CN113338433B - 一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢‑混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，包括钢筋砼柱、型钢梁、钢板和钢销钉；所述钢筋砼柱包括上钢筋砼柱和下钢筋砼柱；所述上钢筋砼柱和下钢筋砼柱接合处形成有卯眼；所述钢板即形成可插入所述卯眼中的榫头，所述钢销钉从钢筋砼柱表面贯穿钢板与型钢梁连接；本发明所述装置的装配方法充分运用榫卯连接方式，巧妙组合连接，可加强组合结构梁柱结点中钢结构和混凝土各自优越性能，提高使用安全性；且装配化程度高，可实现工厂批量生产。

Description

一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置及装配方法

技术领域

本发明涉及一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置及装配方法。

背景技术

随着我国建筑行业以及钢铁制造业的快速发展，一大批钢结构与混凝土结构组合形式的工程正在兴起，钢-混组合结构兼有两种结构的优点，可以更好地发挥结构性能。另外，基于组合结构，可以引入装配式概念，在工厂加工预制好结构所用构件和配件(如钢筋混凝土柱、型钢梁、钢板、钢销钉等)，需要用时直接送到施工现场装配拼接，形成装配组合结构，工厂化批量生产，节约时间，提高效率。目前，装配式组合结构在工业厂房、低层别墅等领域均有应用。装配式组合结构的结点是关键，但是，传统的钢-混组合结构的刚性结点在装配上，往往采用螺纹连接结合浇筑的模式，一方面施工成型时间长，无法做到快速拼接，一方面结点处不稳定，若钢梁与砼柱采用现浇或钢梁与砼柱采用螺栓进行装配安装，结点处因为材料黏接或构件耦合产生不稳定风险，刚性结构易在后期发生滑丝脱出等问题，所以传统的钢-混组合结构在组装环节、安全稳定性上都有一定的缺点。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术中存在的刚性结点施工时间长且连接点不稳定的问题，提供一种组装快捷、连接点具有弹性和高稳定性的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，同时提供了上述连接装置的装配方法。

技术方案：本发明的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，所述梁柱插销式榫卯结点连接装置包括钢筋砼柱和榫卯连接装置；所述钢筋砼柱包括上钢筋砼柱和下钢筋砼柱，上钢筋砼柱和下钢筋砼柱以上下叠放的形式组合，叠放后形成工字形通孔，所述榫卯连接装置由型钢梁、钢板和钢销钉组成；所述型钢梁嵌入钢筋砼柱的工字型通孔中，钢筋砼柱在型钢梁左右两侧位置设有用于插入钢板的卯眼，所述钢板插入卯眼中形成榫头，所述钢销钉从钢筋砼柱表面贯穿穿过钢板后与型钢梁连接。

优选的，所述钢筋砼柱表面带有第一销孔，所述钢板上带有第二销孔，所述型钢梁上带有第三销孔，第一销孔、第二销孔和第三销孔的位置是一一对应的设置。

优选的，所述型钢梁呈工字型钢，所述型钢梁包括竖轴以及固定在竖轴两端的翼缘，翼缘上表面及左右两侧均设有波浪形锯齿；所述钢板呈T型钢；进一步的，波浪形锯齿采用凹凸状锯齿或三角形锯齿进行替换。

优选的，所述钢销钉横截面呈梯形，钢销钉截面面积从最外端向内逐步递减，所述型钢梁的端部伸入至型钢梁竖轴的中心线位置。

优选的，所述第一销孔、第二销孔和第三销孔均为正方形销孔，销孔的边长与对应位置的钢销钉的外径相同，所述三个销孔的中心点在一条直线上。

优选的，所述钢销钉与第一销孔、第二销孔和第三销孔的间隙处填充有环氧树脂胶。

优选的，在钢板的T型翼缘处上下边以及钢销钉截面较大一端上下边焊弹簧片。

本发明还提供了上述钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)构建钢筋砼柱：将上钢筋砼柱叠放到下钢筋砼柱上，上钢筋砼柱的上口槽对准下钢筋砼柱的下口槽，从而形成工字型通孔；同时上钢筋砼柱的上卯眼和下钢筋砼的下卯眼对位拼装，在工字型通孔两侧形成对称设置的卯眼；

(2)将型钢梁竖向插入钢筋砼柱的工字形通孔，型钢梁左右两侧的钢板横向插入卯眼，形成榫头；

(3)将钢销钉穿过钢筋砼柱内的第一销孔，再穿过钢板上的第二销孔，到达型钢梁上的第三销孔，并嵌入至第三销孔的底部；

(4)将钢销钉上的弹簧片按压挤入至钢销钉与钢筋砼柱内第一销孔之间的空隙中；

(5)将卯眼与榫头以及钢销钉分别与第一销孔、第二销孔和第三销孔的连接空隙处使用环氧树脂胶涂刷填充密实。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：本发明的一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，采用榫接结构形式，结构稳定，装配过程简便，大大提高施工安装效率，易于推广至实际工程；极大的增强梁柱结点连接弹性承载状态，可以使混凝土和钢结构两种材料可以混合搭配使用，发挥各自优势。本发明的高稳定性在于对梁柱结点采用插销式榫卯连接，榫卯处增加钢构件，使原本的钢-砼构件接触优化为钢-砼-钢构件接触，进一步提高结构构件弹性承载状态，亦或尽量降低螺栓螺纹出现的频率，避免钢材及砼等构件开螺纹令工艺手续繁琐。

附图说明

图1：本发明的结构正视示意图；

图2：本发明型钢梁的结构示意图；

图3：本发明型钢梁、钢板和销钉的组合结构示意图；

图4：本发明型钢梁、钢板、销钉及弹簧片的组合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接，包括上钢筋砼柱1，下钢筋砼柱2，型钢梁3，卯眼4，钢板5，榫头6，钢销钉7，第一销孔8，第二销孔9，第三销孔10；其中，上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2接合处的预留空间各占型钢梁3上下一半，将型钢梁3从侧面慢慢插入上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2的预留空间，插入前可使用高压气枪清理杂质、润滑剂便于插入，型钢梁3与上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2依靠波浪锯齿形状部位恰好相互啮合，此时已形成简易梁柱组合结构；高强钢材预制钢板5在上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2的预留卯眼4处从柱侧面慢慢插入，插入前可使用高压气枪清理杂质、润滑剂便于插入，此时，榫头6插入卯眼4完成初步连接；钢销钉7施工时采用锤击方式将其依次从第一销孔8、第二销孔9、第三销孔10沿三孔水平标高线打入，钢销钉7到第三销孔10底部时则停止锤击，对于裸露在第一销孔8外部的钢销钉7予以保留并采取一定的保护措施，防止钢销钉7腐蚀。

上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2的第一销孔8布置在相对的面上，每个面各两个孔，因此一个梁柱组合结构结点连接共计八个钢销钉-榫头-卯眼搭接；此外，出现一处第一销孔8，相应地向内延伸对应第二销孔9、第三销孔10。

结构装配完成后，卯眼4与榫头6、第一销孔8与第二销孔9与第三销孔10等位置的连接空隙处使用环氧树脂胶涂刷填充密实，此措施主要是为了使结构构件之间更加紧密、防止错动并且延缓构件腐蚀速度，延长结构使用寿命。本发明通过榫头与卯眼通过销钉相互咬合，起到连接作用，加入钢板5与钢销钉7干预型钢梁3之后，可提升砼柱范围内梁端抗弯承载力，梁柱结点采用插销式榫卯连接，榫头与卯眼通过销钉相互咬合，使此处的梁柱结点优化为钢-砼-钢彼此接触，受力时预期可使结点富有很好的弹性。形成富有弹性的结点。

实施例2

在实施例1现有构件基础上，对钢板5和钢销钉7作进一步优化，考虑到装配施工不可避免出现连接缝，从震动性能出发，在钢板5和钢销钉7上添加弹簧片，具体实施方式如下：在钢板5的T型翼缘处上下边以及钢销钉7截面较大一端上下边焊弹簧片，弹簧片选择箍数较密、弹性较大的弹簧且露出部分不宜太长，在焊接部位处弹簧片与所焊构件打磨吻合，待施工装配之时，在实施例1原有实施方式步骤的基础上，从简易梁柱组合结构开始，将T型翼缘上下边焊有弹簧片的高强钢材预制钢板5在上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2的预留卯眼4处从柱侧面慢慢插入，插入前同样可使用高压气枪清理杂质、润滑剂便于插入，此时，钢板5与简易梁柱组合结构形成榫头6，榫头6和卯眼4同时完成初步连接；钢板5的T型翼缘上边和上钢筋砼柱1以及T型翼缘下边和下钢筋砼柱2嵌入铆合的部位通过弹簧片直接接触；随后截面较大一端上下边焊有弹簧片的钢销钉7插入卯眼4，钢销钉7施工时采用锤击方式将其依次从第一销孔8、第二销孔9、第三销孔10沿三孔水平标高线打入，钢销钉7到第三销孔10底部时则停止锤击，将钢销钉7的弹簧片从连接空隙接口处按压挤入至钢筋砼柱内相接触；对于裸露在第一销孔8外部的钢销钉7予以保留并采取一定的保护措施，防止钢销钉7腐蚀。

与实施例1同理，上钢筋砼柱1和下钢筋砼柱2的第一销孔8布置在相对的面上，每个面各两个孔，因此一个梁柱组合结构结点连接共计八个钢销钉-榫头-卯眼搭接；此外，出现一处第一销孔8，相应地向内延伸对应第二销孔9、第三销孔10。结构装配完成后，卯眼4与榫头6、第一销孔8与第二销孔9与第三销孔10等位置的连接空隙处使用环氧树脂胶涂刷填充密实，此措施主要是为了使结构构件之间更加紧密、防止错动并且延缓构件腐蚀速度，延长结构使用寿命。

Claims (5)

1.一种钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，其特征在于，所述梁柱插销式榫卯结点连接装置包括钢筋砼柱和榫卯连接装置；所述钢筋砼柱包括上钢筋砼柱（1）和下钢筋砼柱（2），上钢筋砼柱（1）和下钢筋砼柱（2）以上下叠放的形式组合，叠放后形成工字形通孔，所述榫卯连接装置由型钢梁（3）、钢板（5）和钢销钉（7）组成；所述型钢梁（3）嵌入钢筋砼柱的工字型通孔中，钢筋砼柱的型钢梁（3）左右两侧设有用于插入钢板（5）的卯眼（4），所述钢板（5）插入卯眼（4）中形成榫头，所述钢销钉（7）从钢筋砼柱表面贯穿穿过钢板（5）后与型钢梁（3）连接；

所述钢筋砼柱表面带有第一销孔（8），所述钢板（5）上带有第二销孔（9），所述型钢梁（3）上带有第三销孔（10），第一销孔（8）、第二销孔（9）和第三销孔（10）的位置是一一对应的设置；

所述型钢梁（3）呈工字型钢，所述型钢梁（3）包括竖轴以及固定在竖轴两端的翼缘，翼缘上表面及左右两侧均设有波浪形锯齿；所述钢板（5）呈T型钢，所述钢销钉（7）横截面呈梯形，钢销钉（7）截面面积从最外端向内逐步递减，所述型钢梁（3）的端部伸入至型钢梁（3）竖轴的中心线位置；

所述第一销孔（8）、第二销孔（9）和第三销孔（10）均为正方形销孔，销孔的边长与对应位置的钢销钉（7）的外径相同，三个销孔的中心点在一条直线上。

2.根据权利要求1所述的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，其特征在于，波浪形锯齿采用凹凸状锯齿或三角形锯齿进行替换。

3.根据权利要求1所述的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，其特征在于，所述钢销钉（7）与第一销孔（8）、第二销孔（9）和第三销孔（10）的间隙处填充有环氧树脂胶。

4.根据权利要求1所述的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置，其特征在于，在钢板（5）的T型翼缘处上下边以及钢销钉（7）截面较大一端上下边焊弹簧片。

5.一种权利要求1-4任一所述的钢-混组合梁柱插销式榫卯结点连接装置的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）构建钢筋砼柱：将上钢筋砼柱叠放到下钢筋砼柱上，上钢筋砼柱的上口槽对准下钢筋砼柱的下口槽，从而形成工字型通孔；同时上钢筋砼柱的上卯眼和下钢筋砼的下卯眼对位拼装，在工字型通孔两侧形成对称设置的卯眼；

（2）将型钢梁竖向插入钢筋砼柱的工字形通孔，型钢梁左右两侧的钢板横向插入卯眼，形成榫头；

（3）将钢销钉穿过钢筋砼柱内的第一销孔，再穿过钢板上的第二销孔，到达型钢梁上的第三销孔，并嵌入至第三销孔的底部；

（4）将钢销钉上的弹簧片按压挤入至钢销钉与钢筋砼柱内第一销孔之间的空隙中；

（5）将卯眼与榫头以及钢销钉分别与第一销孔、第二销孔和第三销孔的连接空隙处使用环氧树脂胶涂刷填充密实。

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