CN112144668B - 榫式插接的装配式钢混组合节点 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及建筑结构领域，公开了一种榫式插接的装配式钢混组合节点，其包括钢筋混凝土柱、H型钢梁、榫式插接组件、环向连接板和组合楼板；榫式插接组件包括榫式插接内套筒、榫式插接外套筒和十字形交叉板；环向连接板包括上翼缘环向连接板和下翼缘环向连接板；上部钢筋混凝土柱和下部钢筋混凝土柱通过榫式插接组件连接，钢筋混凝土柱与钢梁通过榫式插接组件和环向连接板连接，组合楼板与H型钢梁固定连接。本发明通过核心区的榫式插接组件和环向连接板可以灵活连接不同方向的钢梁，可显著提高节点核心区的承载能力和抗剪性能，加工预制简便，具有良好的整体连接性、承载能力和抗震性能。

Description

榫式插接的装配式钢混组合节点
技术领域
本发明涉及建筑结构领域，具体而言，涉及一种榫式插接的装配式钢混组合节点。
背景技术
相较于传统的施工方式，装配式建筑具有产业化程度高、节省劳动力以及节能环保等优势，成为实现绿色建筑及工业化的重要方向。
在装配式混凝土框架结构中，梁柱连接构造的复杂性和可靠性，成为制约装配式混凝土框架结构全面推广与应用的重要因素。
在现场装配施工时，梁柱之间多采用灌浆套筒的方式进行连接，该方法已经得到广泛应用，其连接质量也有一定的保障。但同时也存在以下问题：(1)在进行预制柱的安装时，为了使纵向钢筋顺利插入到灌浆套筒中，对吊装精度要求较高；(2)节点核心区钢筋密集，导致绑扎困难，施工周期和劳动成本增加；(3)节点核心区的后浇混凝土无法振捣密实，施工质量难以保证；(4)后续的套筒灌浆工序繁琐，灌浆质量难以保证且增加了劳动成本。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术中节点区梁柱连接方式的不足,提供一种榫式插接的装配式钢混组合节点。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
一种榫式插接的装配式钢混组合节点，包括钢筋混凝土柱、H型钢梁、榫式插接组件、环向连接板和组合楼板；
钢筋混凝土柱包括上部钢筋混凝土柱和下部钢筋混凝土柱，其中的钢筋笼包括箍筋和纵向受力钢筋；
榫式插接组件包括榫式插接内套筒、榫式插接外套筒和十字形交叉板；
环向连接板包括上翼缘环向连接板和下翼缘环向连接板，上翼缘环向连接板和下翼缘环向连接板均为长条状，中间开有通孔；
上翼缘环向连接板套在榫式插接内套筒上，位于上翼缘环向连接板下方的榫式插接内套筒上开有四个插口，四个插口呈十字形,上翼缘环向连接板的两端分别与H型钢梁的上翼缘连接；下翼缘环向连接板套在榫式插接外套筒上，位于下翼缘环向连接板上方的榫式插接外套筒上开有四个插口，四个插口呈十字形,下翼缘环向连接板的两端分别与H型钢梁的下翼缘连接；
位于上翼缘环向连接板上方的榫式插接内套筒插入上部钢筋混凝土柱中，与上部钢筋混凝土柱预制为一体；位于下翼缘环向连接板下方的榫式插接外套筒插入下部钢筋混凝土柱中，与下部钢筋混凝土柱预制为一体；
榫式插接内套筒的外围尺寸小于榫式插接外套筒的外围尺寸，十字形交叉板设置于榫式插接内套筒和榫式插接外套筒之间，十字形交叉板与榫式插接外套筒上部通过榫卯连接，榫式插接内套筒下部插入榫式插接外套筒上部中，与十字形交叉板通过榫卯连接；十字形交叉板包括横向板和纵向板，横向板的两端分别与H型钢梁的腹板连接；
组合楼板与H型钢梁固定连接。
优选地，横向板的下半部和纵向板的上半部均开有插口，横向板的插口插入纵向板的插口中，十字形交叉板插入榫式插接外套筒中，使纵向板下半部插入榫式插接外套筒的两个相对的插口中，横向板的下半部插入榫式插接外套筒的另外两个相对的插口中；
榫式插接内套筒插入榫式插接外套筒中，使纵向板上半部插入榫式插接内套筒的两个相对的插口中，横向板的上半部插入榫式插接内套筒的另外两个相对的插口中。
优选地，组合楼板包括闭口型钢承板，H型钢梁的上翼缘上设置有抗剪栓钉，闭口型钢承板通过抗剪栓钉固定在H型钢梁的上翼缘上。
优选地，上部钢筋混凝土柱中纵向受力钢筋的底部、下部钢筋混凝土柱中纵向受力钢筋的顶部均插入机械套筒中，通过机械套筒连接。
优选地，下翼缘环向连接板的两端均长于上翼缘环向连接板的两端,上翼缘环向连接板与 H型钢梁的上翼缘通过焊接连接，下翼缘环向连接板与H型钢梁的下翼缘通过螺栓连接。
优选地，上翼缘环向连接板与榫式插接内套筒、下翼缘环向连接板与榫式插接外套筒均通过焊接固定。
优选地，十字形交叉板的横向板的两端分别与H型钢梁的腹板通过螺栓连接，十字形交叉板与榫式插接内套筒和榫式插接外套筒之间均通过焊接连接。
优选地，上翼缘环向连接板的四角为圆弧状。
优选地，榫式插接内套筒和榫式插接外套筒的截面均为方形。
优选地，榫式插接内套筒和榫式插接外套筒的截面均为圆形。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过核心区的榫式插接组件和环向连接板可以灵活连接不同方向的钢梁，降低了装配式钢筋混凝土结构中梁柱连接的复杂程度，简化了施工工艺，提高了装配效率，能够显著提高节点核心区的承载能力和抗剪性能；
(2)组合楼板采用闭口型钢承板与后浇混凝土的组合设计，具有强劲的混凝土握裹抗剪性能和绝佳的防火性能，板底平整美观，成本低且可以有效降低层高；
(3)本发明的节点加工预制简便，具有良好的整体连接性、承载能力和抗震性能，有助于推动建筑工业化的可持续发展。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明结构分解图；
图3是榫式插接内套筒与上部钢筋混凝土柱安装示意图；
图4是榫式插接外套筒与下部钢筋混凝土柱安装意图；
图5是十字形交叉板于榫式插接外套筒安装示意图；
图6是上部钢筋混凝土柱与下部钢筋混凝土柱安装意图；
图7是钢梁与钢筋混凝土柱连接示意图；
图8是闭口型钢承板安装示意图；
图9是浇筑完混凝土的结构示意图；
图10是本发明实施例2的榫式插接内套筒和榫式插接外套筒结构示意图；
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、钢筋混凝土柱；11、上部钢筋混凝土柱；12、下部钢筋混凝土柱；13、纵向受力钢筋； 14、机械套筒；
2、H型钢梁；
3、榫式插接组件；31、榫式插接内套筒；32、榫式插接外套筒；33、十字形交叉板；3301、横向板；3302、纵向板；34、插口；
4、环向连接板；41、上翼缘环向连接板；42、下翼缘环向连接板；
5、组合楼板；51、闭口型钢承板；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-2所示，本发明所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，包括钢筋混凝土柱1、H 型钢梁2、榫式插接组件3、环向连接板4和组合楼板5。
其中，钢筋混凝土柱包括上部钢筋混凝土柱11和下部钢筋混凝土柱12，其中的钢筋笼包括箍筋和纵向受力钢筋13，上部钢筋混凝土柱11和下部钢筋混凝土柱12通过榫式插接组件3连接，上部钢筋混凝土柱11和下部钢筋混凝土柱与H型钢梁2通过榫式插接组件3和环向连接板连接。
榫式插接组件3包括榫式插接内套筒31、榫式插接外套筒32和十字形交叉板33，榫式插接内套筒31和榫式插接外套筒32的截面均为方形；环向连接板4包括上翼缘环向连接板 41和下翼缘环向连接板42，上翼缘环向连接板和下翼缘环向连接板均为长条状，中间开有方形通孔，十字形交叉板包括横向板3301和纵向板3302，横向板的下半部和纵向板的上半部均开有插口34，横向板的插口插入纵向板的插口中，使横向板和纵向板交叉连接。
上翼缘环向连接板41套在榫式插接内套筒31上并焊接固定，位于上翼缘环向连接板41 上方的榫式插接内套筒31插入上部钢筋混凝土柱中，与上部钢筋混凝土柱11预制为一体，位于上翼缘环向连接板下方的榫式插接内套筒上开有四个插口34，四个插口呈十字形。
下翼缘环向连接板42的两端均长于上翼缘环向连接板41的两端，在后续钢梁施工安装时可以进行临时搁置，起到牛腿的作用。下翼缘环向连接板42套在榫式插接外套筒32上并焊接固定，位于下翼缘环向连接板42下方的榫式插接外套筒32插入下部钢筋混凝土柱中，与下部钢筋混凝土柱预制为一体，位于下翼缘环向连接板42上方的榫式插接外套筒32上开有四个插口34，四个插口呈十字形。
上部钢筋混凝土柱11和下部钢筋混凝土柱12通过榫式插接组件3连接，具体连接方式如下：十字形交叉板33插入榫式插接外套筒32中，使纵向板3302下半部插入榫式插接外套筒32的两个相对的插口中，横向板3304的下半部插入榫式插接外套筒32的另外两个相对的插口中，十字形交叉板33与榫式插接外套筒32上部通过榫卯连接；榫式插接内套筒31的外围尺寸小于榫式插接外套筒32的外围尺寸，榫式插接内套筒31下部插入榫式插接外套筒32 上部中，使纵向板3302上半部插入榫式插接内套筒31的两个相对的插口中，横向板3301的上半部插入榫式插接内套筒31的另外两个相对的插口中，十字形交叉板33与榫式插接内套筒31下部通过榫卯连接。十字形交叉板33与榫式插接内套筒31和榫式插接外套筒32之间均通过焊接连接。上部钢筋混凝土柱11中纵向受力钢筋13的底部、下部钢筋混凝土柱12中纵向受力钢筋13的顶部均插入机械套筒14中，通过机械套筒14连接为一个整体。
上翼缘环向连接板41的两端分别与两侧的H型钢梁2的上翼缘通过焊缝固定连接，下翼缘环向连接板42的两端分别与两侧的H型钢梁2的下翼缘通过螺栓连接，由于梁底焊接施工难度大，因此采用螺栓连接可以提高安装效率；十字形交叉板33的横向板3301的两端分别与H型钢梁2的腹板通过螺栓连接。
组合楼板与H型钢梁固定连接，组合楼板包括闭口型钢承板51，H型钢梁的上翼缘上设置有抗剪栓钉，闭口型钢承板通过抗剪栓钉固定在H型钢梁的上翼缘上。
本发明的制作及安装方法如下：
第一步，加工H型钢梁、榫式插接内套筒、榫式插接外套筒、十字形交叉板、上翼缘环向连接板和下翼缘环向连接板，制作钢筋笼；
第二步，将上翼缘环向连接板焊接到榫式插接内套筒的设计位置，并将榫式插接内套筒固定于上部钢筋混凝土柱的钢筋笼的设计位置，如图3所示；
第三步，将下翼缘环向连接板焊接到榫式插接外套筒的设计位置，榫式插接外套筒固定于下部钢筋混凝土柱的钢筋笼的设计位置，如图4所示；
第四步，安转十字形交叉板，并将榫式插接外套筒与十字形交叉板的接触位置焊接固定，如图5所示；
第五步，支模浇筑混凝土，完成上部钢筋混凝土柱和下部钢筋混凝土柱的浇筑；
第六步，将榫式插接内套筒插入榫式插接外套筒，并将榫式插接内套筒与十字形交叉板的接触位置焊接固定，将纵向受力钢筋端部插入机械套筒中，实现上部钢筋混凝土柱和下部钢筋混凝土柱的连接，如图6所示；这一步中，也可以在榫式插接内套筒和榫式插接外套筒安装完成后再通过单向螺栓进行加强固定；
第七步，安装钢梁，将上翼缘环向连接板的两端分别与两侧的H型钢梁的上翼缘通过焊缝固定连接，下翼缘环向连接板的两端分别与两侧的H型钢梁的下翼缘通过螺栓连接，十字形交叉板的横向板 的两端分别与H型钢梁的腹板通过螺栓连接，如图7所示；
第八步，将闭口型钢承板安装到钢梁上，闭口型钢承板的底部平整，便于与钢梁固定，如图8所示；
第九步，浇筑楼板及节点核心区混凝土，如图9所示。为了使混凝土能够同时浇筑到节点核心区，保证楼板混凝土与节点核心区混凝土的整体性，上翼缘环向连接板的四角设计为圆弧状。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，榫式插接内套筒和榫式插接外套筒的截面均为圆形，其他与实施例1相同。如图10所示。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前端”、“后端”、“左右”“上”、“下”、“水平”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。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“连通”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。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，
包括钢筋混凝土柱(1)、H型钢梁(2)、榫式插接组件(3)、环向连接板和组合楼板(5)；
钢筋混凝土柱(1)包括上部钢筋混凝土柱(11)和下部钢筋混凝土柱(12)，其中的钢筋笼包括箍筋和纵向受力钢筋(13)；
榫式插接组件(3)包括榫式插接内套筒(31)、榫式插接外套筒(32)和十字形交叉板(33)；
环向连接板(4)包括上翼缘环向连接板(41)和下翼缘环向连接板(42),上翼缘环向连接板(41)和下翼缘环向连接板(42)均为长条状，中间开有通孔；
上翼缘环向连接板(41)套在榫式插接内套筒(31)上，位于上翼缘环向连接板(41)下方的榫式插接内套筒(31)上开有四个插口(34)，四个插口(34)呈十字形,上翼缘环向连接板(41)的两端分别与H型钢梁(2)的上翼缘连接；下翼缘环向连接板(42)套在榫式插接外套筒(32)上，位于下翼缘环向连接板(42)上方的榫式插接外套筒(32)上开有四个插口(34)，四个插口(34)呈十字形,下翼缘环向连接板(42)的两端分别与H型钢梁(2)的下翼缘连接；
位于上翼缘环向连接板(41)上方的榫式插接内套筒(31)插入上部钢筋混凝土柱(11)中，与上部钢筋混凝土柱(11)预制为一体；位于下翼缘环向连接板(42)下方的榫式插接外套筒(32)插入下部钢筋混凝土柱(12)中，与下部钢筋混凝土柱(12)预制为一体；
榫式插接内套筒(31)的外围尺寸小于榫式插接外套筒(32)的外围尺寸，十字形交叉板(33)设置于榫式插接内套筒(31)和榫式插接外套筒(32)之间，十字形交叉板(33)与榫式插接外套筒(32)上部通过榫卯连接，榫式插接内套筒(31)下部插入榫式插接外套筒(32)上部中，与十字形交叉板(33)通过榫卯连接；十字形交叉板(33)包括横向板(3301)和纵向板(3302)，横向板(3301)的两端分别与H型钢梁(2)的腹板连接；
横向板(3301)的下半部和纵向板(3302)的上半部均开有插口(34)，横向板(3301)的插口(34)插入纵向板(3302)的插口(34)中，十字形交叉板(33)插入榫式插接外套筒(32)中，使纵向板(3302)下半部插入榫式插接外套筒(32)的两个相对的插口(34)中，横向板(3301)的下半部插入榫式插接外套筒(32)的另外两个相对的插口(34)中；
榫式插接内套筒(31)插入榫式插接外套筒(32)中，使纵向板(3302)上半部插入榫式插接内套筒(31)的两个相对的插口(34)中，横向板(3301)的上半部插入榫式插接内套筒(31)的另外两个相对的插口(34)中；
组合楼板(5)与H型钢梁(2)固定连接。
2.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，组合楼板(5)包括闭口型钢承板(51)，H型钢梁(2)的上翼缘上设置有抗剪栓钉，闭口型钢承板(51)通过抗剪栓钉固定在H型钢梁(2)的上翼缘上。
3.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，上部钢筋混凝土柱(11)中纵向受力钢筋(13)的底部、下部钢筋混凝土柱(12)中纵向受力钢筋(13)的顶部均插入机械套筒(14)中。
4.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，下翼缘环向连接板(42)的两端均长于上翼缘环向连接板(41)的两端,上翼缘环向连接板(41)与H型钢梁(2)的上翼缘通过焊接连接，下翼缘环向连接板(42)与H型钢梁(2)的下翼缘通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，上翼缘环向连接板(41)与榫式插接内套筒(31)、下翼缘环向连接板(42)与榫式插接外套筒(32)均通过焊接固定。
6.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，十字形交叉板(33)的横向板(3301)的两端分别与H型钢梁(2)的腹板通过螺栓连接，十字形交叉板(33)与榫式插接内套筒(31)和榫式插接外套筒(32)之间均通过焊接连接。
7.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，上翼缘环向连接板(41)的四角为圆弧状。
8.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，榫式插接内套筒(31)和榫式插接外套筒(32)的截面均为方形。
9.根据权利要求1所述的榫式插接的装配式钢混组合节点，其特征在于，榫式插接内套筒(31)和榫式插接外套筒(32)的截面均为圆形。
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