CN113216380A - 一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法 - Google Patents

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徐炎
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Abstract

一种钢‑混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法，本发明涉及组合节点及节点施工方法，本发明为解决现有框架节点中U形钢‑混凝土组合梁与T形或L形钢管混凝土柱连接时外侧上翼缘外翻将严重影响使用功能；同时U形钢‑混凝土组合梁与T形或L形钢管混凝土柱连接时钢筋混凝土楼板内的纵向受力钢筋端部直接焊接在钢管混凝土柱上，钢管存在较大的残余应力，塑性降低，受力较大时钢筋传力至焊缝上，钢管混凝土柱在焊接处发生撕裂破坏，带来巨大的安全隐患的问题，钢管混凝土柱竖直设置，钢‑混凝土组合梁的一端和钢筋混凝土板的一端均与钢管混凝土柱的外侧壁固定，两个连接端板安装在钢‑混凝土组合梁和钢管混凝土柱上。本发明属于建筑结构领域。

Description

一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法
技术领域
本发明涉及组合节点及节点施工方法，具体涉及一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法。
背景技术
U形钢-混凝土组合梁具有承载力高、刚度大、抗震性能好、截面尺寸小、施工速度快、抗火性能好以及施工后墙体表面平整、建筑效果好等优点，常与钢管混凝土柱和钢筋混凝土楼板配合应用。然而，当U形组合梁与T形或L形钢管混凝土柱连接时，外侧上翼缘外翻将严重影响使用功能，并会影响外墙保温和装饰施工。
框架节点处负弯矩较大，当采用U形钢-混凝土组合梁时，U形梁上翼缘一般位于钢筋混凝土楼板底部，仅靠组合梁上翼缘承受负弯矩作用下产生的拉力，无法充分发挥组合梁的优越受力性能，同时也会导致结构中梁高度和用钢量增加。因此，为进一步提高组合梁负弯矩区的承载力，降低钢梁刚度，减小钢材用量，需要在组合梁上部及周围楼板一定范围内设置纵向受力钢筋。为了保证节点区的刚度和承载力，上部负弯矩钢筋若穿过柱构件，会对柱的承载力造成一定程度削弱，同时施工也较为复杂；若钢筋不穿设组合柱，此时需要实现钢筋端部有效、可靠的锚固。若将钢筋端部直接焊接在钢管混凝土柱肢上，钢管会存在较大的残余应力，塑性降低，当受力较大时钢筋直接传力至焊缝上，钢管混凝土柱肢易在焊接处发生撕裂破坏，带来巨大的安全隐患。
发明内容
本发明为解决现有框架节点中U形钢-混凝土组合梁与T形或L形钢管混凝土柱连接时外侧上翼缘外翻将严重影响使用功能；同时U形钢-混凝土组合梁与T形或L形钢管混凝土柱连接时钢筋混凝土楼板内的纵向受力钢筋端部直接焊接在钢管混凝土柱上，钢管存在较大的残余应力，塑性降低，受力较大时钢筋传力至焊缝上，钢管混凝土柱在焊接处发生撕裂破坏，带来巨大的安全隐患的问题，进而提供一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法。
本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：
它包括钢-混凝土组合梁、钢管混凝土柱、钢筋混凝土板和两个连接端板，钢管混凝土柱竖直设置，钢-混凝土组合梁和钢筋混凝土板一体设置，钢-混凝土组合梁的一端和钢筋混凝土板的一端均与钢管混凝土柱的外侧壁固定连接，两个连接端板安装在钢-混凝土组合梁和钢管混凝土柱上。
所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：制作钢-混凝土组合梁中的钢梁：将外侧翼缘、内侧翼缘、下翼缘、外侧腹板和内侧腹板一体固定，外侧翼缘的高度高于内侧翼缘的高度；
步骤二：安装抗剪连接件：将多个抗剪连接件焊接安装在下翼缘上端面上；
步骤三：安装连接端板：将一个连接端板焊接安装在外侧腹板外侧壁和平行柱肢的外侧壁上，将另一个连接端板焊接安装在内侧腹板外侧壁和平行柱肢的外侧壁上；
步骤四：安装栓钉：将多个栓钉等距水平安装在垂直柱肢的外侧壁上，安装栓钉的高度与外侧翼缘的高度平齐；
步骤五：安装辅助钢筋：将辅助钢筋固定安装在多个栓钉上；
步骤六：安装端部带有弯钩的负弯矩钢筋：每个端部带有弯钩的负弯矩钢筋的一端加工弯钩，使每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋通过弯钩与辅助钢筋相连，多端部带有弯钩的负弯矩钢筋平行设置；
步骤七：浇筑：向外侧翼缘、内侧翼缘、下翼缘、外侧腹板和内侧腹板内浇筑梁内部混凝土，向垂直柱肢和平行柱肢内浇筑柱内部混凝土，向端部带有弯钩的负弯矩钢筋、辅助钢筋和多个栓钉上浇筑混凝土形成钢筋混凝土板，待混凝土硬化后即形成组合节点。
本发明的有益效果：
1、本申请的钢-混凝土组合梁1与钢管混凝土柱2连接时外侧翼缘1-1向内翻使组合节点外侧面平整进而达到便捷有效的保温施工及装修装饰施工。
2、本申请钢-混凝土组合梁1中的外侧翼缘1-1可以有效抵抗负弯矩作用，有效提高组合梁负弯矩作用下的承载力，从而减少钢筋混凝土楼板内负弯矩区的钢筋配置，减小施工难度，提高经济性。
3、本申请在钢筋混凝土楼板4内配置多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5抵抗梁柱节点区的负弯矩作用，通过设置多个栓钉6和辅助钢筋7避免将钢筋直接焊接在钢管混凝土柱2上，使拉力通过弯钩传递至辅助钢筋7上，再通过栓钉6传至钢管上，一方面可防止钢管混凝土柱2的钢管发生撕裂破坏，另一方面构造简单，可以通过控制端部带有弯钩的负弯矩钢筋5的端部弯钩长度来满足锚固长度要求。
4、本申请在钢-混凝土组合梁1的内侧翼缘1-2外翻时设置肋板8，其作用相当于延长了内侧翼缘1-2，可以有效防止内侧翼缘1-2端部传力突变，外力可以通过肋板8连续传递，避免了内侧翼缘1-2端部与钢管混凝土柱2连接处的破坏。
5、本申请在钢-混凝土组合梁1的内侧翼缘1-2内翻时要求内侧连接端板3顶部高度高于内侧腹板1-5的高度，一方面可以尽可能延长端板与梁、柱的焊缝长度，加强了梁柱之间的连接强度，另一方面部分连接端板3埋入钢筋混凝土楼板4内，增强了节点的整体性。
附图说明
图1是本申请整体结构主视图，图中内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5外侧壁示意图。
图2是图1的俯视示意图。
图3是本申请整体结构主视图，图中内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5内侧壁示意图。
图4是图3的俯视示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，它包括钢-混凝土组合梁1、钢管混凝土柱2、钢筋混凝土板4和两个连接端板3，钢管混凝土柱2竖直设置，钢-混凝土组合梁1和钢筋混凝土板4一体设置，钢-混凝土组合梁1的一端和钢筋混凝土板4的一端均与钢管混凝土柱2的外侧壁固定连接，两个连接端板3安装在钢-混凝土组合梁1和钢管混凝土柱2上。
本实施方式中钢管混凝土柱2的钢管截面为L形或T形中的一种。
具体实施方式二：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，钢管混凝土柱2包括垂直柱肢2-1、平行柱肢2-2和柱内部混凝土2-3，垂直柱肢2-1与平行柱肢2-2固定连接组成钢管体，柱内部混凝土2-3设置在钢管体内。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，钢-混凝土组合梁1包括下翼缘1-3、外侧腹板1-4、内侧腹板1-5、梁内部混凝土1-6和多个抗剪连接件1-7；外侧腹板1-4和内侧腹板1-5平行安装在下翼缘1-3上，梁内部混凝土1-6安装在外侧腹板1-4、内侧腹板1-5和下翼缘1-3上，外侧腹板1-4、内侧腹板1-5和下翼缘1-3与钢管混凝土柱2固定连接，多个抗剪连接件1-7焊接安装在下翼缘1-3的上端面上。抗剪连接件1-7为栓钉、螺栓或角钢中的一种。其它方法与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，钢-混凝土组合梁1包括外侧翼缘1-1和内侧翼缘1-2，外侧翼缘1-1水平安装在外侧腹板1-4顶端的内侧壁上，内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5顶端的外侧壁上，两个连接端板3焊接安装在钢-混凝土组合梁1和钢管混凝土柱2上。其它方法与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，钢-混凝土组合梁1包括外侧翼缘1-1和内侧翼缘1-2，外侧翼缘1-1水平安装在外侧腹板1-4顶端的内侧壁上，内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5顶端的内侧壁上，两个连接端板3焊接安装在钢-混凝土组合梁1和钢管混凝土柱2上。其它方法与具体实施方式三相同。
具体实施方式六：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，一个连接端板3焊接安装在平行柱肢2-2和外侧腹板1-4的外侧壁上，连接端板3的高度高于外侧腹板1-4的高度，另一个连接端板3焊接安装在内侧腹板1-5、内侧翼缘1-2和平行柱肢2-2的外侧壁上。连接端板3顶端低于内侧腹板1-5。其它方法与具体实施方式二或四相同。
具体实施方式七：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，一个连接端板3焊接安装在平行柱肢2-2和外侧腹板1-4的外侧壁上，连接端板3的高度高于外侧腹板1-4的高度；另一个连接端板3焊接安装在内侧腹板1-5和平行柱肢2-2的外侧壁上，连接端板3顶端高于内侧腹板1-5且连接端板3顶端插装在钢筋混凝土板4内。其它方法与具体实施方式二或五相同。
具体实施方式八：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，它还包括肋板8，肋板8沿内侧翼缘1-2的长度方向设置在内侧翼缘1-2端部，肋板8与内侧翼缘1-2的宽度相同，肋板8安装高度与内侧翼缘1-2平齐且焊接安装在内侧翼缘1-2和垂直柱肢2-1。其它方法与具体实施方式六相同。
具体实施方式九：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，钢筋混凝土板4包括混凝土板、辅助钢筋7、多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5和多个栓钉6；多个栓钉6沿水平方向焊接安装在垂直柱肢2-1的外侧壁上，多个栓钉6的高度低于外侧翼缘1-1的高度设置。辅助钢筋7焊接安装在多个栓钉6上，多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5均布设置在辅助钢筋7上，每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5的弯钩端连接在辅助钢筋7上，辅助钢筋7、多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5和多个栓钉6设置在混凝土板内。端部带有弯钩的负弯矩钢筋5设置方向与钢-混凝土组合梁1平行，端部带有弯钩的负弯矩钢筋5的弯钩与辅助钢筋7连接。其它方法与具体实施方式六相同。
具体实施方式十：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法，所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：制作钢-混凝土组合梁1中的钢梁：将外侧翼缘1-1、内侧翼缘1-2、下翼缘1-3、外侧腹板1-4和内侧腹板1-5一体固定，外侧翼缘1-1的高度高于内侧翼缘1-2的高度；
步骤二：安装抗剪连接件1-7：将多个抗剪连接件1-7焊接安装在下翼缘1-3上端面上；
步骤三：安装连接端板3：将一个连接端板3焊接安装在外侧腹板1-4外侧壁和平行柱肢2-2的外侧壁上，将另一个连接端板3焊接安装在内侧腹板1-5外侧壁和平行柱肢2-2的外侧壁上；
步骤四：安装栓钉6：将多个栓钉6等距水平安装在垂直柱肢2-1的外侧壁上，安装栓钉6的高度与外侧翼缘1-1的高度平齐；
步骤五：安装辅助钢筋7：将辅助钢筋7固定安装在多个栓钉6上；
步骤六：安装端部带有弯钩的负弯矩钢筋5：每个端部带有弯钩的负弯矩钢筋5的一端加工弯钩，使每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5通过弯钩与辅助钢筋7相连，多端部带有弯钩的负弯矩钢筋5平行设置；
步骤七：浇筑：向外侧翼缘1-1、内侧翼缘1-2、下翼缘1-3、外侧腹板1-4和内侧腹板1-5内浇筑梁内部混凝土1-6，向垂直柱肢2-1和平行柱肢2-2内浇筑柱内部混凝土2-3，向端部带有弯钩的负弯矩钢筋5、辅助钢筋7和多个栓钉6上浇筑混凝土形成钢筋混凝土板4，待混凝土硬化后即形成组合节点。
具体实施方式十一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点及施工方法，步骤七中浇筑混凝土为普通混凝土、高强混凝土、自密实混凝土中的一种。其它结构和方法与具体实施方式十相同。
实施例：
钢管混凝土柱2的钢管截面为T形，钢管混凝土柱2的钢管包括垂直柱肢2-1、平行柱肢2-2和柱混凝土2-3，垂直柱肢2-1和平行柱肢2-2焊接连接组成横截面为T形的钢管，柱混凝土2-3设置在垂直柱肢2-1和平行柱肢2-2内。内侧翼缘1-2和外侧翼缘1-1相对设置在下翼缘1-3上方，内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5顶端的内侧壁上时，钢-混凝土组合梁1的外侧翼缘1-1、内侧翼缘1-2、下翼缘1-3、外侧腹板1-4和内侧腹板1-5均与钢管混凝土柱2的平行柱肢2-2焊接固定，外侧连接端板3焊接安装在外侧腹板1-4和钢管混凝土柱2上，内侧连接端板3焊接安装在内侧腹板1-5和钢管混凝土柱2上，内侧连接端板3顶部的高度高于内侧腹板1-5的高度。当内侧翼缘1-2安装在内侧腹板1-5顶端的外侧壁上时，肋板8沿内侧翼缘1-2的长度方向焊接安装在沿内侧翼缘1-2上，肋板8与内侧翼缘1-2平齐设置，外侧翼缘1-1、肋板8、下翼缘1-3、外侧腹板1-4和内侧腹板1-5均与钢管混凝土柱2的平行柱肢2-2焊接固定，外侧连接端板3焊接安装在外侧腹板1-4和钢管混凝土柱2上，内侧连接端板3焊接安装在内侧腹板1-5和平行柱肢2-2上，连接端板3顶部的高度不高于内侧腹板1-5的高度。多个栓钉6等距水平安装在垂直柱肢2-1外侧壁上，辅助钢筋7焊接安装在多个栓钉6上；端部带有弯钩的负弯矩钢筋5的一端加工弯钩，使每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋5通过弯钩与辅助钢筋7相连，多根负弯矩钢筋5平行设置，向外侧翼缘1-1、内侧翼缘1-2、下翼缘1-3、外侧腹板1-4和内侧腹板1-5内浇筑梁内部混凝土1-6，垂直柱肢2-1和平行柱肢2-2内浇筑柱内部混凝土2-3，向端部带有弯钩的负弯矩钢筋5、辅助钢筋7和多个栓钉6上浇筑混凝土形成钢筋混凝土板4，待混凝土硬化后即形成组合节点。

Claims (10)

1.一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：它包括钢-混凝土组合梁(1)、钢管混凝土柱(2)、钢筋混凝土板(4)和两个连接端板(3)，钢管混凝土柱(2)竖直设置，钢-混凝土组合梁(1)和钢筋混凝土板(4)一体设置，钢-混凝土组合梁(1)的一端和钢筋混凝土板(4)的一端均与钢管混凝土柱(2)的外侧壁固定连接，两个连接端板(3)安装在钢-混凝土组合梁(1)和钢管混凝土柱(2)上。
2.根据权利要求1所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：钢管混凝土柱(2)包括垂直柱肢(2-1)、平行柱肢(2-2)和柱内部混凝土(2-3)，垂直柱肢(2-1)与平行柱肢(2-2)固定连接组成钢管体，柱内部混凝土(2-3)设置在钢管体内。
3.根据权利要求1所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：钢-混凝土组合梁(1)包括下翼缘(1-3)、外侧腹板(1-4)、内侧腹板(1-5)、梁内部混凝土(1-6)和多个抗剪连接件(1-7)；外侧腹板(1-4)和内侧腹板(1-5)平行安装在下翼缘(1-3)上，梁内部混凝土(1-6)安装在外侧腹板(1-4)、内侧腹板(1-5)和下翼缘(1-3)上，外侧腹板(1-4)、内侧腹板(1-5)和下翼缘(1-3)与钢管混凝土柱(2)固定连接，多个抗剪连接件(1-7)焊接安装在下翼缘(1-3)的上端面上。
4.根据权利要求3所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：钢-混凝土组合梁(1)包括外侧翼缘(1-1)和内侧翼缘(1-2)，外侧翼缘(1-1)水平安装在外侧腹板(1-4)顶端的内侧壁上，内侧翼缘(1-2)安装在内侧腹板(1-5)顶端的外侧壁上，两个连接端板(3)焊接安装在钢-混凝土组合梁(1)和钢管混凝土柱(2)上。
5.根据权利要求3所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：钢-混凝土组合梁(1)包括外侧翼缘(1-1)和内侧翼缘(1-2)，外侧翼缘(1-1)水平安装在外侧腹板(1-4)顶端的内侧壁上，内侧翼缘(1-2)安装在内侧腹板(1-5)顶端的内侧壁上，两个连接端板(3)焊接安装在钢-混凝土组合梁(1)和钢管混凝土柱(2)上。
6.根据权利要求2或4所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：一个连接端板(3)焊接安装在平行柱肢(2-2)和外侧腹板(1-4)的外侧壁上，另一个连接端板(3)焊接安装在内侧腹板(1-5)和平行柱肢(2-2)的外侧壁上。
7.根据权利要求2或5所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：一个连接端板(3)焊接安装在平行柱肢(2-2)和外侧腹板(1-4)的外侧壁上，另一个连接端板(3)焊接安装在内侧腹板(1-5)和平行柱肢(2-2)的外侧壁上，且连接端板(3)顶端插装在钢筋混凝土板(4)内。
8.根据权利要求6所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：它还包括肋板(8)，肋板(8)沿内侧翼缘(1-2)的长度方向设置在内侧翼缘(1-2)端部，肋板(8)与内侧翼缘(1-2)的宽度相同，肋板(8)安装高度与内侧翼缘(1-2)平齐且焊接安装在内侧翼缘(1-2)、平行柱肢(2-2)和垂直柱肢(2-1)。
9.根据权利要求2所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点，其特征在于：钢筋混凝土板(4)包括混凝土、辅助钢筋(7)、多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)和多个栓钉(6)；多个栓钉(6)沿水平方向焊接安装在垂直柱肢(2-1)的外侧壁上，辅助钢筋(7)焊接安装在多个栓钉(6)上，多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)均布设置在辅助钢筋(7)上，每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)的弯钩端连接在辅助钢筋(7)上，辅助钢筋(7)、多根端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)和多个栓钉(6)设置在混凝土板内。
10.用于权利要求1-9所述一种钢-混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的施工方法,其特征在于：所述方法是按照以下步骤实现的：
步骤一：制作钢-混凝土组合梁(1)中的钢梁：将外侧翼缘(1-1)、内侧翼缘(1-2)、下翼缘(1-3)、外侧腹板(1-4)和内侧腹板(1-5)一体固定，外侧翼缘(1-1)的高度高于内侧翼缘(1-2)的高度；
步骤二：安装抗剪连接件(1-7)：将多个抗剪连接件(1-7)焊接安装在下翼缘(1-3)上端面上；
步骤三：安装连接端板(3)：将一个连接端板(3)焊接安装在外侧腹板(1-4)外侧壁和平行柱肢(2-2)的外侧壁上，将另一个连接端板(3)焊接安装在内侧腹板(1-5)外侧壁和平行柱肢(2-2)的外侧壁上；
步骤四：安装栓钉(6)：将多个栓钉(6)等距水平安装在垂直柱肢(2-1)的外侧壁上，安装栓钉(6)的高度与外侧翼缘(1-1)的高度平齐；
步骤五：安装辅助钢筋(7)：将辅助钢筋(7)固定安装在多个栓钉(6)上；
步骤六：安装端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)：每个端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)的一端加工弯钩，使每根端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)通过弯钩与辅助钢筋(7)相连，多端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)平行设置；
步骤七：浇筑：向外侧翼缘(1-1)、内侧翼缘(1-2)、下翼缘(1-3)、外侧腹板(1-4)和内侧腹板(1-5)内浇筑梁内部混凝土(1-6)，向垂直柱肢(2-1)和平行柱肢(2-2)内浇筑柱内部混凝土(2-3)，向端部带有弯钩的负弯矩钢筋(5)、辅助钢筋(7)和多个栓钉(6)上浇筑混凝土形成钢筋混凝土板(4)，待混凝土硬化后即形成组合节点。
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