CN111411708A - 一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明属于基坑工程领域的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，技术方案为：顺作钢管柱穿过地下室顶板至逆作钢管混凝土柱的上部；顺作钢管柱的截面大于逆作钢管混凝土柱截面；逆作钢管混凝土柱顶面焊接环板；顺作钢管柱的底部设置上大下小变截面过渡柱段，过渡柱段的上截面尺寸与顺作钢管柱相同，下截面尺寸与逆作钢管混凝土柱相同，壁厚同顺作钢管柱；顺作钢管柱出地下室顶板以上设有填充段，自密实微膨胀混凝土填充过渡柱段和局部顺作钢管柱，填充底标高为过渡柱段的底面，填充顶标高为填充段的顶面。采用该节点，完全解决了上部的顺作钢管柱与下部的逆作钢管混凝土柱的传力问题。

Description

一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点

技术领域

本发明属于基坑工程领域，尤其涉及一种逆作法实施的基坑工程中上部为钢管柱的逆作柱顶节点构造。

背景技术

逆作法作为主体结构与支护结构全面相结合的一种施工工法，即地下室外墙与围护墙体相结合，水平结构构件与水平支撑体系相结合，竖向结构构件与临时立柱体系相结合。逆作法凭借其具有可上下同步施工节省主体工程工期、支撑刚度大可严格控制基坑变形保护环境、利用主体结构作为支护可节省工程造价等优势，成为基坑工程界的一大技术热点，并且在中心城区、特别是环境敏感、保护要求高的狭窄城区中得到大量的应用。

逆作法基坑工程中，竖向支承体系均采用钻孔灌注桩内插逆作钢立柱的形式，逆作钢立柱一般可为钢管混凝土柱。根据逆作法基坑的工艺要求，竖向支承体系需在基坑开挖前在地面施工完毕。当上部结构为钢结构且顺作钢管柱截面较大时，由于地下逆作钢管混凝土柱截面较小，上部的顺作钢管柱考虑嵌固要求，需要穿过地下室顶板往下延伸一段距离，因此，地下室竖向结构逆作阶段，不可避免地存在上部的顺作钢管柱与逆作钢管混凝土柱在半楼层标高的传力问题，还有大截面的顺作钢管柱与逆作梁板钢筋的连接问题，该问题也是地上为钢结构且地下为钢-混凝土组合结构采用上下同步逆作法施工工艺中共性难题。

当采用上下同步逆作法时，逆作完成以后，在逆作钢管混凝土柱和顺作钢管柱的地下部分均外包混凝土形成叠合柱。地上的顺作钢管柱承受荷载较大时，截面一般比逆作钢管混凝土柱要大，且地上一般为方钢管，逆作钢管混凝土柱为圆钢管，地上的顺作钢管柱壁厚较厚，逆作钢管混凝土柱壁厚较薄。由于上部的顺作钢管柱截面较大，但钻孔灌注桩的桩孔较小，无法在工厂将上下钢管柱连接成整体并一起下放至桩孔内。逆作钢管混凝土柱需先施工，在施工现场，柱顶至地下室顶板之间连接作为地上钢柱嵌固的过渡段钢柱。地上为纯钢柱，地下为钢管混凝土柱，如何将地上荷载顺利平缓传递下来，由逆作钢管混凝土柱中钢管和混凝土部分共同受力是关键问题。

另外由于顺作钢管柱截面为实腹式，其平面范围之内的梁主筋大多无法穿越，其梁柱节点处理难度较大。目前，常见的钢管混凝土柱梁柱节点处理方法有方形环梁-抗剪环式梁柱节点、圆形环梁-抗剪环式梁柱节点、环梁-钢承重销式梁柱节点、环梁-穿筋式梁柱节点等，但这几种方法均有一定的弊端和局限性。例如，环梁节点形式复杂，施工难度较高，对于施工单位的施工技术要求较高，承重销式节点和穿筋节点均需要在工厂加工好，对顺作钢管柱的标高精度控制要求很高，且需在顺作钢管柱翼缘上开孔，削弱了钢柱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点。采用该节点，完全解决了上部的顺作钢管柱与下部的逆作钢管混凝土柱的传力问题，并进一步解决钢筋混凝土梁与顺作钢管柱的连接问题，并且该节点具有传力明确、施工便捷的优越性。

本发明的技术方案为：一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，顺作钢管柱穿过地下室顶板至逆作钢管混凝土柱的上部；顺作钢管柱的截面大于逆作钢管混凝土柱截面；逆作钢管混凝土柱顶面焊接环板；顺作钢管柱的底部设置上大下小变截面过渡柱段，过渡柱段的上截面尺寸与顺作钢管柱相同，下截面尺寸与逆作钢管混凝土柱相同，壁厚同顺作钢管柱；过渡柱段的顶面与顺作钢管柱的底部连接固定；过渡柱段的底面与环板连接固定；顺作钢管柱出地下室顶板以上设有填充段，自密实微膨胀混凝土填充过渡柱段和局部顺作钢管柱，填充底标高为过渡柱段的底面，填充顶标高为填充段的顶面。

基于上述技术特征：顺作钢管柱与过渡柱段的连接处内部设置第一开洞横隔板。

基于上述技术特征：过渡柱段的外围竖向焊接第一加劲板，逆作钢管混凝土柱的柱头段外围设置第二加劲板，第一加劲板和第二加劲板位置上下对应，分别与环板焊接。

基于上述技术特征：柱头段的高度大于或等于500毫米。

基于上述技术特征：填充段的高度大于或等于1米。

基于上述技术特征：考虑力的顺利传递，过渡柱段的侧壁坡率小于或等于1:6。

基于上述技术特征：逆作钢管混凝土柱顶标高设置在距地下室顶板以下3倍顺作钢管柱截面宽度处。

基于上述技术特征：顺作钢管柱在填充段区域的内壁上焊接第一栓钉。

基于上述技术特征：顺作钢管柱的地下部分、过渡柱段和逆作钢管混凝土柱的外壁上焊接第二栓钉。

基于上述技术特征：顺作钢管柱与地下室梁的连接段外侧设有横向的连接板和/或钢筋接驳器，用于连接地下室梁的钢筋；顺作钢管柱内焊接第二开洞横隔板，第二开洞横隔板分别位于地下室梁的顶部受力纵筋和底部受力纵筋所在的标高处。

基于上述技术特征：连接段的外侧焊接第三加劲板。

上述节点成功实现了逆作基坑工程中上部大尺寸顺作钢管柱与逆作钢管混凝土柱及结构梁钢筋的连接和传力，解决了长期困扰本领域技术人员的节点连接难题。

附图说明

图1是本发明的纵剖面图。

图2是本发明的横剖面图。

图3是本发明顺作钢管柱设置钢筋连接板的横剖面图。

图中构件标号：逆作钢管混凝土柱1；环板2；第二加劲板3；顺作钢管柱4；过渡柱段5；第一开洞横隔板6；第一加劲板7；第二开洞横隔板8；第一栓钉9；自密实微膨胀混凝土10；第二栓钉11；连接板12；钢筋接驳器13；第三加劲板14；填充段A；柱头段B；标高C；顺作钢管柱截面宽度H。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以圆形的逆作钢管混凝土柱和方形的顺作钢管柱为例，其它形式的逆作钢管混凝土柱和顺作钢管柱均可参照本实施例。

如图1和图2所示，顺作钢管柱4穿过地下室顶板至逆作钢管混凝土柱1的上部；顺作钢管柱4的截面大于逆作钢管混凝土柱截面；上部的顺作钢管柱考虑嵌固要求，逆作钢管混凝土柱1顶标高设置在距地下室顶板以下3倍顺作钢管柱截面宽度H处，逆作钢管混凝土柱1先行施工，基坑开挖至逆作钢管混凝土柱1的柱头段B处，即在逆作钢管混凝土柱1顶标高下方大于或等于500mm处，逆作钢管混凝土柱1焊接顶部的环板2及外围的第二加劲板3，便于将上部的顺作钢管柱4的生根及荷载传递。上部方形的顺作钢管柱4底部设置上方下圆变截面过渡柱段5，过渡柱段5的上截面尺寸与顺作钢管柱4相同，下截面外径与逆作钢管混凝土柱1外径相同，壁厚同顺作钢管柱4；考虑力的顺利传递，侧壁的坡率小于或等于1:6；上部的顺作钢管柱与变截面的过渡柱段5的连接处内部设置第一开洞横隔板6，设置第一开洞横隔板6的作用是限制钢管的向外变形；过渡柱段5的外围焊接第一加劲板7，对应下部的第二加劲板3设置，并分别与环板2焊接，设置第一加劲板7和第二加劲板3的目的是为了考虑施工偏差后，顺作钢管柱4的内力还能顺利传递。

顺作钢管柱4出地下室顶板以上设有填充段A，自密实微膨胀混凝土10填充过渡柱段5和局部的顺作钢管柱4，填充底标高为过渡柱段5的底面，填充顶标高为填充段A的顶面。填充段A的高度为大于或等于1米。填充段范围在顺作钢管柱4内部焊接第一栓钉9，主要是考虑一部分荷载可通过内部的第一栓钉9传递至自密实微膨胀混凝土10。填充自密实微膨胀混凝土10的作用是将顺作钢管柱上的荷载部分传递至内部的自密实微膨胀混凝土上。

顺作钢管柱4的地下部分、过渡柱段5和逆作钢管混凝土柱1的外壁上焊接第二栓钉11，第二栓钉11的设置作用是与钢管外混凝土浇筑成叠合柱整体。逆作阶段,在顺作钢管柱4的地下部分、过渡柱段5和逆作钢管混凝土柱的柱头外包混凝土,先行形成叠合柱段,逆作完成以后，需在剩余的逆作钢管混凝土柱部分外包混凝土形成整根叠合柱。叠合柱的设置和施工属于现有技术。

如图1和图3所示，顺作钢管柱4与地下室梁的连接段外侧设有横向的连接板12和/或钢筋接驳器13，用于连接地下室梁的钢筋；顺作钢管柱4内焊接第二开洞横隔板8，第二开洞横隔板8分别位于所述地下室梁的顶部受力纵筋和底部受力纵筋所在的标高处，第二开洞横隔板8的作用是用于传递钢筋轴力。连接段的外侧焊接第三加劲板14，用于传递梁剪力。

图1中所示的标高C为地下室顶板的标高，同时也是地下室梁顶标高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，顺作钢管柱（4）穿过地下室顶板至逆作钢管混凝土柱（1）的上部；所述顺作钢管柱（4）的截面大于所述逆作钢管混凝土柱（1）截面；其特征在于：所述逆作钢管混凝土柱（1）顶面焊接环板（2）；所述顺作钢管柱（4）的底部设置上大下小变截面过渡柱段（5），所述过渡柱段（5）的上截面尺寸与所述顺作钢管柱相同，下截面尺寸与所述逆作钢管混凝土柱相同，壁厚同所述顺作钢管柱；所述过渡柱段（5）的顶面与所述顺作钢管柱（4）的底部连接固定；所述过渡柱段（5）的底面与所述环板（2）连接固定；所述顺作钢管柱（4）出所述地下室顶板以上设有填充段，自密实微膨胀混凝土（10）填充所述过渡柱段（5）和局部所述顺作钢管柱（4），填充底标高为所述过渡柱段（5）的底面，填充顶标高为所述填充段的顶面。

2.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述顺作钢管柱（4）与所述过渡柱段（5）的连接处内部设置第一开洞横隔板（6）。

3.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述过渡柱段（5）的外围竖向焊接第一加劲板（7），所述逆作钢管混凝土柱的柱头段外围设置第二加劲板（3），所述第一加劲板（7）和所述第二加劲板（3）位置上下对应，分别与所述环板（2）焊接。

4.根据权利要求3所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述柱头段的高度大于或等于500毫米。

5.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述填充段的高度大于或等于1米。

6.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述过渡柱段（5）的侧壁坡率小于或等于1:6。

7.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述逆作钢管混凝土柱顶标高设置在距所述地下室顶板以下3倍所述顺作钢管柱截面宽度处。

8.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述顺作钢管柱（4）在所述填充段区域的内壁上焊接第一栓钉（9）。

9.根据权利要求1或7所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述顺作钢管柱（4）的地下部分、所述过渡柱段（5）和所述逆作钢管混凝土柱的外壁上焊接第二栓钉（11）。

10.根据权利要求1所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述顺作钢管柱（4）与地下室梁的连接段外侧设有横向的连接板（12）和/或钢筋接驳器（13），用于连接所述地下室梁的钢筋；所述顺作钢管柱（4）内焊接第二开洞横隔板（8），所述第二开洞横隔板（8）分别位于所述地下室梁的顶部受力纵筋和底部受力纵筋所在的标高处。

11.根据权利要求10所述的一种逆作钢管混凝土柱与顺作钢管柱连接节点，其特征在于：所述连接段的外侧焊接第三加劲板（14）。

Images