CN110552462B - 一种柱及其与外部梁的连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种柱，包括四个角部钢管，相邻角部钢管之间设置有侧板，其特征在于，相邻所述角部钢管上设置有中间拉结结构，所述中间拉结结构用于连接外部第二梁的第二梁下缘翼。优选地，中间拉结结构包括：设置于所述相邻角部钢管上的第一竖向拉结板、第二竖向拉结板以及中间外隔板，所述中间外隔板的两端分别连接所述第一竖向拉结板和第二竖向拉结板。此外，本发明还提供了一种柱与梁的连接方式。本发明的特点在于，能够有效地把外部第二梁的水平力，通过梁柱节点，向柱的另一侧进行传递，有助于柱的两侧外部梁的水平受力平衡，有效减少内隔板数量，从而避免内隔板间距太密，影响柱内混凝土浇筑的密实度。

Description

一种柱及其与外部梁的连接方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域的一种柱及其与外部梁的连接方法，尤其是采用角部钢管的柱。

背景技术

传统的结构柱为混凝土框架柱，或钢管混凝土柱，其中，混凝土是最常见的填充料。混凝土框架柱，施工现场搭设大量的脚手架工程作为模板系统，并且每一模板结构都是独立形成，仅在混凝土浇筑阶段起作用，造成大量的人力物力浪费；钢管混凝土柱，《钢管混凝土结构技术规范》、《钢结构设计规范》等国家标准规范对钢管混凝土技术的钢管部分提出比较高的要求。鉴于这些规范的限制，如果做钢管混凝土柱，用钢量偏大，其它条件也更为严格，从而整个结构的经济性并不好。

有鉴于此，本专利发明人提出了包含四个角部钢管21和侧板的柱100，如图1A或图1B所示，是此种柱100与第一梁61、第二梁62的连接示意图。特别是在一些优选的技术方案中，可以设置上横隔板11、下横隔板12，用于在水平方向穿透柱100传递力并保持力的平衡。示例性地，对于第一梁61，其第一梁上缘翼611与上横隔板11相齐平，其第二梁下缘翼612与下横隔板12相齐平，第一梁61与柱100可以采用焊接和/或栓接方式进行连接，此时第一梁上缘翼611/第一梁下缘翼612的力可以顺利通过上横隔板11/下横隔板12在水平方向穿透柱100进行传递，从而保持柱100在第一梁61长度方向上的左右对称和受力均衡。同样示例性地，对于第二梁62，其第二梁上缘翼621与上横隔板11相齐平，但是其第二梁下缘翼622处于较高位置而不与下横隔板12相齐平。此时，仅有第二梁上缘翼621的力可以顺利通过上横隔板11在水平方向上穿透柱100进行传递；然而第二梁下缘翼622的力却直接作用在柱100的外侧壁上，无法在水平方向上穿透柱100进行传递。图1B中的柱100与图1A中的柱100是相似的，也面临着基本相同的技术问题。如何改善第二梁下缘翼622的水平方向的力的传递，成为一个需要实际解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种柱，以解决背景技术中存在的如何改善第二梁下缘翼的水平方向的力的传递的问题。

本发明提出一种柱，包括四个角部钢管，相邻角部钢管之间设置有侧板，其特征在于，相邻所述角部钢管上设置有中间拉结结构，所述中间拉结结构用于连接外部第二梁的第二梁下缘翼。

在某些优选的实施例中，所述中间拉结结构包括：设置于所述相邻角部钢管上的第一竖向拉结板、第二竖向拉结板以及中间外隔板，所述中间外隔板的两端分别连接所述第一竖向拉结板和第二竖向拉结板。

在某些优选的实施例中，还包括有上横隔板和/或下横隔板，至少部分所述上横隔板和/或所述下横隔板可覆盖所述柱的至少部分角部钢管，并且所述上横隔板和/或下横隔板不全部覆盖柱状区域，其中，柱状区域是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管共同围出的区域。

在某些优选的实施例中，所述上横隔板不覆盖所述柱的角部钢管，所述下横隔板覆盖所述柱的角部钢管。

在某些优选的实施例中，还包括有上横隔板和/或下横隔板，所述上横隔板和/或下横隔板均不覆盖所述柱的角部钢管，并且所述上横隔板和/或下横隔板均不全部覆盖所述柱状区域，其中，柱状区域是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管共同围出的区域。

在某些优选的实施例中，在所述柱与外部第一梁的交界处，第一梁上翼缘与上横隔板齐平，第一梁下翼缘与下横隔板齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱和外部第一梁进行连接。

在某些优选的实施例中，在所述柱与外部第二梁的交界处，第二梁上翼缘与上横隔板齐平，第二梁下翼缘与所述中间外隔板齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱和外部第二梁进行连接。

在某些优选的实施例中，所述角部钢管与所述侧板焊接连接。

在某些优选的实施例中，所述柱还包括横向拉结板，所述横向拉结板的两端分别设置在对角的所述角部钢管上。

本发明还提供了一种柱与梁的连接方法，包括如下步骤：

S1，在所述柱的布置四个角部钢管；

S2，在相邻所述角部钢管之间设置侧板；

S3，设置上横隔板和/或下横隔板；

S4，相邻所述角部钢管上设置有中间拉结结构，在所述柱与外部第二梁的交界处，第二梁上翼缘与上横隔板齐平，第二梁下翼缘与中间拉结结构齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱和外部第二梁进行连接。

在某些优选的实施例中，在步骤S4之前或之后，还包括如下步骤S5：

S5，在所述柱与外部第一梁的交界处，第一梁上翼缘与上横隔板齐平，第一梁下翼缘与下横隔板齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱和外部第一梁进行连接。

在某些优选的实施例中，所述中间拉结结构包括：设置于所述相邻角部钢管上的第一竖向拉结板、第二竖向拉结板以及中间外隔板，所述中间外隔板的两端分别连接所述第一竖向拉结板和第二竖向拉结板。

在某些优选的实施例中，在步骤S3中：至少部分所述上横隔板和/或所述下横隔板可覆盖所述柱的至少部分角部钢管，并且所述上横隔板和/或下横隔板不全部覆盖柱状区域，其中，柱状区域是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管共同围出的区域。

在某些优选的实施例中，所述上横隔板不覆盖所述柱的角部钢管，所述下横隔板覆盖所述柱的角部钢管。

在某些优选的实施例中，在步骤S3中：所述上横隔板和/或下横隔板均不覆盖所述柱的角部钢管，并且所述上横隔板和/或下横隔板均不全部覆盖所述柱状区域，其中，柱状区域是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管共同围出的区域。

在某些优选的实施例中，还包括如下步骤S6：设置横向拉结板，所述横向拉结板的两端分别设置在对角的所述角部钢管上，其中，步骤S6可以在S1和S4之间的任何时点予以实施。

与现有技术相比，本发明的有益效果很多，只需实现其中一个或多个，便能体现本发明之意图：有效地把外部第二梁的水平力，通过梁柱节点，向柱的另一侧进行传递，有助于柱的两侧外部梁的水平受力平衡；可以对外部第二梁的厚度进行任意设置，而不必须为上横隔板和下横隔板之间间距；有效减少内隔板数量，从而避免内隔板间距太密，影响柱内混凝土浇筑的密实度；减少竖直方向角部钢管数量，从而减少焊接点和焊接次数，增加柱的刚度和可靠性；柱内混凝土等填充物更容易实现均匀密实；中间外隔板设置简便灵活，可以根据实际情况进行各种调整。本发明的柱及其制造方法具有诸多优点，上述优点可以同时存在，也可以部分存在，即使只具有其中部分优点，也是本发明的改进之处和意图所在。

附图说明

图1A为一种柱与梁的连接示意图；

图1B为另一种柱与梁的连接示意图；

图2A为本发明的一种优选实施例的柱；

图2B为本发明的另一种优选实施例的柱；

图3A为本发明的一种优选实施例的柱与梁的连接示意图；

图3B为本发明的另一种优选实施例的柱与梁的连接示意图；

图4为第一梁的示意图；

图5为第二梁的示意图；

图6为一种形式的上横隔板或下横隔板的立体示意图；

图7是另一种形式的上横隔板或下横隔板的立体示意图。

附图标记：100-柱；11-上横隔板；111-上横隔板孔；12-下横隔板；21-角部钢管；3-波纹侧板；4-横向拉结板；5-混凝土；52-自密实砂浆；61-外部第一梁；62-外部第二梁；611-第一梁上翼缘；612-第一梁下翼缘；621-第二梁上翼缘；622-第二梁下翼缘；71-第一螺栓；710-第一连接板；72-第二螺栓；720-第二连接板；80-中间外隔板；81-第一竖向拉结板；82-第二竖向拉结板；9-柱状区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，为了描述方便，视图中的上、下、左、右等方位都在以下具体描述过程中直接运用，用于指示图中各个部件的位置，此种方位描述并不是限制性。

如图2A所示，本发明提供了一种优选的柱100，柱100包括四个角部钢管21，每个角部钢管21均优选为矩形钢管，并可最优选为方形钢管。相邻角部钢管21之间设置有侧板，可以优选为波纹侧板3。对于角部钢管21和波纹侧板，可以采用多种连接方式，比如焊接。对于波纹侧板3的波高和波间距的设置，可以根据力学公式进行选择。如图2A所示，并结合图3A进行理解，在相邻所述角部钢管21上设置有中间拉结结构，中间拉结结构用于连接外部第二梁62的第二梁下缘翼622。对于中间拉结结构，比如在图2A所示的方式中，中间拉结结构包括：设置于相邻角部钢管21上的第一竖向拉结板81、第二竖向拉结板82以及中间外隔板80，中间外隔板80的两端分别连接第一竖向拉结板81和第二竖向拉结板82。应当注意到，中间拉结机构还可以有各种形式，比如框型结构，框型一侧固定于角部钢管21上，相当于第一竖向拉结板81，框型另一侧固定于其相邻角部钢管21上，相当于第二竖向拉结板82，框型中部相当于中间外隔板80，这显然是上述方式的直接变形，完全落入本发明意图保护的权利范围。对于图2B所示的柱100，与图2A中的柱100是类似的。必须指出，采用上述发明优选设计构思的中间拉结结构，以及此中间拉结机构的各种明显变形都是本发明意图保护的范围，不再赘述。

根据图2A、图2B、图3A、图3B所示，展现了本发明优选实施方式中的一个重要特点，即可以非常方便地加入各种类型的上横隔板11和/或下横隔板12，用于柱100与外部第一梁61和/或外部第二梁62的连接。仅作为一种举例，外部第一梁61和外部第二梁62为H形梁，需要提醒的是，其他类型的梁，比如截面矩形的中空梁等，也都是可以适用于本发明的。

在第一种优选方式中，如图2A和图3A所示，上横隔板11和下横隔板12均覆盖柱100的角部钢管21。举例而言，上横隔板11和上横隔板12均采用图7中的形式，均呈“回”字形。如图3A和图4所示，在柱100与外部第一梁61(如图4所示)的交界处，第一梁上翼缘611与上横隔板11齐平，并可采用焊接进行加强，第一梁下翼缘612与下横隔板12齐平，并可采用焊接进行加强，采用第一螺栓71把柱100侧面第一连接板710和外部第一梁61进行栓接，此处的栓接也可由焊接进行替代，在后文其他优选实施例中也可以如此操作，后文不再赘述。由此，在柱100的竖直方向上，横隔板1相当于“穿透”了一段一段上下串联连接的角部钢管21，无需受制于为浇筑混凝土而保持贯通从而不能设置横隔板1的缺点，从而外部第一梁61在与柱100连接的部位所受的力，就可以通过横隔板1把水平力传递到柱100内，从而进行了力的分担，增加了柱的承重能力和安全性能。

在第二种优选方式中，如图2B和图3B所示，上横隔板11不覆盖柱100的角部钢管21，下横隔板12覆盖柱100的角部钢管21。举例而言，上横隔板11采用图6中的形式，下横隔板12采用图7中的形式。具体而言，此时上横隔板11不覆盖柱100的角部钢管21，上横隔板11呈“缺四角回”字形，而下横隔板12覆盖所述柱100的角部钢管21，下横隔板12呈“回”字形。此种上横隔板11具有不会打断角部钢管21的特点，在此优选实施例中，“缺四角回”字形的笔画宽度大于“回”字形的笔画宽度，上横隔板11即可予以实现，“缺四角回”字形也可被视为“回”字形的一种，但是只是一种示例，并不妨碍或限制其他各种形式的上横隔板11的存在。与上述第一种优选情况类似，此种形状的上横隔板11可以同时保持水平方向的力的传递，并且不会阻断竖直方向的角部钢管21的连通，因此可以具有两种优势。此优选实施例相比于前述图2A和图3A中的具体实施方式，可以采用更少的竖直方向的角部钢管21，因为采用了“缺四角回”字形的上横隔板11，使得设置更少的角部钢管21成为可能。

在第三种优选的上横隔板11和/或下横隔板12的布置方式中(图中未示出)，上横隔板11和/或下横隔板12均不覆盖柱100的角部钢管21，并且上横隔板11和/或下横隔板12均不全部覆盖所述柱状区域9。举例而言，上横隔板11和下横隔板12均采用图6中所示的“缺四角回”字形横隔板。此种“缺四角回”字形的上横隔板11和下横隔板12均是示例性的，并不妨碍或限制其他各种形式的上横隔板11的存在。此种形状的上横隔板11、下横隔板12可以同时保持外部第一梁61的水平方向的力的传递，并且不会阻断竖直方向的角部钢管21的连通，很特别地，在此种示例中，角部钢管21可以完全不被任何上横隔板11和下横隔板12打断，因此可以保持最佳的竖直方向长度连续性。与之前相类似，此种形状的上横隔板11和下横隔板12可以在不打断角部钢管21的情形下，仍能保持水平方向的力的传递，使得柱100能够受到均衡的两侧的外部梁6的水平作用力，或者能够顺利地把水平作用力穿透柱100传递过去。

无论是对于上述第一种、第二种还是第三种优选的上横隔板11和/或下横隔板12的布置方式，均示例性地采用第一梁上缘翼611与上横隔板11齐平、第一梁下缘翼612与下横隔板12齐平的方案。但是，外部第二梁62的设置不同于第一梁61的设置。为了举例方便，第二梁上缘翼621与上横隔板11齐平，但是第二梁下缘翼622位于下横隔板12上方。此时，第二梁下翼缘622就无法直接通过下横隔板12来传递水平方向的力。为了使第二梁下缘翼622的力不直接作用在柱100的外侧壁上，并依旧能够在水平方向上穿透柱100进行传递，中间拉结结构的设置将起到关键作用。以图2A、图2B和图3A、图3B所示的方式的中间拉结结构为例，此时的第二梁下翼缘62可以向内有所缩进(如图5所示)，进而能够更好地与中间拉结结构在形状上予以配合，采用第二螺栓72把柱100侧面第二连接板720和外部第二梁62进行栓接，此处的栓接也可由焊接进行替代。对于第二梁62，此时水平力的传递过程为：第二梁下缘翼622把水平力传递给中间外隔板80，中间外隔板80把水平力分别传递给其两侧的第一竖向拉结板81和第二竖向拉结板82，第一竖向拉结板81把水平力传递给与其连接的角部钢管21，第二竖向拉结板82把水平力传递给与其连接的角部钢管22，由于两侧的角部钢管21均为柱100的刚体部分，因此就可以穿透柱100把水平力传递到柱100的另一侧，由于柱100一般两侧是对称设计外部第二梁62，因此柱100的两侧水平力就可以互相传递，进而处于水平方向力平衡状态。由于设置了中间外隔板80，就无须再设置类似于上横隔板11和下横隔板12这样的内隔板，也就无需在竖直方向打断角部钢管21，进而可以减少焊接和/或栓接的次数，也可以使柱状区域9内的混凝土更加均匀密实，对于柱100整体强度的增强具有重要意义。在此实施例中，中间外隔板80的位置是高于下横隔板12的，这并不是限制性的，在其他实施例中，对于外部第二梁62较厚的情况，也可以把中间外隔板80的位置设置地低于下横隔板12，这也是本发明意图保护的范围。在上述实施例中，第一梁61是主梁，第二梁62是次梁，但这并不是限制性的。需要说明，第一梁和第二梁的表述是为了区别不同的梁，并不必有主次之分。事实上，第一梁不存在，而仅有第二梁也是完全可行的技术方案，易言之，只有第二梁一个延伸方向也是完全可行的技术方案，也完全是本发明意图保护的范围。

在图2A或图2B中，均可对柱状区域9内浇筑第一填充料，比如混凝土5，而对四个角部钢管21内则有多种选择，比如不浇筑任何填充料，或者浇筑第二填充料，比如自密实砂浆。对于图3A中的第二填充料，可以通过上横隔板孔111和下横隔板孔进行预先浇筑，而无须在现场进行浇筑。需要指出的是，在此示例中，除了采用混凝土作为最常见的填充料类型，填充料还包括很多其他常见类型，比如高强混凝土、高强砂浆、自密实砂浆、高强灌浆料等，这些填充料也均可以在本发明的柱100中予以应用，可以替换本示例中的混凝土5。

在图2A或图2B中，此优选实施例中还采用了横向拉结板4。可以理解，第一拉结板4中的两端，分别设置对角的角部钢管21上，由此可以起到加强作用。事实上，采用了相互十字交叉的两个横向拉结板4，即十字拉结板，可以起到更好的效果。在其他实施例中(图中未示出)，相互十字交叉的两个横向拉结板4可以位于柱100的不同高度处，形成空间上不同高度的俯视十字交叉，但实际上两个第一拉结板并非处于柱100相同高度。这些都属于本发明意图保护的范围。

根据图2A、图2B、图3A、图3B，可以通过以下优选步骤，实现优选的柱100与外部第一梁61和外部第二梁62的连接过程：

S1，在柱100的布置四个角部钢管21；

S2，在相邻角部钢管21之间设置侧板；

S3，设置上横隔板11和/或下横隔板12；

S6：设置横向拉结板4，所述横向拉结板4的两端分别设置在对角的角部钢管21上；

S5，在柱100与外部第一梁61的交界处，第一梁上翼缘611与上横隔板11齐平，第一梁下翼缘612与下横隔板12齐平，采用焊接和/或栓接的方式将柱100和外部第一梁61进行连接；

S4，相邻角部钢管21上设置有上文中描述的中间拉结结构，在柱100与外部第二梁62的交界处，第二梁上翼缘621与上横隔板11齐平，第二梁下翼缘622与中间拉结结构齐平，采用焊接和/或栓接的方式将柱100和外部第二梁62进行连接。

关于上述步骤中的上横隔板11和下横隔板12的多种形式，在前文中均已有所描述，故不再赘述，此处的梁柱连接方式为优选方式，其中各个步骤的先后顺序可以根据需要进行前后调换，不受此优选实施例限制。此处指出，对于外部第一梁61的设置，并不是必要步骤，而是优选步骤，即使不存在外部第一梁的设置，而仅有外部第二梁的设置，也是本发明意图保护的范围。需要指出的是，上述S1，S2，S3，S4，S5，S6，并不代表数字小的步骤必须实施在先，这仅是一个互相区分的标识而已，没有时间先后顺序上的意义。上述优选的柱的制造方法是示例性的，其中的很多步骤均为优选步骤，本领域技术人员容易理解，这些步骤或步骤中的某些技术特征并不是必须的。

Claims (7)

1.一种柱(100)，包括四个角部钢管(21)，相邻角部钢管(21)之间设置有侧板，其特征在于，相邻所述角部钢管(21)上设置有中间拉结结构，所述中间拉结结构用于连接外部第二梁(62)的第二梁下翼缘(622)；

所述中间拉结结构包括：设置于所述相邻角部钢管(21)上的第一竖向拉结板(81)、第二竖向拉结板(82)以及中间外隔板(80)，所述中间外隔板(80)的两端分别连接所述第一竖向拉结板(81)和第二竖向拉结板(82)；

还包括有上横隔板(11)和/或下横隔板(12)，所述上横隔板(11)和/或下横隔板(12)均不覆盖所述柱(100)的角部钢管(21)，并且所述上横隔板(11)和/或下横隔板(12)均不全部覆盖所述柱状区域(9)，其中，柱状区域(9)是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管(21)共同围出的区域；所述上横隔板和下横隔板均为“缺四角回”字形。

2.根据权利要求1中所述的柱，其特征在于，在所述柱(100)与外部第一梁(61)的交界处，第一梁上翼缘(611)与上横隔板(11)齐平，第一梁下翼缘(612)与下横隔板(12)齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱(100)和外部第一梁(61)进行连接。

3.根据权利要求2所述的柱，其特征在于，在所述柱(100)与外部第二梁(62)的交界处，第二梁上翼缘(621)与上横隔板(11)齐平，第二梁下翼缘(622)与所述中间外隔板(80)齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱(100)和外部第二梁(62)进行连接。

4.根据权利要求3所述的柱，其特征在于，所述角部钢管(21)与所述侧板焊接连接。

5.根据权利要求4所述的柱，其特征在于，所述柱(100)还包括横向拉结板(4)，所述横向拉结板(4)的两端分别设置在对角的所述角部钢管(21)上。

6.一种柱与梁的连接方法，包括如下步骤：

S1，在所述柱(100)的布置四个角部钢管(21)；

S2，在相邻所述角部钢管(21)之间设置侧板；

S3，设置上横隔板(11)和/或下横隔板(12)；

S4，相邻所述角部钢管(21)上设置有中间拉结结构，在所述柱(100)与外部第二梁(62)的交界处，第二梁上翼缘(621)与上横隔板(11)齐平，第二梁下翼缘(622)与中间拉结结构齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱(100)和外部第二梁(62)进行连接；

在步骤S4之前或之后，还包括如下步骤S5：

S5，在所述柱(100)与外部第一梁(61)的交界处，第一梁上翼缘(611)与上横隔板(11)齐平，第一梁下翼缘(612)与下横隔板(12)齐平，采用焊接和/或栓接的方式将所述柱(100)和外部第一梁(61)进行连接；

所述中间拉结结构包括：设置于所述相邻角部钢管(21)上的第一竖向拉结板(81)、第二竖向拉结板(82)以及中间外隔板(80)，所述中间外隔板(80)的两端分别连接所述第一竖向拉结板(81)和第二竖向拉结板(82)；

在步骤S3中：所述上横隔板(11)和/或下横隔板(12)均不覆盖所述柱(100)的角部钢管(21)，并且所述上横隔板(11)和/或下横隔板(12)均不全部覆盖所述柱状区域(9)，其中，柱状区域(9)是各个所述侧板围出的区域，或者是各个所述侧板和角部钢管(21)共同围出的区域。

7.根据权利要求6中所述的柱与梁的连接方法，其特征在于，还包括如下步骤S6：设置横向拉结板(4)，所述横向拉结板(4)的两端分别设置在对角的所述角部钢管(21)上，其中，步骤S6可以在S1和S4之间的任何时点予以实施。

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