CN109440947A - 一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构及其连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构及其连接方法，包括钢管混凝土柱，钢梁，金属连接条和方钢板，金属连接条固定在混凝土柱侧壁表面，方钢板与钢梁端部相连接，金属连接条和方钢板表面相应设有螺栓孔；钢管混凝土柱侧壁设有混凝土柱螺栓孔，与金属连接条螺栓孔和方钢板螺栓孔相对应，金属连接条与方钢板通过螺栓连接。连接时预先在工厂完成焊接工作后，在施工现场将钢梁与钢管混凝土柱通过螺栓穿过各螺栓孔连接固定，形成钢管混凝土柱与钢梁连接结构。本发明综合考虑了工厂预制和现场施工要求，结构简单，操作方便，减轻混凝柱自重，使得塑性铰远离梁柱节点，便于破坏后进行修复，且焊接工作量小，环保节能，更好满足当下绿色建筑的要求。

Description

一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构及其连接方法

技术领域：

本发明属于钢结构建筑技术领域，具体涉及一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构及其连接方法。

背景技术：

钢结构建筑相对于混凝土结构，具有较好的保温性，此外钢结构建筑总重量约为混凝土结构的一半，可相应减少基础造价；钢结构住宅施工时得砂、石、灰的用量也能够相应减少，所用的材料在建筑物拆除时，大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾，能够实现环保和再次利用，也是易于产业化的结构，但现有钢结构相对自重较大、同时耗费较多的工程材料，不利于节约工程成本、且抗震性能较差，钢结构建筑中梁与柱之间的连接节点是保证梁与柱协同工作，形成建筑整体的关键部件，尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，需要钢结构建筑能够避免倒塌性破坏，因此为了提高了建筑的安全性和可靠性，亟需提供一种新型的钢管混凝土柱与钢梁连接结构。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构及其连接方法，该结构施工现场组装便捷、运输方便。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构，包括钢管混凝土柱，钢梁，金属连接条和方钢板，其中：

所述的金属连接条固定在混凝土柱侧壁表面，金属连接条均为独立设置，所述的金属连接条设有金属连接条螺栓孔；

所述的方钢板与钢梁端部相连接，所述的方钢板表面设有方钢板螺栓孔；

所述的钢管混凝土柱侧壁设有混凝土柱螺栓孔，所述的混凝土柱螺栓孔、金属连接条螺栓孔与方钢板螺栓孔相对应，所述的金属连接条与方钢板通过螺栓连接，以固定在钢管混凝土柱上。

所述的钢管混凝土柱为外方内圆中空钢管混凝土柱，所述的外方内圆中空钢管混凝土柱由方形钢管和圆形钢管相套设后，向方形钢管与圆形钢管之间空隙浇注混凝土形成。

所述的钢梁为工字钢梁。

所述的金属连接条通过焊接方式固定在混凝土柱侧壁表面，所述的金属连接条的位置根据钢梁的实际高度进行焊接。

所述的金属连接条与钢管混凝土柱采用剖口焊缝连接。

所述的方钢板表面中心对立设两块连接端板，连接端板中心设有端板螺栓孔，用于固定钢梁与方形板，提高二者稳固性，具体将钢梁腹板放入两块连接端板中间缝隙，连接端板中间缝隙距离与钢梁腹板厚度相匹配。

所述的连接端板通过焊接方式固定在方钢板表面中心。

所述的方钢板与钢梁上下翼缘连接处中间位置分别设置有加劲肋，以提高方钢板分别与上下翼缘连接的稳定性。

所述的方钢板与钢梁采用四面围焊缝方式连接。

所述的方钢板、金属连接条材料为普通的碳钢钢板。

所述的各螺栓孔的螺纹需要相适应。

所述的焊接工作均在工厂预先作业。

所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构结合强度达到40～42.52MPa。

所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构的连接方法，包括以下步骤：

(1)分别在金属连接条和方钢板表面相应开设螺栓孔，并相应在钢管混凝土柱侧壁开设螺栓孔；

(2)分别将钢管混凝土柱与金属连接条连接，钢梁端部与方钢板连接后，将钢梁与钢管混凝土柱通过螺栓穿过各螺栓孔连接固定，形成钢管混凝土柱与钢梁连接结构。

本发明的有益效果：

(1)本发明的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，结构构造简单，只需要在钢管混凝土柱外实施作业，而不需要在内部连接构件，或者使用具有特殊结构的柱梁连接金属配件。

(2)本发明的金属连接条采用工厂预先加工，施工现场组装便捷，同时钢梁和钢管混凝土柱加工后形状规则，运输方便。

(3)采用本发明的连接方法，可以实现连接几种不同高度的钢梁；现场施工时，将钢梁与钢管混凝土柱通过螺栓实现装配连接。

(4)本发明的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，通过有限元分析，相对于传统连接形式，其结合强度提高9.5％左右，且钢管混凝土柱设计为外圆内方的中空钢管混凝土柱，减轻自身重量，降低生产成本的同时，大幅提高结构整体的抗震性能。

附图说明：

图1为本发明实施例的钢管混凝土柱与钢梁连接结构的结构示意图；

图2为本发明实施例的钢管混凝土柱与钢梁连接结的剖面图；

其中：1-外方内圆中空夹层钢管混凝土柱；2-工字钢梁；3-方钢板；4-方钢板螺栓孔；5-金属连接条；6-金属连接条螺栓孔；7-螺栓；8-加劲肋；9-连接端板。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其结构示意图如图1所示，剖面图如图2所示，结构包括：

包括外方内圆中空钢管混凝土柱1，工字钢梁2，金属连接条5，方钢板3，其中：

金属连接条5通过焊接方式固定在混凝土柱侧壁表面，具体采用剖口焊缝连接，位置根据工字钢梁2的实际高度进行焊接，以实现连接几种不同高度的工字钢梁；金属连接条5均为独立设置，金属连接条5设有金属连接条螺栓孔6；

方钢板3与工字钢梁2端部采用四面围焊缝方式连接，方钢板3表面设有方钢板螺栓孔4：

外方内圆中空钢管混凝土柱1表面设有混凝土柱螺栓孔，混凝土柱螺栓孔、金属连接条螺栓孔6与方钢板螺栓孔4相对应，金属连接条5与方钢板3通过螺栓7连接固定在外方内圆中空钢管混凝土柱1上；

所述的外方内圆中空钢管混凝土柱1由方形钢管和圆形钢管相套设后，向方形钢管与圆形钢管之间空隙浇注混凝土形成；

方钢板3表面中心对立焊接两块连接端板9，连接端板9中心设有端板螺栓孔，用于固定工字钢梁2与方形板，提高二者稳固性，具体将工字钢梁2腹板放入两块连接端板9中间缝隙，连接端板9中间缝隙距离与工字钢梁2腹板厚度相匹配；

方钢板3与工字钢梁2上下翼缘连接处中间位置分别设置有加劲肋8，以提高方钢板3分别与上下翼缘连接的稳定性，方钢板3、金属连接条5材料为普通的碳钢钢板，上述各螺栓孔的螺纹需要相适应；

外方内圆中空钢管混凝土柱1上下通过连接筒连接；连接筒外壁上设置有螺栓孔；连接筒的高度根据工字钢梁的实际高度进行设置；现场施工时，将上、下外方内圆中空钢管混凝土柱先通过连接筒连接，后将工字钢梁与外方内圆中空钢管混凝土柱通过螺栓实现连接。

该钢管混凝土柱与钢梁连接结构的连接方法，包括以下步骤：

(1)分别在金属连接条5和方钢板3表面相应开设金属连接条螺栓孔6和方钢板螺栓孔4，并相应在外方内圆中空钢管混凝土柱1侧壁开设混凝土柱螺栓孔；

(2)分别将外方内圆中空钢管混凝土柱1与金属连接条5焊接，工字钢梁2端部与方钢板3焊接，并在方钢板3表面中心对立焊接两块连接端板9，连接端板9中心设有端板螺栓孔，将工字钢梁2与外方内圆中空钢管混凝土柱1通过螺栓7穿过各螺栓孔连接固定，并通过螺栓穿过端板螺栓孔，使方钢板3与工资钢梁2腹板进一步固定，在方钢板3与工字钢梁2上下翼缘连接处中间位置分别设置加劲肋8，形成钢管混凝土柱与钢梁连接结构，结合强度达到40～42.52MPa。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，包括钢管混凝土柱，钢梁，金属连接条和方钢板，其中：

所述的金属连接条固定在混凝土柱侧壁表面，金属连接条均为独立设置，所述的金属连接条设有金属连接条螺栓孔；

所述的方钢板与钢梁端部相连接，所述的方钢板表面设有方钢板螺栓孔；

所述的钢管混凝土柱侧壁设有混凝土柱螺栓孔，所述的混凝土柱螺栓孔、金属连接条螺栓孔与方钢板螺栓孔相对应，所述的金属连接条与方钢板通过螺栓连接，以固定在钢管混凝土柱上。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的钢管混凝土柱为外方内圆中空钢管混凝土柱，所述的外方内圆中空钢管混凝土柱由方形钢管和圆形钢管相套设后，向方形钢管与圆形钢管之间空隙浇注混凝土形成。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的钢梁为工字钢梁。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的金属连接条通过焊接方式固定在混凝土柱侧壁表面，所述的金属连接条的位置根据钢梁的实际高度进行焊接。

5.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的方钢板表面中心对立设两块连接端板，连接端板中心设有端板螺栓孔，用于固定钢梁与方形板，具体将钢梁腹板放入两块连接端板中间缝隙，连接端板中间缝隙距离与钢梁腹板厚度相匹配。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的方钢板与钢梁上下翼缘连接处中间位置分别设置有加劲肋。

7.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构，其特征在于，所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构结合强度达到40～42.52MPa。

8.权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接结构的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)分别在金属连接条和方钢板表面相应开设螺栓孔，并相应在钢管混凝土柱侧壁开设螺栓孔；

(2)分别将钢管混凝土柱与金属连接条连接，钢梁端部与方钢板连接后，将钢梁与钢管混凝土柱通过螺栓穿过各螺栓孔连接固定，形成钢管混凝土柱与钢梁连接结构。