CN109339250B - 节点加强型拼装钢管混凝土连接结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构及其施工方法，包括上钢管柱、下钢管柱以及用以通过螺栓连接上钢管柱和下钢管柱的节点连接件，所述节点连接件的上、下两端分别伸入上钢管柱和下钢管柱的内部，节点连接件的内部设有沿竖向贯穿的并用以连通上钢管柱和下钢管柱的通孔，所述上钢管柱、下钢管柱以及通孔内均填充有混凝土。本发明结构简单、合理，对吊装要求低、现场无焊接作业、连接快速可靠、施工方便且施工质量好，同时节点处钢管可局部加强、可轻易实现柱变截面、受力性能和整体性好。

Description

节点加强型拼装钢管混凝土连接结构及其施工方法

技术领域：

本发明属于土木工程中钢与混凝土组合结构技术领域，尤其涉及一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构及其施工方法。

背景技术：

传统中钢管混凝土多高层建筑，现场吊装的每段钢管一般可以达到十几米，当钢管截面较大的时候其自重较大，对起重机械的吊装要求比较高；在每段钢管与钢管的交接处，大多采用现场焊接，这种连接方式现场出现明火作业，施工质量难以保证。

钢管混凝土节点常用的方式是外加强环板，施工时往往在整个钢管中事先焊接好外加强环板和钢梁，这种节点在受力过程中节点处钢管可能出现鼓曲而使得承载力和受力性能下降，从而无法达到强节点弱构件的目标，因而必须寻求一种能在节点处局部加强的方式。但是由于节点处钢管是通长的，因此难以对节点处钢管进行局部加强处理。如果采用再焊接钢管加厚的方式，这样在荷载作用下加厚的钢管容易和原节点钢管之间产生间隙从而无法协同工作。另外，通长的钢管柱在柱长度上难以实现变截面尺寸或变截面形式。

发明内容：

本发明的目的在于针对以上不足之处，提供一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构及其施工方法，不仅结构简单、连接快速可靠、施工方便，而且施工质量好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，包括上钢管柱、下钢管柱以及用以连接上钢管柱和下钢管柱的节点连接件，所述节点连接件的上、下两端分别伸入上钢管柱和下钢管柱的内部，节点连接件的内部设有沿竖向贯穿的并用以连通上钢管柱和下钢管柱的通孔，所述上钢管柱、下钢管柱以及通孔内均填充有混凝土。

进一步的，所述上钢管柱与下钢管柱均包括柱钢管，所述柱钢管的上、下两端外壁均固联有环状的柱端板，所述柱端板与柱钢管之间设有若干个沿柱钢管的轴线呈圆周分布的柱加劲肋。

进一步的，所述节点连接件包括节点钢管，所述节点钢管的上、下两端分别同轴固联有用以与柱端板相对接的连接环板，所述连接环板的中部同轴固联有用以伸入上钢管柱或下钢管柱内部的连接钢管，位于上、下两端的两根连接钢管均与节点钢管相连通并构成所述通孔。

进一步的，所述节点连接件还包括对称设于节点钢管两侧的两根钢梁，所述钢梁包括钢梁翼缘和钢梁腹板，所述钢梁腹板与节点钢管的外壁固联，钢梁腹板的上、下两端分别设有钢梁翼缘，每个钢梁的两个钢梁翼缘和钢梁腹板组成工字型截面，每个钢梁的两个钢梁翼缘分别与上、下两端的连接环板位于同一平面且相固联，形成整体。

进一步的，所述柱端板上开设有复数干个呈圆周均布的第一螺栓孔，所述连接环板上开设有与复数个呈圆周均布的第二螺栓孔，复数个第一螺栓孔与复数个第二螺栓孔的位置一一对应，柱端板与连接环板之间经由贯穿第一螺栓孔和第二螺栓孔的螺栓实现连接。

进一步的，所述连接钢管的外壁沿轴向固联有若干个栓钉；所述连接环板与节点钢管之间设有若干个沿节点钢管的轴线呈圆周分布的节点加劲肋。

进一步的，所述柱钢管和连接钢管的截面形状采用圆形、方形、矩形、多边形或其他异形截面。

进一步的，所述节点钢管的截面尺寸和厚度大于或等于柱钢管的截面尺寸和厚度，节点钢管的截面形状与柱钢管的截面形状相同或不同。

进一步的，所述混凝土采用普通混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土。

为了实现上述目的，本发明采用的另一种技术方案是：一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构的施工方法，包含如下步骤：

步骤S1：在加工厂先预制好柱钢管、开设好第一螺栓孔的柱端板、柱加劲肋，并焊接形成上钢管柱和下钢管柱；预先制作好节点钢管、开设好第二螺栓孔的连接环板、连接钢管、钢梁以及节点加劲肋，在连接钢管外壁焊接栓钉，形成节点连接件；

步骤S2：吊装下钢管柱，将节点连接件吊装搁置在下钢管柱上，节点连接件下端的连接钢管插入到下钢管柱内，将下钢管柱上端的柱端板的第一螺栓孔与节点连接件下端的连接环板的第二螺栓孔对齐，采用螺栓紧固；

步骤S3：吊装上钢管柱，使节点连接件上端的连接钢管插入到上钢管柱内，将上钢管柱下端的柱端板的第一螺栓孔与节点连接件上端的连接环板的第二螺栓孔对齐，采用螺栓紧固；

步骤S4：往上钢管柱内填充入混凝土，由于上钢管柱、连接钢管、节点钢管以及下钢管柱相互连通，混凝土也将充满连接钢管、节点钢管以及下钢管柱的内部。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明结构简单、合理，对吊装要求低、现场无焊接作业、连接快速可靠、施工方便且施工质量好，同时节点处钢管可局部加强、可轻易实现柱变截面、受力性能和整体性好。

附图说明：

图1是本发明实施例的主视构造示意图；

图2是图1中的A-A剖面构造示意图；

图3是本发明实施例中节点连接件的主视构造示意图。

图中：

1-上钢管柱；11-柱钢管；12-柱端板；13-柱加劲肋；2-节点连接件；21-节点钢管；22-连接环板；23-连接钢管；24-栓钉；25-钢梁；251-钢梁翼缘；252-钢梁腹板；26-节点加劲肋；3-混凝土；4-螺栓；5-第二螺栓孔；6-下钢管柱；7-通孔。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1～3所示，本发明一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，包括上钢管柱1、下钢管柱6以及用以通过螺栓连接上钢管柱1和下钢管柱6的节点连接件2，所述节点连接件2的上、下两端分别伸入上钢管柱1和下钢管柱6的内部，节点连接件2的内部设有沿竖向贯穿的并用以连通上钢管柱和下钢管柱的通孔7，所述上钢管柱1、下钢管柱6以及通孔7内均填充有混凝土3。

本实施例中，所述上钢管柱1与下钢管柱6均包括柱钢管11，所述柱钢管11的上、下两端外壁均焊接有环状的柱端板12，所述柱端板12与柱钢管11之间设有若干个沿柱钢管11的轴线呈圆周分布的柱加劲肋13，柱加劲肋13分别与柱钢管11和柱端板12焊接。

本实施例中，所述节点连接件2包括节点钢管21，所述节点钢管21的上、下两端分别同轴固联有用以与柱端板12相对接的连接环板22，连接环板22的外径与柱端板12的外径相同，连接环板22的内径小于节点钢管21的直径，所述连接环板22的中部同轴固联有用以伸入上钢管柱1或下钢管柱6内部的连接钢管23，所述连接钢管23的外径小于柱钢管11的内径，以方便插入；位于上、下两端的两根连接钢管23均与节点钢管21相连通并构成所述通孔7。

本实施例中，所述节点连接件2还包括对称设于节点钢管21两侧的两根钢梁25，所述钢梁25包括钢梁翼缘251和钢梁腹板252，所述钢梁腹板252与节点钢管21的外壁焊接，钢梁腹板252的上、下两端分别焊接有钢梁翼缘251，每个钢梁25的两个钢梁翼缘251和钢梁腹板252组成工字型截面，每个钢梁25的两个钢梁翼缘251分别与上、下两端的连接环板22位于同一平面且焊接，形成整体。

本实施例中，所述柱端板12上开设有复数干个呈圆周均布的第一螺栓孔，所述连接环板22上开设有与复数个呈圆周均布的第二螺栓孔5，复数个第一螺栓孔与复数个第二螺栓孔的位置一一对应，柱端板12与连接环板22之间经由贯穿第一螺栓孔和第二螺栓孔的螺栓4实现连接。

本实施例中，所述连接钢管23的外壁沿轴向焊接有若干个栓钉24。

本实施例中，所述连接环板22与节点钢管之间设有若干个沿节点钢管21的轴线呈圆周分布的节点加劲肋26，节点加劲肋26的高度等于钢梁腹板252的高度，节点加劲肋26焊接在连接环板22与节点钢管21之间。

本实施例中，所述柱钢管11和连接钢管23的截面形状采用圆形、方形、矩形、多边形或其他异形截面。

本实施例中，所述节点钢管21的截面尺寸和厚度大于或等于柱钢管11的截面尺寸和厚度，节点钢管21的截面形状与柱钢管11的截面形状相同或不同。

本实施例中，所述混凝土3采用普通混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土。

本实施例中，所述上钢管柱1的柱钢管11与下钢管柱6的柱钢管11的截面形状和尺寸可设置成相同或者不同，厚度也可相同或不同。

本发明的优点在于：

（1）每段钢管柱无需制作非常长，自重较轻，对起重机吊装要求较低，钢管柱与节点连接件仅仅在节点处螺栓连接，现场没有焊接作业，施工质量好，施工方便、快速、可靠；

（2）节点钢管的截面尺寸和厚度大于柱钢管的截面尺寸和厚度，可使得节点处承载力和受力性能大大提高，实现强节点弱构件的设计目标；

（3）节点连接件上的连接钢管伸入钢管柱内部，且有栓钉，保证了连接处的抗剪切承载力和整体性；

（4）上钢管柱与下钢管柱可采用不同截面形状或者不同截面尺寸，与节点钢管也可以采用不同截面形式，因此容易实现柱的变截面，且截面灵活。

本发明采用的另一种技术方案是：一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构的施工方法，包含如下步骤：

步骤S1：在加工厂先预制好柱钢管11、开设好第一螺栓孔的柱端板12、柱加劲肋13，并焊接形成上钢管柱1和下钢管柱6；预先制作好节点钢管21、开设好第二螺栓孔5的连接环板22、连接钢管23、钢梁25以及节点加劲肋26，在连接钢管23外壁焊接栓钉24，形成节点连接件；

步骤S2：吊装下钢管柱6，将节点连接件2吊装搁置在下钢管柱6上，节点连接件2下端的连接钢管23插入到下钢管柱6内，将下钢管柱6上端的柱端板12的第一螺栓孔与节点连接件2下端的连接环板22的第二螺栓孔5对齐，采用螺栓4紧固；

步骤S3：吊装上钢管柱1，使节点连接件2上端的连接钢管23插入到上钢管柱1内，将上钢管柱1下端的柱端板12的第一螺栓孔与节点连接件2上端的连接环板22的第二螺栓孔5对齐，采用螺栓4紧固；

步骤S4：往上钢管柱1内填充入混凝土3，由于上钢管柱1、连接钢管23、节点钢管21以及下钢管柱6相互连通，混凝土3也将充满连接钢管23、节点钢管21以及下钢管柱6的内部。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，其特征在于：包括上钢管柱、下钢管柱以及用以连接上钢管柱和下钢管柱的节点连接件，所述节点连接件的上、下两端分别伸入上钢管柱和下钢管柱的内部，节点连接件的内部设有沿竖向贯穿的并用以连通上钢管柱和下钢管柱的通孔，所述上钢管柱、下钢管柱以及通孔内均填充有混凝土；

所述上钢管柱与下钢管柱均包括柱钢管，所述柱钢管的上、下两端外壁均固联有环状的柱端板，所述柱端板与柱钢管之间设有若干个沿柱钢管的轴线呈圆周分布的柱加劲肋；

所述节点连接件包括节点钢管，所述节点钢管的上、下两端分别同轴固联有用以与柱端板相对接的连接环板，所述连接环板的中部同轴固联有用以伸入上钢管柱或下钢管柱内部的连接钢管，位于上、下两端的两根连接钢管均与节点钢管相连通并构成所述通孔；

所述节点连接件还包括对称设于节点钢管两侧的两根钢梁，所述钢梁包括钢梁翼缘和钢梁腹板，所述钢梁腹板与节点钢管的外壁固联，钢梁腹板的上、下两端分别设有钢梁翼缘，每个钢梁的两个钢梁翼缘和钢梁腹板组成工字型截面，每个钢梁的两个钢梁翼缘分别与上、下两端的连接环板位于同一平面且相固联，形成整体；

所述连接钢管的外壁沿轴向固联有若干个栓钉；所述连接环板与节点钢管之间设有若干个沿节点钢管的轴线呈圆周分布的节点加劲肋。

2.根据权利要求1所述的节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，其特征在于：所述柱端板上开设有复数干个呈圆周均布的第一螺栓孔，所述连接环板上开设有与复数个呈圆周均布的第二螺栓孔，复数个第一螺栓孔与复数个第二螺栓孔的位置一一对应，柱端板与连接环板之间经由贯穿第一螺栓孔和第二螺栓孔的螺栓实现连接。

3.根据权利要求1所述的节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，其特征在于：所述柱钢管和连接钢管的截面形状采用圆形、多边形或其他异形截面。

4.根据权利要求1所述的节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，其特征在于：所述节点钢管的截面尺寸和厚度大于或等于柱钢管的截面尺寸和厚度，节点钢管的截面形状与柱钢管的截面形状相同或不同。

5.根据权利要求1所述的节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，其特征在于：所述混凝土采用普通混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土。

6.一种节点加强型拼装钢管混凝土连接结构的施工方法，其特征在于：包括采用如权利要求1～5任一所述的节点加强型拼装钢管混凝土连接结构，包含如下步骤：

步骤S1：在加工厂先预制好柱钢管、开设好第一螺栓孔的柱端板、柱加劲肋，并焊接形成上钢管柱和下钢管柱；预先制作好节点钢管、开设好第二螺栓孔的连接环板、连接钢管、钢梁以及节点加劲肋，在连接钢管外壁焊接栓钉，形成节点连接件；

步骤S2：吊装下钢管柱，将节点连接件吊装搁置在下钢管柱上，节点连接件下端的连接钢管插入到下钢管柱内，将下钢管柱上端的柱端板的第一螺栓孔与节点连接件下端的连接环板的第二螺栓孔对齐，采用螺栓紧固；

步骤S3：吊装上钢管柱，使节点连接件上端的连接钢管插入到上钢管柱内，将上钢管柱下端的柱端板的第一螺栓孔与节点连接件上端的连接环板的第二螺栓孔对齐，采用螺栓紧固；

步骤S4：往上钢管柱内填充入混凝土，由于上钢管柱、连接钢管、节点钢管以及下钢管柱相互连通，混凝土也将充满连接钢管、节点钢管以及下钢管柱的内部。