CN110080392A - 一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体 - Google Patents

一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可拆卸式钢管混凝土柱‑钢梁‑楼板组合体，包括钢管混凝土柱、钢梁和楼板；所述钢管混凝土柱包括钢管；所述钢管侧壁上设有若干个固定孔；所述钢梁的端部设有端板；所述端板上设有若干个连接孔I；所述端板上的连接孔I与所述钢管上的固定孔相对应；所述钢梁通过在端板上安装单面连接螺栓与所述钢管连接；所述楼板的底面上设有若干个预留孔；所述楼板搭在所述钢梁上，并通过高强螺栓固定；本发明提供的钢管混凝土柱‑钢梁‑楼板组合体整体性强，力学性能良好，同时建筑美观，在寿命结束时可拆除重新利用。

Description

一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体
技术领域
本发明涉及工程建造领域，具体涉及一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体。
背景技术
在过去几年中，许多装配式预制结构得到了推广，以提高施工效率和工程建造质量、避免施工现场的灰尘和噪音问题。然而，这些措施并不能解决建造和拆除过程中产生的建筑垃圾。因此，设计可拆卸建筑是具有重大意义的，这样能使建筑结构易于拆卸，并在下一个使用寿命内快速重建。
传统的钢管混凝土柱-钢梁-混凝土板节点在节点区域连续的混凝土和梁纵筋限制了板的拆除，而且，在施工时，为保证上下圆管尽可能对齐，从而可靠传递载荷，对圆钢管的制作精度高。
因此，现有技术中需要一种能够克服上述问题的可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体。
发明内容
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，包括钢管混凝土柱、钢梁和楼板。
所述钢管混凝土柱包括钢管。所述钢管侧壁上设有若干个固定孔。
所述钢梁的端部设有端板。所述端板上设有若干个连接孔I。所述端板上的连接孔I与所述钢管上的固定孔相对应。所述钢梁通过在端板上安装单面连接螺栓与所述钢管连接。
所述楼板的底面上设有若干个预留孔。所述楼板搭在所述钢梁上，并通过高强螺栓固定。
进一步，所述钢管包括下段钢管、分离系统和上段钢管。
所述分离系统包括环形板，以及至少两块上连接板和至少两块下连接板。
所述环形板中部是中央通孔。所述下连接板连接在环形板下方。所述上连接板连接在环形板上方。
所述下段钢管位于所述分离系统下方，并嵌套在所述下连接板外。所述下段钢管外壁具有若干贯通孔I。所述下连接板设置有与贯通孔I对应的若干通孔I。通过插入贯通孔I内的单向螺栓，将所述下连接板与下段钢管连接在一起。
所述上段钢管位于所述分离系统上方，并嵌套在所述上连接板外。所述上段钢管外壁具有若干贯通孔II。所述上连接板设置有与贯通孔II对应的若干通孔II。通过插入贯通孔II内的单向螺栓，将所述上连接板与上段钢管连接在一起。
所述下段钢管和分离系统内部均填充混凝土I。所述上段钢管内部均填充混凝土II。
所述分离系统上端覆盖膜片。所述膜片下表面面向所述上连接板的上端。
进一步，所述下段钢管和上段钢管是圆形钢管。所述环形板是圆环形板。所述上连接板和下连接板均为与圆形钢管内壁贴合的弧形板。
所述下段钢管、上段钢管和环形板的外径相等。
进一步，所述下段钢管和上段钢管是矩形钢管。所述环形板是矩形板。所述上连接板和下连接板均为与矩形钢管内壁贴合的门字形板。
所述下段钢管、上段钢管和环形板横截面的长度相等，所述下段钢管、上段钢管和环形板横截面的宽度相等。
进一步，所述下连接板是通过焊接的方式连接在环形板的下表面，连接处是焊缝I。所述上连接板是通过焊接的方式连接在环形板的上表面，连接处是焊缝II。
进一步，所述楼板内部支出有楼板纵筋。
所述楼板的端部设置有凹槽。所述凹槽能够容纳所述端板。
当相邻的两个所述楼板上的楼板纵筋相对时，两个所述楼板通过套筒对接。
进一步，所述钢梁为工字型梁，包括上翼缘、腹板和下翼缘。
所述上翼缘上设有若干个连接孔II。所述连接孔II与所述楼板的预留孔相对应。
所述腹板连接所述上翼缘和所述下翼缘之间。
进一步，所述端板的外壁与所述钢管的外壁相适配。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明提供的钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体整体性强，钢管混凝土柱先在下段钢管和分离系统内部均填充混凝土，再向上段钢管内部均填充混凝土，通过膜片分隔，能够可靠传递载荷，力学性能良好，同时建筑美观；本发明的各部件在寿命结束时可通过拆除螺栓重新利用，并在下一个使用寿命内快速重建，能够避免产生建筑垃圾。
附图说明
图1为本发明的三维结构示意图；
图2为本发明钢管混凝土柱的三维结构示意图；
图3为本发明钢管混凝土柱的剖视图；
图4为钢梁端板伸出楼板的平面剖视图；
图5为图4的A-A向视图；
图6为图5的局部放大图；
图7为钢梁端板伸出楼板的边节点平面剖视图；
图8为图7的C-C向视图；
图9为钢梁端板未伸出楼板的平面剖视图；
图10为图9的D-D向视图；
图11为钢梁端板未伸出楼板的边节点平面剖视图；
图12为图11的E-E向视图。
图中：钢梁1、端板101、上翼缘102、腹板103、下翼缘104、楼板2、楼板纵筋201、凹槽202、单面连接螺栓3、套筒4、高强螺栓5、钢管6、下段钢管M1、贯通孔IM101、单向螺栓M2、混凝土IM3、分离系统M4、环形板M401、中央通孔M4011、上连接板M402、通孔IIM4021、下连接板M403、通孔IM4031、膜片M5、焊缝IM601、焊缝IIM602、上段钢管M7、贯通孔IIM701和混凝土IIM30。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1至图6，一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，包括钢管混凝土柱、钢梁1和楼板2。
所述钢管混凝土柱包括钢管6。所述钢管6包括下段钢管M1、分离系统M4和上段钢管M7。
所述分离系统M4包括环形板M401，以及两块上连接板M402和两块下连接板M403。
所述环形板M401中部是中央通孔M4011。上连接板M402和下连接板M403形状相同。两块所述下连接板M403连接在环形板M401下方。两块所述上连接板M402连接在环形板M401上方。
所述下段钢管M1位于所述分离系统M4下方，并嵌套在所述下连接板M403外。所述下段钢管M1外壁具有若干贯通孔IM101。所述下连接板M403设置有与贯通孔IM101对应的若干通孔IM4031。通过插入贯通孔IM101内的单向螺栓M2，将所述下连接板M403与下段钢管M1连接在一起。
所述上段钢管M7位于所述分离系统M4上方，并嵌套在所述上连接板M402外。所述上段钢管M7外壁具有若干贯通孔IIM701。所述上连接板M402设置有与贯通孔IIM701对应的若干通孔IIM4021。通过插入贯通孔IIM701内的单向螺栓M2，将所述上连接板M402与上段钢管M7连接在一起。
所述下段钢管M1和分离系统M4内部均填充混凝土IM3。所述上段钢管M7内部均填充混凝土IIM30。
所述分离系统M4上端覆盖膜片M5。所述膜片M5下表面面向所述上连接板M402的上端。所述膜片M5的材料是普通塑料薄膜或者硬泡沫板。
所述钢管6侧壁上设有若干个固定孔，该固定孔位于所述下段钢管M1或所述上段钢管M7的侧壁上。
所述钢梁1的端部设有端板101。所述端板101的外壁与所述钢管6的外壁相适配。所述端板101上设有若干个连接孔I。所述端板101上的连接孔I与所述下段钢管M1或所述上段钢管M7的外壁的固定孔相对应。所述钢梁1通过在端板101上安装单面连接螺栓3，通过单面连接螺栓3依次旋入连接孔I与固定孔，将钢梁1与所述下段钢管M1或所述上段钢管M7连接。
所述楼板2的底面上设有若干个预留孔。在预留孔中预置有高强螺栓5。
本实施例中，所述钢梁1为工字型梁，包括上翼缘102、腹板103和下翼缘104。
所述上翼缘102上设有若干个连接孔II。所述连接孔II与所述楼板2的预留孔相对应。
所述腹板103连接所述上翼缘102和所述下翼缘104之间。
所述楼板2搭在所述钢梁1上翼缘102的上，所述楼板2上的高强螺栓5插入连接孔II，通过在高强螺栓5下端锁上螺母，将楼板2固定在钢梁1上。
本实施例提供的可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，在安装时，步骤如下：
1)将所述下段钢管M1竖立并固定。
2)将分离系统M4置于下段钢管M1的上方，使得下段钢管M1的上端管口嵌套在下连接板M403外部，还使得每一个贯通孔IM101对正一个通孔IM4031。
3)在下段钢管M1的每一个贯通孔IM101内插入单向螺栓M2。紧固每一个单向螺栓M2，使分离系统M4连接下段钢管M1上。
4)通过所述中央通孔M4011向下段钢管M1内部灌浆，形成充满下段钢管M1内部的混凝土IM3。
5)所述分离系统M4上端覆盖膜片M5。所述膜片M5下表面接触所述上连接板M402的上端。膜片M5可以粘接在上连接板M402上端，使得分离系统M4上端被封口。
6)将上段钢管M7置于分离系统M4的上方，使得上段钢管M7的下端管口嵌套在上连接板M402外部，还使得每一个贯通孔IIM701对正一个通孔IIM4021。
7)在上段钢管M7的每一个贯通孔IIM701内插入单向螺栓M2。紧固每一个单向螺栓M2，使分离系统M4连接上段钢管M7。
可以在安装完单向螺栓M2前，靠近顶部的部分贯通孔IIM701先不安装单向螺栓M2，通过它们向膜片M5下方的空间灌浆，灌浆后再装入单向螺栓M2。也可以在步骤5)时，所述分离系统M4上部分(即上连接板M402)用薄膜包裹，向内部灌浆，而后加上膜片M5，在凝固前迅速完成步骤6)和步骤7)。
步骤7)结束后，若要继续增加柱的高度，将已经就位的上段钢管M7视作为步骤1)的下段钢管M1，重复步骤2～7，直到达到设计的柱高度，即最后一段上段钢管M7就位后进入步骤8)。
8)向最后一段上段钢管M7内部灌浆，形成充满上段钢管M7内部的混凝土IIM30。
至此，由多段钢管组成的钢结构柱体施工完成。优选地，钢与混凝土接触的界面可以涂油处理。
9)将所述钢梁1吊装到位，通过钢梁1的端板101上安装单面连接螺栓3将钢梁1固定在下段钢管M1或上段钢管M7上。
10)吊装所述楼板2，将楼板2吊置于钢梁1的上翼缘102上，通过高强螺栓5将楼板2固定在钢梁1上。
在拆卸上述结构时，包括以下步骤：
A)旋松高强螺栓5的螺母，取下楼板2。
B)旋松单面连接螺栓3，取下钢梁1。
C)卸下上段钢管M7(钢结构柱最上方的一段钢管)的每一个贯通孔IIM701中的单向螺栓M2。
D)将上段钢管M7从钢结构柱上移除；
E)卸下下段钢管M1(步骤C上段钢管M7移除之前下方的一段钢管)的每一个贯通孔IM101中的单向螺栓M2。
结束后，将步骤E中的下段钢管M1视作为上段钢管M7，重复步骤C～E，直到步骤E中的下段钢管M1下方没有分离系统M4后，完成对钢结构柱体的分离。
移除最下方的钢管后，完成整体的拆除回收，以便于重复再利用。
本实施例提供的钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体整体性强，钢管混凝土柱先在下段钢管M1和分离系统M4内部均填充混凝土，再向上段钢管M7内部均填充混凝土，通过膜片M5分隔，能够可靠传递载荷，力学性能良好，同时建筑美观，而且各部件在寿命结束时可通过拆除螺栓重新利用，并在下一个使用寿命内快速重建，能够避免产生建筑垃圾。
实施例2：
本实施例的主要结构同实施例1，进一步，所述下段钢管M1和上段钢管M7是圆形钢管。所述环形板M401是圆环形板。
所述下段钢管M1、上段钢管M7和环形板M401的外径相等。下段钢管M1的上端与环形板M401的下表面接触。上段钢管M7的下端搁置在环形板M401的上表面。
两块所述上连接板M402为紧贴所述上段钢管M7内壁的弧形板。
两块所述下连接板M403为紧贴所述下段钢管M1内壁的弧形板。
两块所述上连接板M402之间具有两个间隙，二者围成一个有两条缝隙的内圆筒。
两块所述下连接板M403之间具有两个间隙，二者围成一个有两条缝隙的内圆筒。
所述上连接板M402和下连接板M403焊接处为坡口。
所述下连接板M403是通过焊接的方式连接在环形板M401的下表面，连接处是焊缝IM601。所述上连接板M402是通过焊接的方式连接在环形板M401的上表面，连接处是焊缝IIM602。
实施例中，采用的单向螺栓M2是现有的可拆卸单向螺栓，例如Hollo-Bolt单向螺栓、RMH螺栓、EHB螺栓等。
值得说明的是，本实施例连接设计的原理和细节如图2所示，上下两钢管段之间设计了一个分离系统M4，该分离系统M4的环形板M401将与四个连接板进行预焊接，该分离系统M4将安装在上下两钢管内，并通过若干单向螺栓M2连接固定。
优选地，贯通孔IM101和贯通孔IIM701均为沉孔，所述单向螺栓M2为沉头单向螺栓。
实施例3：
本实施例的主要结构同实施例1，进一步，所述下段钢管M1和上段钢管M7是矩形钢管。所述环形板M401是矩形板。
所述下段钢管M1、上段钢管M7和环形板M401横截面的长度相等，所述下段钢管M1、上段钢管M7和环形板M401横截面的宽度相等。下段钢管M1的上端与环形板M401的下表面接触。上段钢管M7的下端搁置在环形板M401的上表面。
两块所述上连接板M402为紧贴所述上段钢管M7内壁的门字形板。
两块所述下连接板M403为紧贴所述下段钢管M1内壁的门字形形板。
两块所述上连接板M402之间具有两个间隙，二者围成一个有两条缝隙的矩形框。
两块所述下连接板M403之间具有两个间隙，二者围成一个有两条缝隙的矩形框。
所述上连接板M402和下连接板M403焊接处为坡口。
所述下连接板M403是通过焊接的方式连接在环形板M401的下表面，连接处是焊缝IM601。所述上连接板M402是通过焊接的方式连接在环形板M401的上表面，连接处是焊缝IIM602。
实施例中，采用的单向螺栓M2是现有的可拆卸单向螺栓，例如Hollo-Bolt单向螺栓、RMH螺栓、EHB螺栓等。
优选地，贯通孔IM101和贯通孔IIM701均为沉孔，所述单向螺栓M2为沉头单向螺栓。
实施例4：
本实施例主要结构同实施例1，进一步的，所述楼板2内部支出有楼板纵筋201。
所述楼板2的端部设置有凹槽202。所述凹槽202能够容纳所述端板101，同时，起到对钢管混凝土柱的让位作用。
参见图4、图5、图7和图8，当所述端板101的两端外伸，伸出所述楼板2时，所述端板101的两端处安装有单面连接螺栓3，所述楼板2的凹槽202能够容纳带有单面连接螺栓3的端板101。
参见图9至图12，当所述端板101的两端未伸出所述楼板2时，所述端板101的两端处不安装单面连接螺栓3，即楼板2的凹槽202只容纳端板101。
实施例5：
本实施例主要结构同实施例1，当钢管混凝土柱和钢梁1形成中柱时，所述钢管混凝土柱上分布有四个钢梁1，即两个横梁和两个纵梁，相邻两个钢梁1之间呈90°垂直分布。
在搭接楼板2时，两个楼板2分别搭在两个纵梁的上翼缘102上，两个楼板2上的楼板纵筋201通过套筒4对接，对接好后，楼板2上的高强螺栓5插入连接孔II，通过在高强螺栓5下端锁上螺母，将楼板2固定在钢梁1上。当楼板2固定后，对楼板2上未填充的部分进行灌浆，形成可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体。
值得说明的是，在相邻的两个楼板2之间，两个楼板2的楼板纵筋201相对时，均采用套筒4对接。本实施例中，套筒4采用钢筋连接器。
本实施中，楼板2在梁柱节点区域为不连续性，而楼板2之间的组合作用是通过钢筋连接器连接楼板纵筋201来实现，当钢梁1和楼板2从钢管混凝土柱上拆除时，先旋松高强螺栓5的螺母，取下钢筋连接器，将楼板2拆除，取下楼板2，再旋松单面连接螺栓3，取下钢梁1，以便于重复再利用。
实施例6：
本实施例主要结构同实施例1，当钢管混凝土柱和钢梁1形成边柱时，所述钢管混凝土柱上分布有三个钢梁1，即两个横梁和一个纵梁，其中两个横梁之间呈180°垂直分布，纵梁与两个横梁互呈90°垂直分布。
在搭接楼板2时，楼板2搭在纵梁的上翼缘102上，再将楼板2上的高强螺栓5插入连接孔II，通过在高强螺栓5下端锁上螺母，将楼板2固定在钢梁1上。当楼板2固定后，对楼板2上未填充的部分进行灌浆，形成可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体。
值得说明的是，在相邻的两个楼板2之间，两个楼板2的楼板纵筋201相对时，均采用套筒4对接。本实施例中，套筒4采用钢筋连接器。
实施例7：
本实施例主要结构同实施例1，当钢管混凝土柱和钢梁1形成角柱时，所述钢管6上分布有两个钢梁1，即一个横梁一个纵梁，横梁与纵梁之间呈90°垂直分布。
在搭接楼板2时，楼板2搭在纵梁的上翼缘102上，再将楼板2上的高强螺栓5插入连接孔II，通过在高强螺栓5下端锁上螺母，将楼板2固定在钢梁1上。当楼板2固定后，对楼板2上未填充的部分进行灌浆，形成可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体。
值得说明的是，在相邻的两个楼板2之间，两个楼板2的楼板纵筋201相对时，均采用套筒4对接。本实施例中，套筒4采用钢筋连接器。

Claims (8)

1.一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，其特征在于：包括所述钢管混凝土柱、钢梁(1)和楼板(2)；
所述钢管混凝土柱包括钢管(6)；所述钢管(6)侧壁上设有若干个固定孔；
所述钢梁(1)的端部设有端板(101)；所述端板(101)上设有若干个连接孔I；所述端板(101)上的连接孔I与所述钢管(6)上的固定孔相对应；所述钢梁(1)通过在端板(101)上安装单面连接螺栓(3)与所述钢管(6)连接；
所述楼板(2)的底面上设有若干个预留孔；所述楼板(2)搭在所述钢梁(1)上，并通过高强螺栓(5)固定。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，其特征在于：所述钢管(6)包括下段钢管(M1)、分离系统(M4)和上段钢管(M7)；
所述分离系统(M4)包括环形板(M401)，以及至少两块上连接板(M402)和至少两块下连接板(M403)；
所述环形板(M401)中部是中央通孔(M4011)；所述下连接板(M403)连接在环形板(M401)下方；所述上连接板(M402)连接在环形板(M401)上方；
所述下段钢管(M1)位于所述分离系统(M4)下方，并嵌套在所述下连接板(M403)外；所述下段钢管(M1)外壁具有若干贯通孔I(M101)；所述下连接板(M403)设置有与贯通孔I(M101)对应的若干通孔I(M4031)；通过插入贯通孔I(M101)内的单向螺栓(M2)，将所述下连接板(M403)与下段钢管(M1)连接在一起；
所述上段钢管(M7)位于所述分离系统(M4)上方，并嵌套在所述上连接板(M402)外；所述上段钢管(M7)外壁具有若干贯通孔II(M701)；所述上连接板(M402)设置有与贯通孔II(M701)对应的若干通孔II(M4021)；通过插入贯通孔II(M701)内的单向螺栓(M2)，将所述上连接板(M402)与上段钢管(M7)连接在一起；
所述下段钢管(M1)和分离系统(M4)内部均填充混凝土I(M3)；所述上段钢管(M7)内部均填充混凝土II(M30)；
所述分离系统(M4)上端覆盖膜片(M5)；所述膜片(M5)下表面面向所述上连接板(M402)的上端。
3.根据权利要求2所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-柱节点，其特征在于：所述下段钢管(M1)和上段钢管(M7)是圆形钢管；所述环形板(M401)是圆环形板；所述上连接板(M402)和下连接板(M403)均为与圆形钢管内壁贴合的弧形板。
4.根据权利要求2所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-柱节点，其特征在于：所述下段钢管(M1)和上段钢管(M7)是矩形钢管；所述环形板(M401)是矩形板；所述上连接板(M402)和下连接板(M403)均为与矩形钢管内壁贴合的门字形板；
所述下段钢管(M1)、上段钢管(M7)和环形板(M401)横截面的长度相等，所述下段钢管(M1)、上段钢管(M7)和环形板(M401)横截面的宽度相等。
5.根据权利要求2所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-柱节点，其特征在于：所述下连接板(M403)是通过焊接的方式连接在环形板(M401)的下表面，连接处是焊缝I(M601)；所述上连接板(M402)是通过焊接的方式连接在环形板(M401)的上表面，连接处是焊缝II(M602)。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，其特征在于：所述楼板(2)内部支出有楼板纵筋(201)；
所述楼板(2)的端部设置有凹槽(202)；所述凹槽(202)能够容纳所述端板(101)；
当相邻的两个所述楼板(2)上的楼板纵筋(201)相对时，两个所述楼板(2)通过套筒(4)对接。
7.根据权利要求1所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，其特征在于：所述钢梁(1)为工字型梁，包括上翼缘(102)、腹板(103)和下翼缘(104)；
所述上翼缘(102)上设有若干个连接孔II；所述连接孔II与所述楼板(2)的预留孔相对应；
所述腹板(103)连接所述上翼缘(102)和所述下翼缘(104)之间。
8.根据权利要求1所述的一种可拆卸式钢管混凝土柱-钢梁-楼板组合体，其特征在于：所述端板(101)的外壁与所述钢管(6)的外壁相适配。
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