CN112459240A - 一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体涉及一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点。连接节点包括竖向延伸的钢管混凝土柱以及四根呈“十”字形交叉分布的钢梁，连接节点包括第一节点板和第二节点板，第一、第二节点板呈“十”字交叉排布，第一节点板水平贯穿钢管混凝土柱，第一节点板开设有供第二节点板贯穿的槽孔，所述第二节点板同时贯穿钢管混凝土柱和所述第一节点板；第一、第二节点板均焊接于所述钢管混凝土柱柱壁上，且两端分别固定安装有所述的钢梁。本发明的连接节点解决了闭口截面柱装配式作业问题，钢管混凝土在节点域不用断开，而且钢梁的翼缘与柱壁不再进行焊接，避免焊缝断裂，抗震性能优良。

Description

一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点

技术领域

本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体涉及一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点。

背景技术

钢管混凝土柱与钢梁连接可以保证承载能力和可靠度，实现了美观化，形成的框架体系结构造型简单，平面布置灵活。因此，钢管混凝土柱与钢梁连接节点在高层及超高层建筑中的应用前景非常好。

现有的钢管混凝土柱与钢梁连接节点通常包括钢管混凝土柱，钢管混凝土柱的内部固定有内部节点板，外部固定有柱外侧板，四根钢梁呈“十”字形交叉分布，四根钢梁的端部连接在柱外侧板上。目前的连接节点在实际使用时存在一些弊端：钢梁在使用时受剪力和弯矩的作用，各钢梁承受的应力在内部节点板及钢管混凝土柱处集中，无法很好地进行弯矩及作用力的传递，使得柱外侧板易发生局部屈服和压溃，甚至是断裂，使得连接节点被破坏而无法正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，以解决现有技术中钢管混凝土柱位置处易发生应力集中而导致连接节点被破坏的技术问题。

为实现上述目的，本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的技术方案是：一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，包括：

钢管混凝土柱，竖向延伸，钢管混凝土柱是截面为矩形的钢管混凝土；

钢梁，设有四根，呈“十”字形交叉分布；

连接节点包括：

第一节点板和第二节点板，两节点板的板面均平行于竖向，第一、第二节点板呈“十”字交叉排布，其中，第一节点板水平贯穿钢管混凝土柱且两端置于钢管混凝土柱的外部，第一节点板开设有供第二节点板贯穿的槽孔，所述第二节点板同时贯穿钢管混凝土柱和所述第一节点板，且所述第一节点板的两端置于钢管混凝土柱的外部；

第一、第二节点板均焊接于所述钢管混凝土柱柱壁上，且两端分别固定安装有所述的钢梁。

本发明的有益效果是：第一节点板连接其中一个方向上的两根钢梁，第二节点板连接另一方向上的两根钢梁，而且，第二节点板由第一节点板中贯穿，第一、第二节点板均为完整的板体，两方向的作用力及弯矩单独传递，避免出现应力集中的情况，由此避免出现压溃、断裂等不良情况。使用时，各方向上的弯矩通过节点板进行传递，节点板在此处实际形成了塑性铰，提供足够的强度、转动刚度和延性。本发明的连接节点解决了闭口截面柱装配式作业问题，使得钢管混凝土在节点域不用断开，而且，钢梁的翼缘与柱壁不再进行焊接，避免焊缝断裂，抗震性能优良。

作为进一步优化的方案，所述钢梁为工字梁，所述工字梁包括沿竖直方向间隔分布的两翼缘，翼缘与对应节点板呈“十”字交叉分布；

连接节点包括贴合固定在各翼缘上的翼板，翼板的朝向对应节点板的一端凸出于翼缘布置，且该凸出一端与对应节点板相互插装固定。

本方案的效果在于，通过翼板与节点板的插装固定，提高了翼板以及工字梁与节点板的连接强度，避免梁端与柱壁焊接带来的焊缝脆性断裂风险。

作为进一步优化的方案，所述翼缘上设有用于插装在对应节点板外部的卡槽。

作为进一步优化的方案，所述翼缘及翼板上对应开设有连接孔，连接节点包括穿过两连接孔而将翼缘与翼板固定在一起的螺栓。

本方案的效果在于，翼缘与翼板之间通过螺栓进行相连，相比翼缘与翼板之间通过焊接的方式相连而言，焊接固定时翼缘与翼板仅边缘处进行焊接，中间位置留下较大的间隙，其净截面实际较小，容易发生结构破坏。翼缘与翼板通过螺栓进行相连，就避免了此类情况的发生，由此提高了钢梁与钢管混凝土柱纵向抗剪力。

作为进一步优化的方案，所述钢梁为工字梁，所述工字梁包括沿竖直方向延伸的腹板；

连接节点还包括与腹板及对应的节点板均固定相连的盖板，同一腹板的两侧板面上均固定有所述盖板。

本方案的效果在于，通过两侧的盖板来连接腹板和节点板，连接强度更高，抗剪和抗弯能力更强。

作为进一步优化的方案，连接节点包括连接盖板与腹板及对应节点板的螺栓，同一腹板的两盖板夹紧对应腹板。

本方案的效果在于，采用螺栓连接的方式连接盖板与腹板，避免中间位置留下较大的间隙，提高连接处的纵向抗剪力。

作为进一步优化的方案，所述钢梁为工字梁，所述工字梁包括沿竖直方向延伸的腹板，以及沿竖直方向间隔排布的两翼缘；

与腹板对应的节点板上设有供腹板及翼缘插入的插槽；

所述腹板与对应的节点板固定相连。

本方案的效果在于，腹板与节点板部分重叠，能够提高两者的连接区域面积，无论是焊接还是螺栓连接，均可以提高其连接强度。

作为进一步优化的方案，连接节点包括同时贯穿腹板及对应的节点板以进行固定连接的螺栓。

本方案的效果在于，相比焊接的方式而言，避免中间位置留下较大的间隙，提高连接处的纵向抗剪力。

附图说明

图1为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例1的第一立体图；

图2为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例1的第二立体图；

图3为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例1的俯视图；

图4为图1中翼板的示意图；

图5为图1中工字梁的局部示意图；

图6为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例1中第一节点板、第二节点板与各翼板组装后的示意图；

图7为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例2的示意图；

图8为本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点实施例2第一节点板、第二节点板与各翼板组装后的示意图；

图9为图7中工字梁的局部示意图；

附图标记说明：

附图1中：101-钢管混凝土柱；1011-第一穿孔；1012-第二穿孔；102-第一节点板；103-第二节点板；104-工字梁；105-翼板；106-盖板；

附图2中：102-第一节点板；104-工字梁；106-盖板；1061-盖板第一连接孔；1062-盖板第二连接孔；

附图3中：101-钢管混凝土柱；102-第一节点板；1021-第一节点板穿孔；103-第二节点板；104-工字梁；

附图4中：105-翼板；1051-卡槽；1052-翼板连接孔；

附图5中：104-工字梁；1041-上翼缘；1042-下翼缘；1043-腹板；1044-翼缘连接孔；1045-腹板连接孔；

附图6中：102-第一节点板；1021-第一节点板穿孔；1022-第一节点板连接孔；103-第二节点板；105-翼板；

附图7中：201-钢管混凝土柱；202-第一节点板；203-第二节点板；204-工字梁；205-翼板；

附图8中：202-第一节点板；203-第二节点板；205-翼板；206-插槽；207-第一节点板连接孔；

附图9中：204-工字梁；2041-腹板；2042-腹板连接孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例1：

如图1至图6所示，装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点（以下简称为连接节点）包括钢管混凝土柱101和连接在钢管混凝土柱101上的四根钢梁，此处的钢梁为工字梁104，钢管混凝土柱101竖直延伸，各工字梁104水平延伸，四根工字梁104呈“十”字形交叉排布。本实施例中的钢管混凝土柱101为方钢管混凝土柱，截面为矩形。

如图1所示，为连接钢管混凝土柱101和四根工字梁104，在钢管混凝土柱101中贯穿有第一节点板102和第二节点板103，第一节点板102和第二节点板103的板面平行于竖直方向，四根工字梁104固定在第一节点板102和第二节点板103的两端上。

具体地，如图1所示，在钢管混凝土柱101上开设有水平延伸的第一穿孔1011和第二穿孔1012，第一穿孔1011和第二穿孔1012水平贯穿钢管混凝土柱101，第一穿孔1011和第二穿孔1012呈“十”字形交叉排布，第一穿孔1011在竖直方向的长度大于第二穿孔1012在该方向上的长度。第一节点板102由第一穿孔1011中适配穿过并焊接固定在钢管混凝土柱101上。如图3和图6所示，第一节点板102的板面上开设有第一节点板穿孔1021，第一节点板穿孔1021与第二穿孔1012对应，第二节点板103适配地贯穿第一节点板穿孔1021和第二穿孔1012，第二节点板103与钢管混凝土柱101焊接固定在一起。

第一节点板102、第二节点板103两端均位于钢管混凝土柱101的外部，两端分别固定有工字梁104，工字梁104与第一节点板102、第二节点板103的连接方式一致，以第一节点板102的其中一端与工字梁104的连接方式为例进行说明。

如图1所示，第一节点板102通过翼板105和盖板106与工字梁104进行连接，翼板105的结构如图4所示，翼板105一端凸出于工字梁104布置，该端开设有卡槽1051，翼板105与第一节点板102呈“十”字交叉分布，组装时，卡槽1051适配地插到第一节点板102外部，并通过焊接的方式将翼板105和第一节点板102固定在一起。翼板105上开设有多个（本实施例中为六个）翼板连接孔1052。对应地，如图5所示，工字梁104的上翼缘1041上开设有翼缘连接孔1044，翼缘连接孔1044与翼板连接孔1052对应并通过螺栓进行固定，使得上翼缘1041与翼板105贴合地固定在一起。应当说明的是，本实施例中，工字梁104的下翼缘1042上也开设有翼缘连接孔1044，对应于同一个工字梁104有两个翼板105，其结构一致，在此不再赘述。

盖板106的结构如图2所示，盖板106上开设有盖板第一连接孔1061和盖板第二连接孔1062，对应地，如图6所示，在第一节点板102上开设有第一节点板连接孔1022，第一节点板连接孔1022与盖板第一连接孔1061对应。对应地，如图5所示，在工字梁104的腹板1043上开设有腹板连接孔1045，腹板连接孔1045与盖板第二连接孔1062对应。组装时，在第一节点板102和腹板1043的两侧分别布置盖板106并用螺栓进行连接，通过两个盖板106夹紧第一节点板102和腹板1043。

本发明中，位于同一方向上的两根工字梁104通过节点板进行相连，节点板与钢管混凝土柱101焊接相连，实现了工字梁104与钢管混凝土柱101之间的固定相连，使用时，位于同一方向上的两根工字梁104通过节点板进行传递作用力和弯矩，两方向上的作用力和弯矩单独传递，避免出现应力集中。节点板在此处形成塑性铰，提供足够的强度、转动刚度和延性，使得工字梁104可以发生一定的弯曲而不会被破坏。

本实施例中，第一节点板穿孔1021形成了第一节点板102上的槽孔，供第二节点板103穿过，应当说明的是，此处的槽孔为四周封闭的长孔形，实际制作时还可以为一侧开口的贯通槽形。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例2：

如图7至图9所示，与实施例1的不同之处在于，本实施例中，在第一节点板202的朝向工字梁204的一端开设有插槽206，此处的插槽206能够供工字梁204的腹板2041以及翼缘插入，然后再进行固定。具体地，如图8所示，在第一节点板202上开设有第一节点板连接孔207，如图9所示，在腹板2041上开设有腹板连接孔2042，通过螺栓将第一节点板202和腹板2041连接在一起。而翼板205与第一节点板202之间的连接方式与实施例1中的一致，在此不再详细说明。应当说明的是，本实施例中，翼板205上的卡槽的位置与插槽206对应。而第二节点板203与工字梁204的连接方式与实施例1中的一致，第一节点板202、第二节点板203与钢管混凝土柱201的连接方式也与实施例1的一致。

在其他实施例中，腹板插入到卡槽之后，可以采用焊接的方式进行固定。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例3：

实施例1中，两盖板与腹板、节点板之间采用螺栓连接进行固定。本实施例中，腹板和节点板中的其中一个与盖板焊接相连，另一个与螺栓螺栓连接，或者均进行焊接相连。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例4：

实施例1中，翼缘与翼板之间用螺栓固定在一起。本实施例中，翼缘与翼板可以采用焊接的方式进行固定。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例5：

实施例1中，节点板与翼板之间呈“十”字交叉排布并进行插装，在翼板上开卡槽进行插装。本实施例中，卡槽可以设置在节点板上，或者在翼板与节点板上均设置卡槽。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例6：

实施例1中，腹板与节点板之间用盖板或螺栓进行相连，翼缘与节点板之间通过翼板进行相连。本实施例中，节点板与工字梁之间可以直接焊接相连。

本发明装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点的具体实施例7：

实施例1中，钢梁为工字梁。本实施例中，钢梁可以为C型钢、H型钢或G型钢，钢梁的共同特点是具有腹板，腹板能够与节点板进行相连。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，包括：

钢管混凝土柱（101），竖向延伸，钢管混凝土柱（101）是截面为矩形的钢管混凝土；

钢梁，设有四根，呈“十”字形交叉分布；

其特征在于：连接节点包括：

第一节点板（102、202）和第二节点板（103、203），两节点板的板面均平行于竖向，第一、第二节点板呈“十”字交叉排布，其中，第一节点板（102、202）水平贯穿钢管混凝土柱（101）且两端置于钢管混凝土柱（101）的外部，第一节点板（102、202）开设有供第二节点板（103、203）贯穿的槽孔，所述第二节点板（103、203）同时贯穿钢管混凝土柱（101）和所述第一节点板（102、202），且所述第一节点板（102、202）的两端置于钢管混凝土柱（101）的外部；

第一、第二节点板均焊接于所述钢管混凝土柱（101）柱壁上，且两端分别固定安装有所述的钢梁。

2.根据权利要求1所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：所述钢梁为工字梁（104、204），所述工字梁（104、204）包括沿竖直方向间隔分布的两翼缘，翼缘与对应节点板呈“十”字交叉分布；

连接节点包括贴合固定在各翼缘上的翼板（105、205），翼板（105、205）的朝向对应节点板的一端凸出于翼缘布置，且该凸出一端与对应节点板相互插装固定。

3.根据权利要求2所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：所述翼缘上设有用于插装在对应节点板外部的卡槽（1051）。

4.根据权利要求2或3所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：所述翼缘及翼板（105、205）上对应开设有连接孔，连接节点包括穿过两连接孔而将翼缘与翼板（105、205）固定在一起的螺栓。

5.根据权利要求1或2或3所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：所述钢梁为工字梁（104、204），所述工字梁（104、204）包括沿竖直方向延伸的腹板（1043、2041）；

连接节点还包括与腹板（1043、2041）及对应的节点板均固定相连的盖板（106），同一腹板（1043、2041）的两侧板面上均固定有所述盖板（106）。

6.根据权利要求5所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：连接节点包括连接盖板（106）与腹板（1043、2041）及对应节点板的螺栓，同一腹板（1043、2041）的两盖板（106）夹紧对应腹板（1043、2041）。

7.根据权利要求1或2或3所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：所述钢梁为工字梁（104、204），所述工字梁（104、204）包括沿竖直方向延伸的腹板（1043、2041），以及沿竖直方向间隔排布的两翼缘；

与腹板（1043、2041）对应的节点板上设有供腹板（1043、2041）及翼缘插入的插槽（206）；

所述腹板（1043、2041）与对应的节点板固定相连。

8.根据权利要求7所述的装配式腹板贯通型钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于：连接节点包括同时贯穿腹板（1043、2041）及对应的节点板以进行固定连接的螺栓。

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