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)的长边两端，并与所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)垂直；所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)和所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)从所述混凝土柱纵筋(31)之间穿过并伸出；所述第一钢梁(4)和所述第二钢梁(5)的腹板搁置在所述节点下翼缘(1)上，所述第一钢梁(4)和所述第二钢梁(5)相互垂直地设置在所述节点下翼缘(1)和节点上翼缘(2)之间，所述第一钢梁(4)末端的上下两侧分别和所述节点上翼缘主方向梁转换钢板(21)及所述节点下翼缘主方向梁转换钢板(11)等强焊接固定；所述第二钢梁(5)末端的上下两侧分别和所述节点上翼缘次方向梁转换钢板(22)及所述节点下翼缘次方向梁转换钢板(13)等强焊接固定。

4.根据权利要求3所述的钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构，其特征在于，所述混凝土柱纵筋(31)外围通过至少一根混凝土柱外围箍筋(32)进行捆扎，所述混凝土柱外围箍筋(32)采用L穿筋绑扎，可采用135度弯钩或90度直钩焊接，形成外围封闭箍筋。

5.根据权利要求4所述的钢筋混凝土柱与钢梁连接的连接结构，其特征在于，所述第一钢梁(4)和所述第二钢梁(5)的端部凿设有相应的腹板预留箍筋孔，所述腹板预留箍筋孔用于穿过所述混凝土柱外围箍筋(32)；所述腹板预留箍筋孔留洞大小根据箍筋直径大1.5～2mm。