CN110106985A - 一种预制装配式src柱-钢梁十字形组合节点 - Google Patents

Abstract

本发明的预制装配式SRC柱‑钢梁十字形组合节点，涉及工程建筑领域，由预制组合柱1、预制组合节点2、预制连接件3、预制工字型钢梁4构成。上下两个预制组合柱1的端板与盖板通过螺栓连接，然后用预制连接件3一端通过螺栓6连接夹住预制工字型钢梁4，另一端以同样的方式夹住预制组合节点2的十字型肋板2‑2其中一个肋板。最后为了增强整体性，将预制组合节点2的盖板2‑1的悬臂段与预制工字型钢梁4的翼缘也通过螺栓5连接起来。采用本发明的预制装配式SRC柱‑钢梁十字性组合节点，可以大大提高工作效率，缩短工期，避免现场浇筑与焊接带来的不利影响。同时，也可以实现“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的抗震设计原则。

Description

一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点

技术领域

本发明涉及工程建筑领域，尤其涉及一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点。

背景技术

随着建筑产业现代化的快速发展，预制装配式结构在住宅建筑中的应用逐步加大。相比于传统的混凝土结构，采用预制装配式结构，不仅具有更优良的可持续性、稳定性和抗震性，而且由于都是在事先在工厂预制，在现场只需要拼装即可，大大缩短了工期。所以预制装配式结构一经推出，就成为国内外应用与研究的热点。

目前，大多数预制装配式梁柱十字形组合节点基本分为两种方法。其一，预制浇筑钢筋混凝土柱，并在连接梁处四周预留一定长度的钢筋，然后预制浇筑钢筋混凝土梁也预留一定长度的钢筋。最后，梁柱预留钢筋套筒连接或其他高强度的连接，在浇筑混凝土养护一定强度，使其梁柱成为整体。其二，采用预制钢管混凝土柱，然后，预制梁可以采用钢梁或者钢筋混凝土柱（但要在连接处预埋铁块），最后在梁柱连接处采用焊接或焊接与螺栓结合方式。这两种方法都在一定问题，第一种节点处采用钢筋加强连接并浇筑混凝土的方式，首先，现场浇筑混凝土使施工进度减慢，不符合装配式快捷施工的特点。其次，梁柱采用同等强度钢筋混凝土结构且节点仅仅依靠加强钢筋连接的方式，明显不符合“强柱弱梁”和“强节点弱构件”的抗震设计原则。第二种节点处采用焊接或焊接和螺丝结合的方式，此种方式都存在焊接工艺，这不仅会大大延长工期与费用，而且焊接易产生焊接残余应力，对结构的稳定性有不利的影响。

因此，需要研发一种结构合理、施工快捷方便、有良好抗震性能的预制装配式梁柱十字形组合节点。

发明内容

本发明目的就是为了弥补现有技术存在的缺陷，提供一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，解决现有预制装配式梁柱十字形组合节点存在的施工困难耗时、抗震性能不佳的问题。

本发明技术方案如下：一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于：包括分别位于上方和下方的预制组合柱，位于所述上方的预制组合柱和下方的预制组合柱中间的预制组合节点，以及位于所述预制组合节点的前后左右四个方向的预制连接件和预制工字型钢梁；所述上方和下方的预制组合柱均包括端板、竖立的H型型钢和钢筋混泥土柱，所述H型型钢的一端固定连接在所述端板的中部，所述钢筋混泥土柱浇筑在所述端板上并包裹所述H型型钢；所述预制组合节点包括正对的分别位于上方和下方的盖板，以及卧倒置于所述上方的盖板和下方的盖板中间的十字型肋板，所述十字型肋板的顶端与所述上方的盖板固定连接，所述十字型肋板的底端与所述下方的盖板固定连接，所述上方和下方的盖板均包括位于前后左右四个方向的端部上的悬臂部；所述上方的预制组合柱的端板的底面可贴合在所述上方的盖板的顶面并可通过固定件将所述上方的预制组合柱的端板与所述上方的盖板固定连接，所述下方的预制组合柱的端板的顶面可贴合在所述下方的盖板的底面并可通过固定件将所述下方的预制组合柱的端板与所述下方的盖板固定连接；所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的一端可分别夹设在相应的所述上方和下方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部之间，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的上梁板的顶面贴合在所述上方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部的底面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的上梁板与所述上方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的下梁板的底面贴合在所述下方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部的顶面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的下梁板与所述下方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件可分别与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的中间梁板和所述十字型肋板的前后左右四个方向的肋板固定连接以将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁与所述十字型肋板进行连接。

进一步，所述H型型钢的一端通过焊接固定连接在所述端板的中部。

进一步，所述H型型钢的横截面的最大的长宽构成的矩形面积大于或等于所述钢筋混泥土柱的横截面面积的15%。

进一步，所述十字型肋板的顶端通过焊接与所述上方的盖板固定连接，所述十字型肋板的底端通过焊接与所述下方的盖板固定连接。

进一步，所述上方的盖板的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡，所述下方的盖板的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡。

进一步，所述上方和下方的盖板的悬臂部的长度不得小于所述上方和下方的盖板的长度的1/3，所述上方和下方的盖板的悬臂部的宽度不得小于所述上方和下方的盖板的宽度的1/3。

进一步，所述上方的预制组合柱的端板与所述上方的盖板通过高强螺栓固定连接，所述下方的预制组合柱的端板与所述下方的盖板通过高强螺栓固定连接。

进一步，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的上梁板与所述上方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的下梁板与所述下方的盖板的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓分别固定连接。

进一步，所述前后左右四个方向的预制连接件均包括竖立的两块槽钢，所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢分别位于相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的中间梁板和所述十字型肋板的前后左右四个方向的肋板的两侧，并且所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的中间槽板的一端将相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的中间梁板夹住并使用普通螺栓将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的中间槽板和所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的中间梁板固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的中间槽板的另一端将相应的所述十字型肋板的前后左右四个方向的肋板夹住并使用普通螺栓将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的中间槽板和所述十字型肋板的前后左右四个方向的肋板固定连接。

进一步，所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的两侧槽板的宽度不小于所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的上梁板和下梁板的宽度1/2，所述前后左右四个方向的预制连接件的两块槽钢的高度均与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁的中间梁板的高度相同。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明中，上下柱采用SRC柱，即内插型钢钢骨的钢筋混凝土柱，首先，相比于普通的钢筋混凝土柱，其承载力大大提高 ；其次，相比于钢管混凝土柱，由于SRC柱外包混凝土其抗锈蚀能力更优；同时，钢梁采用工字形梁，其满足了“强柱弱梁”的抗震设计原则，抗震性能好。

（2）本发明中，采用节点与柱分开独立预制并采用螺栓连接，同时，节点采用加肋板的钢制结构，不仅减小结构自身的重量，由于节点是独立预制的，所以还可以根据实际情况，便于适当对节点进行加强设计，也有利于后期节点维修加固；此外，柱与节点之间的螺栓增强结构的抗剪能力。

（3）本发明中，节点的盖板四周设置了外伸的圆弧过渡悬臂端，在模拟地震作用中，可以将节点的塑性铰外移至悬臂端与钢梁翼缘连接处而使节点核心区无明显变形，满足了“强节点弱构件，塑性铰外移”的抗震设计原则。

(4) 本发明中，钢梁不仅采用高强螺栓与节点模块的盖板连接，还与节点模块的肋板连接，增加了梁柱节点的整体性，而且，连接件的腿在节点模块中也充当肋板的作用，又进一步增强了节点的承载力；此外，由于与节点肋板相连的连接件是采用普通螺栓连接钢梁，所以钢梁与节点核心区的连接强度不如钢梁与节点悬臂端的连接强度，这样会导致即使梁破坏，也不会对节点核心区有很大的影响，从而柱子不倒塌，减少了破坏时的危险程度。

附图说明

图1为本发明的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点的爆炸图。

图2为本发明的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点装配后的俯视图。

图3为本发明的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点装配后的侧视图。

其中，1：预制组合柱；1-1：钢筋混泥土柱；1-2：H型型钢；1-3：端板；2：预制组合节点；2-1：盖板；2-2：十字型肋板；3：预制连接件；4：预制工字型钢梁；5：高强螺栓；6：普通螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作出简要说明。

如图1-3所示，一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，包括分别位于上方和下方的预制组合柱1，位于所述上方的预制组合柱1和下方的预制组合柱1中间的预制组合节点2，以及位于所述预制组合节点2的前后左右四个方向的预制连接件3和预制工字型钢梁4；所述上方和下方的预制组合柱1均包括端板1-3、竖立的H型型钢1-2和钢筋混泥土柱1-1，所述H型型钢1-2的一端固定连接在所述端板1-3的中部，所述钢筋混泥土柱1-1浇筑在所述端板1-3上并包裹所述H型型钢1-2；所述预制组合节点2包括正对的分别位于上方和下方的盖板2-1，以及卧倒置于所述上方的盖板2-1和下方的盖板2-1中间的十字型肋板2-2，所述十字型肋板2-2的顶端与所述上方的盖板2-1固定连接，所述十字型肋板2-2的底端与所述下方的盖板2-1固定连接，所述上方和下方的盖板2-1均包括位于前后左右四个方向的端部上的悬臂部；所述上方的预制组合柱1的端板1-3的底面可贴合在所述上方的盖板2-1的顶面并可通过固定件将所述上方的预制组合柱1的端板1-3与所述上方的盖板2-1固定连接，所述下方的预制组合柱1的端板1-3的顶面可贴合在所述下方的盖板2-1的底面并可通过固定件将所述下方的预制组合柱1的端板1-3与所述下方的盖板2-1固定连接；所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的一端可分别夹设在相应的所述上方和下方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部之间，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的上梁板的顶面贴合在所述上方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部的底面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的上梁板与所述上方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的下梁板的底面贴合在所述下方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部的顶面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的下梁板与所述下方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件3可分别与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的中间梁板和所述十字型肋板2-2的前后左右四个方向的肋板固定连接以将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4与所述十字型肋板2-2进行连接。

优选的，所述H型型钢1-2的一端通过焊接固定连接在所述端板1-3的中部。

为了提高预制组合柱1的强度，所述H型型钢1-2的横截面的最大的长宽构成的矩形面积大于或等于所述钢筋混泥土柱1-1的横截面面积的15%。

优选的，所述十字型肋板2-2的顶端通过焊接与所述上方的盖板2-1固定连接，所述十字型肋板2-2的底端通过焊接与所述下方的盖板2-1固定连接。

为了提高组合节点的抗震性能，所述上方的盖板2-1的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡，所述下方的盖板2-1的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡。

为了提高盖板2-1与预制工字型钢梁4的连接强度，所述上方和下方的盖板2-1的悬臂部的长度不得小于所述上方和下方的盖板2-1的长度的1/3，所述上方和下方的盖板2-1的悬臂部的宽度不得小于所述上方和下方的盖板2-1的宽度的1/3。

优选的，所述上方的预制组合柱1的端板1-3与所述上方的盖板2-1通过高强螺栓5固定连接，所述下方的预制组合柱1的端板1-3与所述下方的盖板2-1通过高强螺栓5固定连接。

优选的，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的上梁板与所述上方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓5分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的下梁板与所述下方的盖板2-1的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓5分别固定连接。

优选的，所述前后左右四个方向的预制连接件3均包括竖立的两块槽钢，所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢分别位于相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的中间梁板和所述十字型肋板2-2的前后左右四个方向的肋板的两侧，并且所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的中间槽板的一端将相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的中间梁板夹住并使用普通螺栓6将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的中间槽板和所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的中间梁板固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的中间槽板的另一端将相应的所述十字型肋板2-2的前后左右四个方向的肋板夹住并使用普通螺栓6将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的中间槽板和所述十字型肋板2-2的前后左右四个方向的肋板固定连接。

优选的，所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的两侧槽板的宽度不小于所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的上梁板和下梁板的宽度1/2，所述前后左右四个方向的预制连接件3的两块槽钢的高度均与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁4的中间梁板的高度相同。

上述预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点的施工方法如下：先将H型钢1-2焊接固定在端板1-3的中部，接着下钢筋笼支模板，最后浇筑钢筋混泥土柱1-1，端板1-3要预留螺栓孔洞，要求H型钢1-2最大的长宽构成的矩形面积不得小于钢筋混泥土柱1-1截面面积的15%，完成上下预制组合柱1的预制工程。然后上下盖板2-1之间焊接十字型肋板2-2并使其中心线与上下盖板2-1的中心线重合。另外，十字型肋板2-2的最外端离端板1-3边缘的距离不得大于10mm，并且在十字型肋板2-2和盖板2-1相应位置预留螺栓孔洞（孔洞边距至少为螺栓直径的2倍，间距至少为螺栓直径4倍）。此外，盖板2-1的悬臂段两侧要用圆弧过渡，且悬臂段外伸长度和宽度分别不得小于盖板2-1长度和宽度的1/3。这样就完成中间节点模块的预制工程。接着，用螺栓将上下两个预制组合柱1的端板1-3与预制组合节点2的盖板2-1连接，构成“组合上柱-节点-组合下柱”的结构。最后，用连接件3（两个槽钢）一端通过螺栓连接夹住预制工字型钢梁4，另一端以同样的方式夹住预制组合节点2的十字型肋板2-2其中一个肋板，此外，两个槽钢顺着长度方向两边对称预留螺栓孔洞（孔洞边距至少为螺栓直径的2倍，间距至少为螺栓直径4倍）。同时，槽钢的两侧槽板的宽度不小于预制工字型钢梁4的上梁板和下梁板的宽度1/2，高度应与预制工字型钢梁4的中间梁板的高度一致。紧接着，将预制组合节点2的盖板2-1的悬臂段与预制工字型钢梁4的上下梁板也通过螺栓连接起来。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于：包括分别位于上方和下方的预制组合柱（1），位于所述上方的预制组合柱（1）和下方的预制组合柱（1）中间的预制组合节点（2），以及位于所述预制组合节点（2）的前后左右四个方向的预制连接件（3）和预制工字型钢梁（4）；所述上方和下方的预制组合柱（1）均包括端板（1-3）、竖立的H型型钢（1-2）和钢筋混泥土柱（1-1），所述H型型钢（1-2）的一端固定连接在所述端板（1-3）的中部，所述钢筋混泥土柱（1-1）浇筑在所述端板（1-3）上并包裹所述H型型钢（1-2）；所述预制组合节点（2）包括正对的分别位于上方和下方的盖板（2-1），以及卧倒置于所述上方的盖板（2-1）和下方的盖板（2-1）中间的十字型肋板（2-2），所述十字型肋板（2-2）的顶端与所述上方的盖板（2-1）固定连接，所述十字型肋板（2-2）的底端与所述下方的盖板（2-1）固定连接，所述上方和下方的盖板（2-1）均包括位于前后左右四个方向的端部上的悬臂部；所述上方的预制组合柱（1）的端板（1-3）的底面可贴合在所述上方的盖板（2-1）的顶面并可通过固定件将所述上方的预制组合柱（1）的端板（1-3）与所述上方的盖板（2-1）固定连接，所述下方的预制组合柱（1）的端板（1-3）的顶面可贴合在所述下方的盖板（2-1）的底面并可通过固定件将所述下方的预制组合柱（1）的端板（1-3）与所述下方的盖板（2-1）固定连接；所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的一端可分别夹设在相应的所述上方和下方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部之间，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的上梁板的顶面贴合在所述上方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部的底面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的上梁板与所述上方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的下梁板的底面贴合在所述下方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部的顶面并可通过固定件将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的下梁板与所述下方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）可分别与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的中间梁板和所述十字型肋板（2-2）的前后左右四个方向的肋板固定连接以将所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）与所述十字型肋板（2-2）进行连接。

2.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述H型型钢（1-2）的一端通过焊接固定连接在所述端板（1-3）的中部。

3.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述H型型钢（1-2）的横截面的最大的长宽构成的矩形面积大于或等于所述钢筋混泥土柱（1-1）的横截面面积的15%。

4.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述十字型肋板（2-2）的顶端通过焊接与所述上方的盖板（2-1）固定连接，所述十字型肋板（2-2）的底端通过焊接与所述下方的盖板（2-1）固定连接。

5.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述上方的盖板（2-1）的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡，所述下方的盖板（2-1）的相邻悬臂部之间通过圆弧过渡。

6.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述上方和下方的盖板（2-1）的悬臂部的长度不得小于所述上方和下方的盖板（2-1）的长度的1/3，所述上方和下方的盖板（2-1）的悬臂部的宽度不得小于所述上方和下方的盖板（2-1）的宽度的1/3。

7.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述上方的预制组合柱（1）的端板（1-3）与所述上方的盖板（2-1）通过高强螺栓（5）固定连接，所述下方的预制组合柱（1）的端板（1-3）与所述下方的盖板（2-1）通过高强螺栓（5）固定连接。

8.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的上梁板与所述上方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓（5）分别固定连接，所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的下梁板与所述下方的盖板（2-1）的前后左右四个方向的悬臂部通过高强螺栓（5）分别固定连接。

9.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）均包括竖立的两块槽钢，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢分别位于相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的中间梁板和所述十字型肋板（2-2）的前后左右四个方向的肋板的两侧，并且所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的中间槽板的一端将相应的所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的中间梁板夹住并使用普通螺栓（6）将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的中间槽板和所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的中间梁板固定连接，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的中间槽板的另一端将相应的所述十字型肋板（2-2）的前后左右四个方向的肋板夹住并使用普通螺栓（6）将相应的所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的中间槽板和所述十字型肋板（2-2）的前后左右四个方向的肋板固定连接。

10.根据权利要求1所述的预制装配式SRC柱-钢梁十字形组合节点，其特征在于，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的两侧槽板的宽度不小于所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的上梁板和下梁板的宽度1/2，所述前后左右四个方向的预制连接件（3）的两块槽钢的高度均与所述前后左右四个方向的预制工字型钢梁（4）的中间梁板的高度相同。