CN111287335A - 一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点及其施工方法属于建筑结构技术领域，该节点包括钢梁和钢骨柱，核心筒为混凝土核心筒，钢骨柱位于核心筒内角部位置，其特征在于，钢骨柱和钢梁之间焊接连接有桁架，桁架包括上弦桁架、下弦桁架和腹杆，上弦桁架和下弦桁架平行焊接在钢骨柱和钢梁之间，腹杆呈X形焊接连接在上弦桁架端部与下弦桁架端部之间。核心筒内混凝土中的受力钢筋和箍筋可以自由穿过桁架内的空隙，不会与钢梁发生碰撞。不需要在钢梁上穿孔而造成钢梁削弱。并且整个施工过程中焊接量小，施工方便，符合建筑工程精致建造的要求，是一项绿色建筑施工技术。

Description

一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点及其施工方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，具体为一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点及其施工方法。

背景技术

随着国民经济的发展，我国超高层建筑越来越多。钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、加工制作方便以及安装方便等优点，符合超高层建筑结构的力学性能要求和建筑施工要求，也符合我国绿色环保和可持续发展战略要求，成为超高层建筑的必然选择。

当前国内的超高层建筑，大多采用混合结构体系，即外框架采用钢管混凝土框架或者型钢混凝土框架，梁为H型钢梁，柱为钢管混凝土或者型钢混凝土，核心筒采用混凝土，并配置一定数量的钢骨来满足受力和延性要求。目前，混合结构中，钢结构和混凝土的连接问题是一个关键问题，如楼面钢梁承担了大部分的竖向荷载，并起到联系外框架和内核心筒的纽带作用，因此钢梁与钢骨柱的连接节点至关重要。

目前，钢梁与钢骨柱的连接节点大多采用现场焊接，即钢梁上下翼缘与钢骨焊接，腹板采用高强螺栓连接。这一节点形式在纯钢结构中是适用的，但在混合结构中，由于钢骨柱大都位于核心筒剪力墙角部，存在混凝土暗柱及其纵向受力钢筋、箍筋，还存在混凝土墙内的竖向及水平分布钢筋、箍筋，造成整个节点的钢筋排布错综复杂，受力钢筋和箍筋与钢梁碰撞，采用套筒连接会造成现场焊接量大，在钢梁上穿孔会造成加工、施工困难以及钢梁削弱等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点及其施工方法，以解决钢梁与钢骨柱的连接节点之间直接采用现场焊接不适用混合结构；混合结构中钢梁与钢骨柱的节点处钢筋排布错综复杂，受力钢筋和箍筋与钢梁碰撞，采用套筒连接会造成现场焊接量大，在钢梁上穿孔会造成加工和施工困难、钢梁削弱的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，包括钢梁和钢骨柱，所述核心筒为混凝土核心筒，所述钢骨柱位于核心筒内角部位置，所述钢骨柱和钢梁之间焊接连接有桁架，所述桁架包括上弦桁架、下弦桁架和腹杆，所述上弦桁架和下弦桁架平行焊接在钢骨柱和钢梁之间，所述腹杆呈X形焊接连接在上弦桁架端部与下弦桁架端部之间。

优选地，所述上弦桁架包括平行设置的上弦杆和连接在上弦杆端部之间的上斜腹杆。

优选地，所述下弦桁架包括平行设置的下弦杆和连接在下弦杆端部之间的下斜腹杆，所述腹杆呈X形连接在上弦杆端部与下弦杆端部之间。

优选地，所述钢骨柱为十字形钢骨柱，所述钢梁为工字钢，所述钢梁靠近钢骨柱的一端沿钢梁的截面焊接连接有端板，所述上弦桁架、下弦桁架和腹杆均与端板焊接连接。

优选地，所述端板与钢梁的腹板之间还连接有竖向连接板，所述竖向连接板与端板焊接连接，所述竖向连接板与钢梁的腹板之间通过螺栓连接。

优选地，所述上弦桁架与钢梁的上翼缘板平齐，所述下弦桁架与钢梁的下翼缘板平齐。

优选地，所述上弦桁架、下弦桁架和腹杆的截面相同，均为圆管截面或者矩形管截面。

优选地，所述上弦桁架和下弦桁架的截面积不小于钢梁的上翼缘板或下翼缘板的截面积。

优选地，所述钢骨柱包括H型钢、垂直焊接连接在H型钢腹板中部两侧的T型钢、焊接连接在H型钢与T型钢之间的加劲板、以及焊接连接在H型钢翼缘板外侧和T型钢横板外侧的栓钉。

另外，本发明还提供了上述外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、工厂预制钢骨柱和桁架并运输至施工现场；

步骤二、将桁架焊接连接在钢骨柱的H型钢翼缘板外侧和T型钢横板外侧，施工时核心筒内的竖向主筋和横向箍筋可自由穿过桁架；

步骤三、在桁架远离钢骨柱的一端平行钢骨柱焊接端板；

步骤四、钢筋绑扎后在核心筒内浇筑混凝土；

步骤五、待模板拆除后，将竖向连接板垂直焊接在端板远离桁架的一侧；

步骤六、将钢梁的腹板与竖向连接板之间通过螺栓连接，钢梁的翼缘板与端板焊接连接，节点施工完成。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果为：本发明通过在钢梁和钢骨柱之间平行焊接上弦桁架和下弦桁架，并且上弦桁架的端部和下弦桁架的端部之间焊接X形的腹杆。上弦桁架和下弦桁架主要以轴力的形式来竖向荷载以及水平荷载在节点处产生的弯矩。腹杆用来承受节点处的剪力，并将上弦桁架和下弦桁架形成一个整体，可靠传递节点受力。核心筒内混凝土中的受力钢筋和箍筋可以自由穿过桁架内的空隙，不会与钢梁发生碰撞。不需要在钢梁上穿孔而造成钢梁削弱。并且整个施工过程中焊接量小，施工方便，符合建筑工程精致建造的要求，是一项绿色建筑施工技术。

附图说明

图1为外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的示意图。

图2为外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的横剖面的示意图。

图3为外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的纵剖面示意图。

附图标注：1-钢梁、2-钢骨柱、21- H型钢、22- T型钢、23-加劲板、24-栓钉、3-上弦桁架、31-上弦杆、32-上斜腹杆、4-下弦桁架、41-下弦杆、42-下斜腹杆、5-腹杆、6-端板、7-竖向连接板、8-竖向主筋、9-横向箍筋。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示为一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，包括钢梁1和钢骨柱2，核心筒为混凝土核心筒，钢骨柱2位于核心筒内角部位置，能够提高核心筒的整体刚度等力学性能，提高建筑整体性能。钢骨柱2和钢梁1之间焊接连接有桁架，桁架包括上弦桁架3、下弦桁架4和腹杆5。上弦桁架3和下弦桁架4平行焊接在钢骨柱2和钢梁1之间，腹杆5呈X形焊接连接在上弦桁架3端部与下弦桁架4端部之间。上弦桁架和下弦桁架主要以轴力的形式来竖向荷载以及水平荷载在节点处产生的弯矩。腹杆用来承受节点处的剪力，并将上弦桁架和下弦桁架形成一个整体，可靠传递节点受力。

上弦桁架3与钢梁1的上翼缘板平齐，下弦桁架4与钢梁1的下翼缘板平齐，最大限度提高上弦桁架3和下弦桁架4的受力力臂等性能，提高上弦桁架3和下弦桁架4的力学性能。上弦桁架3、下弦桁架4和腹杆5的截面相同，均为圆管截面或者矩形管截面。上弦桁架3和下弦桁架4的截面积不小于钢梁1的上翼缘板或下翼缘板的截面积，从而最大程度的提高此处的受力性能，避免整体结构存在较为明显的受力薄弱点。上弦桁架3、下弦桁架4和腹杆5的材质不低于钢梁1的材质。腹杆5的截面积根据节点的剪力进行计算确定。

上弦桁架3包括平行设置的上弦杆31和连接在上弦杆31端部之间的上斜腹杆32。下弦桁架4包括平行设置的下弦杆41和连接在下弦杆41端部之间的下斜腹杆42，腹杆5呈X形连接在上弦杆31端部与下弦杆41端部之间。

钢骨柱2为十字形钢骨柱，包括H型钢21、垂直焊接连接在H型钢21腹板中部两侧的T型钢22、焊接连接在H型钢21与T型钢22之间的加劲板23、以及焊接连接在H型钢21翼缘板外侧和T型钢22横板外侧的栓钉24。钢梁1为工字钢，钢梁1靠近钢骨柱2的一端沿钢梁1的截面焊接连接有端板6，上弦桁架3、下弦桁架4和腹杆5均与端板6焊接连接。端板6与钢梁1的腹板之间还连接有竖向连接板7，竖向连接板7与端板6焊接连接，竖向连接板7与钢梁1的腹板之间通过螺栓连接。

上述外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的施工方法包括以下步骤：

步骤一、工厂预制钢骨柱2和桁架并运输至施工现场；

步骤二、将桁架焊接连接在钢骨柱2的H型钢21翼缘板外侧和T型钢22横板外侧，施工时核心筒内的竖向主筋8和横向箍筋9可自由穿过桁架；

步骤三、在桁架远离钢骨柱2的一端平行钢骨柱2焊接端板6；

步骤四、钢筋绑扎后在核心筒内浇筑混凝土；

步骤五、待模板拆除后，将竖向连接板7垂直焊接在端板6远离桁架的一侧；

步骤六、将钢梁1的腹板与竖向连接板7之间通过螺栓连接，钢梁1的翼缘板与端板6焊接连接，节点施工完成。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，包括钢梁（1）和钢骨柱（2），所述核心筒为混凝土核心筒，所述钢骨柱（2）位于核心筒内角部位置，其特征在于，所述钢骨柱（2）和钢梁（1）之间焊接连接有桁架，所述桁架包括上弦桁架（3）、下弦桁架（4）和腹杆（5），所述上弦桁架（3）和下弦桁架（4）平行焊接在钢骨柱（2）和钢梁（1）之间，所述腹杆（5）呈X形焊接连接在上弦桁架（3）端部与下弦桁架（4）端部之间。

2.根据权利要求1所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述上弦桁架（3）包括平行设置的上弦杆（31）和连接在上弦杆（31）端部之间的上斜腹杆（32）。

3.根据权利要求2所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述下弦桁架（4）包括平行设置的下弦杆（41）和连接在下弦杆（41）端部之间的下斜腹杆（42），所述腹杆（5）呈X形连接在上弦杆（31）端部与下弦杆（41）端部之间。

4.根据权利要求1所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述钢骨柱（2）为十字形钢骨柱，所述钢梁（1）为工字钢，所述钢梁（1）靠近钢骨柱（2）的一端沿钢梁（1）的截面焊接连接有端板（6），所述上弦桁架（3）、下弦桁架（4）和腹杆（5）均与端板（6）焊接连接。

5.根据权利要求4所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述端板（6）与钢梁（1）的腹板之间还连接有竖向连接板（7），所述竖向连接板（7）与端板（6）焊接连接，所述竖向连接板（7）与钢梁（1）的腹板之间通过螺栓连接。

6.根据权利要求4所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述上弦桁架（3）与钢梁（1）的上翼缘板平齐，所述下弦桁架（4）与钢梁（1）的下翼缘板平齐。

7.根据权利要求1所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述上弦桁架（3）、下弦桁架（4）和腹杆（5）的截面相同，均为圆管截面或者矩形管截面。

8.根据权利要求7所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述上弦桁架（3）和下弦桁架（4）的截面积不小于钢梁（1）的上翼缘板或下翼缘板的截面积。

9.根据权利要求1所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点，其特征在于：所述钢骨柱（2）包括H型钢（21）、垂直焊接连接在H型钢（21）腹板中部两侧的T型钢（22）、焊接连接在H型钢（21）与T型钢（22）之间的加劲板（23）、以及焊接连接在H型钢（21）翼缘板外侧和T型钢（22）横板外侧的栓钉（24）。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的外框架钢梁与核心筒内钢骨柱连接节点的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、工厂预制钢骨柱（2）和桁架并运输至施工现场；

步骤二、将桁架焊接连接在钢骨柱（2）的H型钢（21）翼缘板外侧和T型钢（22）横板外侧，施工时核心筒内的竖向主筋（8）和横向箍筋（9）可自由穿过桁架；

步骤三、在桁架远离钢骨柱（2）的一端平行钢骨柱（2）焊接端板（6）；

步骤四、钢筋绑扎后在核心筒内浇筑混凝土；

步骤五、待模板拆除后，将竖向连接板（7）垂直焊接在端板（6）远离桁架的一侧；

步骤六、将钢梁（1）的腹板与竖向连接板（7）之间通过螺栓连接，钢梁（1）的翼缘板与端板（6）焊接连接，节点施工完成。

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