CN110359579A - 一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点及方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点及方法，包括下部混凝土柱和位于下部混凝土柱上的上部钢柱，所述下部混凝土柱和上部钢柱的水平截面相同，所述下部混凝土柱的柱头处外侧壁为由钢板预制成的箱形钢制埋件，箱形钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板连接，用以上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位，所述下部混凝土柱与上部钢柱的柱体通过外贴钢板连接，外贴钢板连接完成后，在所述上部钢柱内浇灌微膨胀混凝土，浇灌高度范围内有自下部混凝土柱向上延伸的纵筋，节点连接区形成钢管混凝土柱。
Description
技术领域
本发明涉及柱的连接结构，具体涉及一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点及方法。
背景技术
在各种结构体系中，当结构下部楼层采用型钢混凝土柱，上部楼层采用钢柱时，在此两种结构类型间应设置结构过渡层，结构过渡层内的型钢翼缘应设置栓钉，过渡层中型钢应按上部钢柱截面配置，且向下一层延伸至梁下部不小于两倍柱型钢截面高度处；过渡层柱的箍筋应按下部型钢混凝土柱箍筋加密区的规定配置并沿柱全高加密，过渡层柱相对于下部型钢混凝土柱的截面刚度比值需满足规范要求，由型钢混凝土柱与钢柱的过渡层连接构造可知：实现钢柱与混凝土柱的刚性连接要求较高，存在如下缺点：
1.与钢柱连接的下部楼层采用型钢混凝土柱，且此两种结构类型间需设置结构过渡层，该节点主要适用于层概念清晰的多、高层民用建筑钢结构，在错层、大开间、层概念不清晰的工业建筑中使用有很大的局限性。
2.为满足混凝土柱对钢柱外包厚度的构造要求，上部的钢柱截面相对于下部的混凝土柱，截面有较大幅度的减小，当钢柱承受的荷载较大时，由于钢柱截面大小的受限，也就导致了该刚性连接节点的局限性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，不需要下部的混凝土柱为上部钢柱贯通的型钢混凝土柱，实现上部钢柱与下部的混凝土柱刚性连接的情况下，上部的钢柱截面不需要减小，拓展该节点的使用范围，本发明的技术方案如下：
作为本发明的第一方面，提供一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，包括下部混凝土柱和位于下部混凝土柱上的上部钢柱，所述下部混凝土柱和上部钢柱的水平截面相同，所述下部混凝土柱的柱头处外侧壁为由钢板预制成的箱形钢制埋件，箱形钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板连接，用以上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位，所述下部混凝土柱与上部钢柱的柱体通过外贴钢板连接，所述下部混凝土柱中预埋有多根向上延伸至上部钢柱底部的纵筋，所述上部钢柱底部浇灌有微膨胀混凝土，用以在下部混凝土柱与上部钢柱连接处形成钢管混凝土柱。
该连接节点通过外贴钢板，内部浇灌混凝土的构造，保证了节点连接区的承载力大于上、下被连接构件的承载力，实现了节点的刚性连接。
进一步地，所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板通过耳板拼接板及安装螺栓连接。
进一步地，所述下部混凝土柱与上部钢柱为水平截面相同且都为矩形。
进一步地，所述钢制埋件为由两块第一长边钢板和两块第一短边钢板拼接形成的矩形埋件，所述上部钢柱由两块第二长边钢板和两块第二短边钢板拼接形成且水平截面与矩形埋件相同的矩形上部钢柱；所述上部钢柱的第二长边钢板分别与所述矩形埋件对应的第一长边钢板竖直相对并通过外贴钢板紧固连接，所述上部钢柱的第二短边钢板分别与所述矩形埋件对应的第一短边钢板竖直相对并通过外贴钢板紧固连接。
进一步地，所述第一耳板为第一短边钢板两端沿宽度方向外延形成，所述第二耳板为所述第二短边钢板两端沿宽度方向外延形成，所述第二耳板与第一耳板通过耳板拼接板以及配套安装螺栓连接。
进一步地，所述上部钢柱内侧壁上设置有多个加劲肋。
进一步地，箱型钢制埋件通过埋件锚筋连接于下部混凝土柱柱头上。
作为本发明的第二方面，提供一种钢柱与混凝土柱的刚性连接方法，所述方法包括，
施作下部混凝土柱和上部钢柱，其中，所述下部混凝土柱和上部钢柱的水平截面相同，所述下部混凝土柱的柱头处侧壁为由钢板围成的钢制埋件，所述钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述下部混凝土柱中还预埋有多根向上延伸的的纵筋；
将上部钢柱放置到下部混凝土柱上，使所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板连接，实现上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位；
上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位完成后，将下部混凝土柱与上部钢柱的柱体通过外贴钢板连接；
外贴钢板连接完成后，在上部钢柱底部浇灌微膨胀混凝土，从而在下部混凝土柱与上部钢柱连接处形成钢管混凝土柱。
本发明具有以下有益效果：
1、不需要下部的混凝土柱为上部钢柱贯通的型钢混凝土柱，在错层、大开间、层概念不明确的工业建筑中有更强的适用性。
2、实现上部钢柱与下部的混凝土柱刚性连接的情况下，上部的钢柱截面不需要减小，拓展该节点的使用范围。
3、连接节点通过混凝土柱头钢制埋件的构造，连接耳板的设置，方便了现场的安装定位，可实现较高的连接精度，根据现场反馈可操作性强。
4、节点通过外贴钢板，内部浇灌混凝土的构造，保证了节点连接区的承载力大于上、下被连接构件的承载力，实现了节点的刚性连接。
附图说明
图1为本发明实施例提供的钢柱与混凝土柱的刚性连接构造的结构图；
图2为本发明实施例提供的A-A剖面图；
图3为本发明实施例提供的B-B剖面图；
图4为本发明实施例提供的C-C剖面图；
图5为本发明实施例提供的D-D剖面图；
附图标记说明：1、上部钢柱，2、下部混凝土柱，3、第一短边钢板，4、第一长边钢板，5、耳板拼接板，6、外贴钢板，7、微膨胀混凝土，8、纵筋，9、埋件锚筋，10、混凝土柱箍筋，11、加劲肋，12、安装螺栓，13、第二短边钢板、14、第二长边钢板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-5所示，作为本发明的第一实施例，提供一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，包括下部混凝土柱2和位于下部混凝土柱2上的上部钢柱1，所述下部混凝土柱2和上部钢柱1的水平截面相同，所述下部混凝土柱2的柱头处侧壁为由钢板围成的钢制埋件，所述钢制埋件通过埋件锚筋9连接于下部混凝土柱2的柱头上，所述下部混凝土中还预埋有混凝土柱箍筋10，所述钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱1外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述上部钢柱1上的第二耳板与下部混凝土柱2上对应的第一耳板连接，用以上部钢柱1与下部混凝土柱2的安装定位，所述下部混凝土柱2与上部钢柱1的柱体通过外贴钢板6连接，所述下部混凝土柱2中预埋有多根向上延伸至上部钢柱1底部的纵筋8，所述上部钢柱1底部浇灌有微膨胀混凝土7，用以在下部混凝土柱2与上部钢柱1连接处形成钢管混凝土柱，所述纵筋8延伸至上部钢柱1中的长度和微膨胀混凝土7浇灌高度满足在连接处形成钢管混凝土柱即可。
其中，所述下部混凝土柱2与上部钢柱1为水平截面相同且都为矩形
其中，所述上部钢柱1上的第二耳板与下部混凝土柱2上对应的第一耳板通过耳板拼接板5及配套安装螺栓12连接。
其中，所述上部钢柱1内侧壁上按构造要求设加有多个加劲肋11。
优选地，所述钢制埋件为由两块第一长边钢板4和两块第一短边钢板3拼接形成的矩形埋件，所述上部钢柱1由两块第二长边钢板14和两块第二短边钢板13拼接形成且水平截面与矩形埋件相同的矩形上部钢柱1，即第一长边钢板4与第二长边钢板14的水平长度相同，第一短边钢板3和第二短边钢板13的水平长度相同；所述上部钢柱1的第二长边钢板14分别与所述矩形埋件对应的第一长边钢板4竖直相对并通过外贴钢板6紧固连接，所述上部钢柱1的第二短边钢板13分别与所述矩形埋件对应的第一短边钢板3竖直相对并通过外贴钢板6紧固连接，如图1所示，所述外贴钢板6上部分连接于上部钢柱1，下部分连接于下部混凝土柱2上，通过外贴钢板6将上部钢柱1与下部混凝土柱2连接。
优选地，所述第一耳板为第一短边钢板3两端沿宽度方向外延形成，所述第二耳板为所述第二短边钢板13两端沿宽度方向外延形成，所述第一耳板和第二耳板上均开设有多个螺孔，所述结构还包括耳板拼接板5，所述耳板拼接板5上也开设有与所述第一耳板和第二耳板数量及位置对应的多个螺孔，通过耳板拼接板5连接第一耳板和第二耳板拼接并通过配套安装螺栓12紧固。
作为本发明的第二实施例，提供一种钢柱与混凝土柱的刚性连接方法，所述方法包括，
施作下部混凝土柱2和上部钢柱1，其中，所述下部混凝土柱2和上部钢柱1的水平截面相同，所述下部混凝土柱2的柱头处侧壁为由钢板围成的钢制埋件，所述钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱1外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述下部混凝土柱2中还预埋有多根向上延伸的的纵筋8；
将上部钢柱1放置到下部混凝土柱2上，使所述上部钢柱1上的第二耳板与下部混凝土柱2上对应的第一耳板连接，实现上部钢柱1与下部混凝土柱2的安装定位；
上部钢柱1与下部混凝土柱2的安装定位完成后，将下部混凝土柱2与上部钢柱1的柱体通过外贴钢板6连接；
外贴钢板6连接完成后，在上部钢柱1底部浇灌微膨胀混凝土7，从而在下部混凝土柱2与上部钢柱1连接处形成钢管混凝土柱。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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之内。
Claims (8)
1.一种钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，包括下部混凝土柱和位于下部混凝土柱上的上部钢柱，所述下部混凝土柱和上部钢柱的水平截面相同，所述下部混凝土柱的柱头处外侧壁为由钢板预制成的箱形钢制埋件，箱形钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板连接，用以上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位，所述下部混凝土柱与上部钢柱的柱体通过外贴钢板连接，所述下部混凝土柱中预埋有多根向上延伸至上部钢柱底部的纵筋，所述上部钢柱底部浇灌有微膨胀混凝土，用以在下部混凝土柱与上部钢柱连接处形成钢管混凝土柱。
2.根据权利要求1所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板通过耳板拼接板及安装螺栓连接。
3.根据权利要求1所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述下部混凝土柱与上部钢柱为水平截面相同且都为矩形。
4.根据权利要求3所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述钢制埋件为由两块第一长边钢板和两块第一短边钢板拼接形成的矩形埋件，所述上部钢柱由两块第二长边钢板和两块第二短边钢板拼接形成且水平截面与矩形埋件相同的矩形上部钢柱；所述上部钢柱的第二长边钢板分别与所述矩形埋件对应的第一长边钢板竖直相对并通过外贴钢板紧固连接，所述上部钢柱的第二短边钢板分别与所述矩形埋件对应的第一短边钢板竖直相对并通过外贴钢板紧固连接。
5.根据权利要求4所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述第一耳板为第一短边钢板两端沿宽度方向外延形成，所述第二耳板为所述第二短边钢板两端沿宽度方向外延形成，所述第二耳板与第一耳板通过耳板拼接板以及配套安装螺栓连接。
6.根据权利要求1所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述上部钢柱内侧壁上设置有多个加劲肋。
7.根据权利要求1所述的钢柱与混凝土柱的刚性连接节点，其特征在于，所述钢制埋件通过埋件锚筋连接于下部混凝土柱柱头上。
8.一种钢柱与混凝土柱的刚性连接方法，其特征在于，所述方法包括，
施作下部混凝土柱和上部钢柱，其中，所述下部混凝土柱和上部钢柱的水平截面相同，所述下部混凝土柱的柱头处侧壁为由钢板预制成的箱形钢制埋件，箱形钢制埋件外侧壁具有多个第一耳板，所述上部钢柱外侧壁具有与第一耳板数量及位置相匹配的第二耳板，所述下部混凝土柱中还预埋有多根向上延伸的的纵筋；
将上部钢柱放置到下部混凝土柱上，使所述上部钢柱上的第二耳板与下部混凝土柱上对应的第一耳板连接，实现上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位；
上部钢柱与下部混凝土柱的安装定位完成后，将下部混凝土柱与上部钢柱的柱体通过外贴钢板连接；
外贴钢板连接完成后，在上部钢柱底部浇灌微膨胀混凝土，从而在下部混凝土柱与上部钢柱连接处形成钢管混凝土柱。
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