CN109403465A - 一种钢-混凝土组合节点及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢‑混凝土组合节点及其制作方法,利用H型梁和H型柱与钢筋混凝土楼板组成连接节点,H型梁为单轴对称焊接工字梁,H型柱由柱翼缘和柱腹板构成,钢筋混凝土楼板由横纵向钢筋及混凝土板构成,钢梁与钢筋混凝土楼板间采用抗剪连接件连接,柱翼缘与柱腹板间焊接有横向加劲肋,梁柱采用翼缘对接焊缝连接、腹板高强度螺栓连接,用于带混凝土楼板的H型梁与H型柱或箱柱的连接,加工方便,具有减小梁下翼缘脆断的风险且实现梁上塑性铰外移的特点,节点承载性能好,应用范围广,本结构连接方便,可从本质上改善梁下翼缘焊缝处应力集中的问题,且可以使得梁上塑性铰外移,从而增加节点的延性和耗能性能,施工速度快,工程质量有所保证。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程领域,涉及一种钢-混凝土组合节点及其制作方法。
背景技术
钢-混凝土组合结构是由钢材和混凝土材料合理组合而形成的一种新型结构,近年来逐渐广泛被应用于我国的高层与超高层建筑中。组合梁是由钢梁和(钢筋)混凝土板通过抗剪连接件连接而形成的一种结构梁,其充分利用了钢材和混凝土材料各自的材料性能。组合梁与钢柱连接而成的节点,称之为“组合节点”。在组合节点承受正弯矩作用时,节点处混凝土楼板受压;在节点承受负弯矩作用时,混凝土楼板内的钢筋参与受拉。与纯钢梁相比,钢-混凝土组合梁可以增大梁的承载力、整体稳定性和刚度,继而增强钢框架结构的稳定性和承载力;与钢筋混凝土梁相比,钢-混凝土组合梁可以减小梁柱截面尺寸,从而减小梁结构高度、减轻结构的自重,施工安装方便。但是,钢-混凝土组合梁也有其不利的一面,由于混凝土楼板的存在,组合节点的刚度增加,降低其延性性能;组合梁截面的中和轴上移,使得节点处梁上、下翼缘应力水平不一致,梁下翼缘的应力峰值较高。实际工程中广泛应用的对称钢梁截面组合节点难以实现梁上塑性铰外移和“强节点弱构件”的抗震要求,梁下翼缘焊缝处始终处于显著的应力应变集中状态,故在抗震区采用该连接形式埋下了一定的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢-混凝土组合节点及其制作方法,以克服现有技术的不足。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种钢-混凝土组合节点,包括H型梁、H型柱和钢筋混凝土楼板;
所述钢筋混凝土楼板包括混凝土板以及设置于混凝土板上下两侧的加固钢筋;
所述H型梁包括梁腹板以及垂直设置于梁腹板两侧的梁上翼缘和梁下翼缘;
所述H型柱包括柱腹板以及垂直设置于柱腹板左右两侧的两个柱翼缘,所述两个柱翼缘内侧壁之间固定有多层与柱腹板和柱翼缘侧面均焊接的横向隔板;柱翼缘外侧壁焊接有垂直于柱翼缘的连接板,连接板与梁腹板通过多个螺栓连接;
梁上翼缘上表面固定有多个抗剪连接件,抗剪连接件固定于混凝土板内。
进一步的,所述加固钢筋包括横纵交叉设置于混凝土板上下两侧的纵向钢筋和横向钢筋。
进一步的,梁上翼缘宽度小于梁下翼缘宽度。
进一步的,梁上翼缘与梁下翼缘宽度比为0.75。
进一步的,梁下翼缘靠近柱翼缘处两侧均设有弧形槽。
进一步的,所述两个柱翼缘内侧壁之间固定有上下两层与柱腹板和柱翼缘侧面均接触连接的横向隔板。
进一步的,横向隔板的厚度不小于梁上翼缘或梁下翼缘厚度,上层横向隔板的上表面与梁上翼缘上表面平齐;下层横向隔板的上表面与梁下翼缘上表面平齐。
进一步的,抗剪连接件焊接在钢梁上翼缘上表面,抗剪连接件呈单排或双排布置,多个螺栓呈单列或多列纵向排列。
一种钢-混凝土组合节点的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)、分别制备H型梁和H型柱预制件;
步骤2)、在H型柱的柱翼缘上焊接连接板,在H型梁的梁上翼缘上焊接抗剪连接件;
步骤3)、H型柱与H型梁通过螺栓固定连接;
步骤4)、在H型梁的梁上翼缘焊接有抗剪连接件面上固定加固钢筋;
步骤5)、在加固钢筋上浇筑混凝土即可完成钢-混凝土组合节点制备。
进一步的,制备H型梁前在梁下翼缘上弧形削弱。
与现有技术相比,本发明具有以下有益的技术效果:
本发明公开了一种钢-混凝土组合节点,利用H型梁和H型柱与钢筋混凝土楼板组成连接节点,H型梁为单轴对称焊接工字梁,H型柱由柱翼缘和柱腹板构成,钢筋混凝土楼板由横纵向钢筋及混凝土板构成,钢梁与钢筋混凝土楼板间采用抗剪连接件连接,柱翼缘与柱腹板间焊接有横向加劲肋,梁柱采用翼缘对接焊缝连接、腹板高强度螺栓连接,用于带混凝土楼板的H型梁与H型柱或箱柱的连接,加工方便,具有减小梁下翼缘脆断的风险且实现梁上塑性铰外移的特点,节点承载性能好,应用范围广,本结构连接方便,可以从本质上改善梁下翼缘焊缝处应力集中的问题,且可以使得梁上塑性铰外移,从而增加节点的延性和耗能性能,施工速度快,工程质量有所保证。
进一步的,梁上翼缘与梁下翼缘的宽度比为0.75,且在梁下翼缘距离梁端一定距离设置弧形削弱,使得组合节点处组合梁截面的中和轴靠近钢梁截面中心,从而避免梁下翼缘焊缝处应力显著增大的风险,同时,由于有混凝土楼板的存在,梁上翼缘的屈曲受到限制,仅在距离梁端一定距离的梁下翼缘上设置弧形削弱,可以使得梁上塑性铰外移,屈曲变形集中在梁下翼缘弧形削弱处开展,且上窄下宽仅梁下翼缘弧形削弱的单轴对称钢梁截面形式可以在工厂加工,现场安装与传统连接完全相同,不会增加现场工作量。
一种钢-混凝土组合节点的制作方法,采用预制H型梁和H型柱结构与钢筋混凝土楼板通过抗剪连接件连接,采用预制件减少了现场工作量,利用抗剪连接件与钢筋混凝土楼板浇筑成为一天,加强了钢筋混凝土楼板与H型梁的连接强度,本发明采用带混凝土楼板的H型梁与H型柱或箱柱的连接,加工方便,具有减小梁下翼缘脆断的风险且实现梁上塑性铰外移的特点,节点承载性能好,应用范围广,本发明连接方便,可以从本质上改善梁下翼缘焊缝处应力集中的问题,且可以使得梁上塑性铰外移,从而增加节点的延性和耗能性能,施工速度快,工程质量有所保证。
附图说明
图1为本发明组合节点的主视结构示意图;
图2为本发明钢梁柱节点的俯视结构示意图;
图3为本发明钢梁柱节点的仰视结构示意图;
图中:1-柱翼缘、2-柱腹板、3-梁上翼缘、4-梁下翼缘、5-梁腹板、6-横向隔板、7-连接板、8-连接螺栓、9-混凝土、10-纵向钢筋、11-横向钢筋、12-抗剪连接件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
如图1至图3所示,一种钢-混凝土组合节点,包括H型梁、H型柱和钢筋混凝土楼板;
所述钢筋混凝土楼板包括混凝土板9以及横纵交叉设置于混凝土板9上下两侧的纵向钢筋10和横向钢筋11;
所述H型梁包括梁腹板5以及垂直设置于梁腹板5两侧的梁上翼缘3和梁下翼缘4,梁上翼缘3宽度小于梁下翼缘4宽度,梁下翼缘4靠近柱翼缘处两侧均设有弧形槽;
所述H型柱包括柱腹板2以及垂直设置于柱腹板2左右两侧的两个柱翼缘1,所述两个柱翼缘1内侧壁之间固定有多层与柱腹板2和柱翼缘1侧面均接触连接的横向隔板6;具体的,本申请采用两层横向隔板6设置;H型柱上的两个横向隔板6的上表面分别与梁上翼缘3和梁下翼缘4上表面处于同一平面;
柱翼缘1外侧壁焊接有垂直于柱翼缘1的连接板7,连接板7与梁腹板5通过多个螺栓8连接;
梁上翼缘3上表面固定有多个抗剪连接件12,抗剪连接件12固定于混凝土板9内;抗剪连接件12焊接在钢梁上翼缘3上表面;H型梁为三块钢板焊接而成的单轴对称焊接H型钢,所述H型柱为热轧H型钢;
所述抗剪连接件12呈单排或双排布置,焊接在梁上翼缘3上端面;
本具体实施方式中,横向隔板6的厚度不小于梁上翼缘或梁下翼缘厚度,上层横向隔板的上表面与梁上翼缘上表面平齐;下层横向隔板的上表面与梁下翼缘上表面平齐;梁上翼缘、梁下翼缘宽度之比为0.75;多个螺栓呈单列或多列纵向排列;抗剪连接件呈单列或双列排列;本发明带混凝土楼板的H型梁与H型柱连接的组合节点通过在工厂完成H型柱,上窄下宽仅梁下翼缘弧形削弱的单轴对称H型梁的加工,再在现场通过梁翼缘对接焊缝连接和梁腹板高强度螺栓连接形成栓焊混合连接的钢梁柱节点,最后在梁上翼缘表面焊接抗剪连接件,并绑扎钢筋网和浇筑混凝土楼板,形成组合节点。
上述带混凝土楼板的H型梁与H型柱连接的组合节点的制作方法包括以下步骤:
步骤一、在柱翼缘1与柱腹板2间焊接横向隔板6:在H型柱的柱翼缘1与柱腹板2间焊接上下两层横向隔板6,横向隔板6的数量为4个,上层横向隔板6的上、下表面分别与梁上翼缘上表面和下表面平齐;下层横向隔板6的上、下表面分别与梁下翼缘上表面和下表面平齐;
焊接前,在梁下翼缘4上弧形削弱:将梁下翼缘4在距离梁端一定距离进行弧形削弱;
步骤二、在柱翼缘1上焊接连接板7:在H型柱的柱翼缘1表面焊接连接板7,连接板7与梁腹板5的位置相对应,在连接板7上预留螺栓孔;
步骤三、在梁上翼缘3上焊接抗剪连接件12:在梁上翼缘3表面焊接单排或双排抗剪连接件12。
步骤四、焊接H型梁:将梁上翼缘3、梁下翼缘4与梁腹板5焊接组成H型梁,上、下翼缘宽度之比约为0.75,梁腹板上预留螺栓孔;
步骤五、使用多个高强度螺栓8将梁腹板5与连接板7相连接,暂时固定后,将梁上翼缘3、下翼缘4与柱翼缘1采用对接焊缝相连接,最后将高强度螺栓终拧。
步骤六、钢筋布置及混凝土楼板浇筑:按一定间距布置横向钢筋11及纵向钢筋10,并绑扎成钢筋网,于梁上翼缘上方浇筑混凝土楼板。
本带混凝土楼板的H型梁与H型柱连接的组合节点制作方法中的步骤一至步骤四均可以在工厂完成加工,从而加快施工速度,并保证工程质量,然后在现场通过栓焊混合连接方式相连,梁柱连接方便,实用性好;最后铺设混凝土楼板。
上面对本专利的较佳实施例作了详细描述,是为了便于该技术领域的技术人员能理解和应用本发明组合节点。但是本专利并不限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在其知识范围内,还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (10)
1.一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,包括H型梁、H型柱和钢筋混凝土楼板;
所述钢筋混凝土楼板包括混凝土板(9)以及设置于混凝土板(9)上下两侧的加固钢筋;
所述H型梁包括梁腹板(5)以及垂直设置于梁腹板(5)两侧的梁上翼缘(3)和梁下翼缘(4);
所述H型柱包括柱腹板(2)以及垂直设置于柱腹板(2)左右两侧的两个柱翼缘(1),所述两个柱翼缘(1)内侧壁之间固定有多层与柱腹板(2)和柱翼缘(1)侧面均焊接的横向隔板(6);柱翼缘(1)外侧壁焊接有垂直于柱翼缘(1)的连接板(7),连接板(7)与梁腹板(5)通过多个螺栓(8)连接;
梁上翼缘(3)上表面固定有多个抗剪连接件(12),抗剪连接件(12)固定于混凝土板(9)内。
2.根据权利要求1所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,所述加固钢筋包括横纵交叉设置于混凝土板(9)上下两侧的纵向钢筋(10)和横向钢筋(11)。
3.根据权利要求1所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,梁上翼缘(3)宽度小于梁下翼缘(4)宽度。
4.根据权利要求3所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,梁上翼缘(3)与梁下翼缘(4)宽度比为0.75。
5.根据权利要求1所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,梁下翼缘(4)靠近柱翼缘处两侧均设有弧形槽。
6.根据权利要求1所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,所述两个柱翼缘(1)内侧壁之间固定有上下两层与柱腹板(2)和柱翼缘(1)侧面均焊接的横向隔板(6)。
7.根据权利要求6所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,横向隔板(6)的厚度不小于梁上翼缘或梁下翼缘厚度,上层横向隔板的上表面与梁上翼缘上表面平齐;下层横向隔板的上表面与梁下翼缘上表面平齐。
8.根据权利要求1所述的一种钢-混凝土组合节点,其特征在于,抗剪连接件(12)焊接在钢梁上翼缘(3)上端,抗剪连接件(12)呈单排或双排布置,多个螺栓(8)呈单列或多列纵向排列。
9.一种基于权利要求1所述一种钢-混凝土组合节点的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)、分别制备H型梁和H型柱预制件;
步骤2)、在H型柱的柱翼缘(1)上焊接连接板(7),在H型梁的梁上翼缘(3)上焊接抗剪连接件(12);
步骤3)、H型柱与H型梁通过螺栓(8)固定连接;
步骤4)、在H型梁的梁上翼缘(3)焊接有抗剪连接件(12)面上固定加固钢筋;
步骤5)、在加固钢筋上浇筑混凝土即可完成钢-混凝土组合节点制备。
10.根据权利要求9所述一种钢-混凝土组合节点的制作方法,其特征在于,制备H型梁前在梁下翼缘(4)上弧形削弱。
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