CN114482374A - 一种整体装配式钢-混组合梁连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体装配式钢‑混组合梁连接节点，该连接节点包括：预制钢梁，钢梁上翼缘两侧开设有长形滑槽孔，长形滑槽孔沿钢梁的横向开设；预制混凝土板，布置在钢梁上翼缘两侧；横向连接结构，包括第一横向连接件和第二横向连接件，第一横向连接件内含上下贯通的楔形槽孔，第二横向连接件连接左右两侧的第一横向连接件；竖向连接结构，包括竖向连接件，竖向连接件插入所述楔形槽孔内并穿过钢梁上翼缘的长形滑槽孔，将预制混凝土板紧固固定于钢梁上翼缘。本发明的连接节点现场采用非焊接式机械连接，施工便捷、装配化程度高；受力机理明确，具有良好的抗力性能和整体性；钢梁和混凝土间便于拆卸，可实现后期维修、替换。

Description

一种整体装配式钢-混组合梁连接节点

技术领域

本发明涉及建筑结构连接构造技术领域，具体而言，涉及一种整体装配式钢-混组合梁连接节点。

背景技术

近年来，随着我国建筑工业化、住宅产业化理念的不断深入，装配式建筑结构成为我国大力推广和发展的建筑技术体系。与传统现浇建筑形式、建造方式相比，装配式建筑技术具有结构件工业化程度高、施工现场湿作业工程量少、工期短和经济性好等一系列优势，符合我国绿色发展和可持续发展理念，有利于推动我国新型城镇化建设水平的进一步提升。

钢-混组合结构可充分发挥钢材和混凝土的材料性能优势，呈现出良好的结构抗力性能。钢-混组合结构同时具有可装配属性，是装配式结构快速发展的重要实现载体。其中，钢-混组合梁作为一种具有代表性的钢-混组合构件，近年来已发展出不同类型的装配式组合、连接方式。然而，现有装配式钢-混组合梁均存在一定制约性：一方面，现有装配式组合梁湿式连接往往采用叠合楼板，存在预制楼板刚度小、板侧出筋和湿作业量较大等问题；另一方面，现有装配式组合梁湿式连接节点通常采用栓钉连接件构造，往往难以进行后期维修、替换，而采用螺栓干湿连接的装配式组合梁则存在预制混凝土板尺寸大，现场吊装施工困难等问题；此外，现有装配式楼板均未考虑地震作用下楼板耗能减震措施。

因此，需要一种预制装配程度较高的钢-混组合梁连接节点，保证不同荷载工况条件下的抗力性能和刚度连续性，确保装配结构安全可靠；可实现较为简化的施工装配工艺，较少的现场湿作业量，提升施工效率；突出装配式结构在后期维修、替换方面的优势；进一步发挥楼板在抗侧力体系中消能减震的作用，促进装配式钢-混组合梁的推广和应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种整体装配式钢-混组合梁连接节点，现场采用非焊接式机械连接，施工便捷、装配化程度高；受力机理明确，具有良好的抗力性能和整体性；钢梁和混凝土间便于拆卸，可实现后期维修、替换。本发明涉及的整体装配式钢-混组合梁连接节点具有安全可靠，工业化、绿色化程度高等特点，呈现显著经济、社会效益。

本发明是这样实现的：

一种整体装配式钢-混组合梁连接节点，该连接节点包括：

预制钢梁，为H型钢梁，钢梁上翼缘两侧开设有长形滑槽孔，长形滑槽孔沿钢梁的横向开设；

预制混凝土板，布置在钢梁上翼缘两侧；

横向连接结构，包括第一横向连接件和第二横向连接件，第一横向连接件锚固于预制混凝土板的边缘，其内含上下贯通的楔形槽孔，第二横向连接件连接左右两侧的第一横向连接件；

竖向连接结构，包括竖向连接件，竖向连接件插入所述楔形槽孔内并穿过钢梁上翼缘的长形滑槽孔，将预制混凝土板紧固固定于钢梁上翼缘。

在一些实施例中，所述第一横向连接件包括承托板，承托板为上下条形结构，所述楔形槽孔开设在承托板内，楔形槽孔为上宽下窄几何构型。

在一些实施例中，所述第一横向连接件还包括锚固板，预埋于预制混凝土板的边缘，与承托板的一侧焊接连接或一体加工成型，并与预制混凝土板内横向钢筋位置对应并焊接连接。

在一些实施例中，所述第一横向连接件还包括连接耳板，与承托板的另一侧焊接连接或一体加工成型，连接耳板上具有圆形孔。

在一些实施例中，所述第二横向连接件为横向短连杆，连杆左、右两端均有圆形孔，两端置于左右两侧的连接耳板，通过销轴穿过连接耳板与横向短连杆上的圆形孔连接。

在一些实施例中，所述横向短连杆整体为哑铃型，两头的销轴连接区域杆件宽度大于中间区域杆件宽度，中间区域杆件截面积与预制混凝土板内横向钢筋相同。

在一些实施例中，所述竖向连接件上部为楔形体，形状、尺寸与第一横向连接件内的楔形槽孔一致，竖向连接件下部为柱形体，柱形体直径与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔宽度一致或略小。

在一些实施例中，所述竖向连接结构还包括抗拔板和紧固螺母，抗拔板上具有与竖向连接件下部的柱形体截面尺寸对应的锚固孔，抗拔板穿过柱形体安装在钢梁上翼缘底部，并通过紧固螺母固定并施加预紧力。

在一些实施例中，所述抗拔板与钢梁上翼缘接触的一面做粗糙化处理；和/或，

所述抗拔板与钢梁上翼缘之间增设有一摩擦片，其上具有与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔尺寸对应的长形孔，摩擦片穿过所述竖向连接件下部的柱形体安装在钢梁上翼缘底部。

在一些实施例中，所述抗拔板上的锚固孔为锥形孔，通过紧固螺母紧固固定时锥形孔内放置锚固夹片。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明提出了一种横向、竖向一体化连接构造，替代了传统焊接栓钉及板侧出筋的连接构造，不仅受力机理明确，还进一步优化提升了梁板连接区域的抗剪、抗弯、抗拉和抗拔等综合力学性能，保证了装配式钢-混组合梁在不同荷载工况条件下的安全性和可靠性。

严重水平荷载作用下，装配式楼板可沿钢梁翼缘滑槽孔进行一定程度的横向往复移动，使得节点处的变形协调，可达到近似整体现浇楼盖的使用性能。

预制混凝土板几何构型规整，横向连接结构采用工厂化生产并预埋于预制混凝土板侧，提升了装配式组合梁的构件预制率，简化了现场装配难度，两侧预制混凝土板仅通过现场安装销轴和连杆即可实现有效连接；采用销轴连接横向连接件的方式，同时降低了两侧预制混凝土板位置出现偏差后的装配难度。

竖向连接结构采用楔形约束原理与横向连接结构进行有效连接，既保证了现场装配的便捷程度，同时也兼顾了横、竖向结构的受力性能，确保竖向荷载作用下横、竖向连接结构之间不发生脱离；同时承托板楔形槽孔也有效限制竖向连接件的转动，保证后续紧固螺栓预紧力的顺利施加。

竖向连接件与钢梁翼缘之间采用抗拔板和紧固螺母进行连接，抗拔板可限制竖向连接件的拔出，避免楼板在冲击荷载等作用下的掀起破坏行为；此外，此种装配连接方式也为楼板或钢梁后期进行非破坏式拆除、替换提供可能。

竖向连接件与钢梁翼缘之间采用摩擦板，施加预紧力产生的摩擦力可以有效抵抗钢梁与混凝土之间的界面力，提升竖向连接结构的抗剪性能。

两侧预制混凝土板均可直接放置于钢梁翼缘上，形成封闭区域，避免后期浇筑混凝土时的支模工序，提升施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。

图1示例性示出一种较佳实施方式连接节点的侧面示意图；

图2示例性示出一种较佳实施方式连接节点的平面示意图；

图3示例性示出一种较佳实施方式连接节点的立体示意图；

图4示例性示出一种较佳实施方式H型钢梁立体示意图；

图5示例性示出一种较佳实施方式预制混凝土板平面剖视示意图；

图6示例性示出一种较佳实施方式预制混凝土板侧面剖视示意图；

图7示例性示出一种较佳实施方式预制混凝土板整体结构示意图；

图8示例性示出一种较佳实施方式预制混凝土板整体结构示意图（示出横向连接结构）；

图9示例性示出一种较佳实施方式横向连接结构侧视示意图；

图10示例性示出一种较佳实施方式横向连接结构俯视示意图；

图11示例性示出一种较佳实施方式横向连接结构立体示意图；

图12示例性示出一种较佳实施方式横向短连杆结构示意图；

图13示例性示出一种较佳实施方式竖向连接件结构示意图；

图14示例性示出一种较佳实施方式竖向连接结构示意图（仰视）；

图15示例性示出一种较佳实施方式抗拔板、锚固夹片结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在本发明的描述中，术语“包括/包含”、“由……组成”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产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。

需要理解的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是任意合适的设置方式，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

还需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中心”等指示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、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下结合较佳的实施方式对本发明的实现进行详细的描述。

如图1~3，示出了本发明一种较佳实施例的整体装配式钢-混组合梁连接节点的整体结构示意，该连接节点包括预制钢梁1、预制混凝土板2、横向连接结构3以及竖向连接结构4，下面结合具体示图对各构件较佳的具体结构及其连接关系进行详细阐述。

如图4，预制钢梁1为H型钢梁，钢梁上翼缘两侧均匀布置长形滑槽孔101，长形滑槽孔101沿钢梁的横向开设，在钢梁上翼缘均匀开设左右两列，两列长形滑槽孔101关于钢梁腹板对称，长形滑槽孔101的具体作用将在后文中详细阐述。H型钢梁在工厂预制加工成设计尺寸，并按要求开设长形滑槽孔，现场装配时只需吊装即可。

容易理解，长形滑槽孔101为长度大于其宽度的槽孔，能够为预制混凝土板2提供一定滑动空间即可，具体形状可灵活开设，例如矩形、跑道型等，本发明优选采用规则的矩形滑槽孔，容易加工制作，如图4所示。

预制混凝土板2布置在预制钢梁1上翼缘两侧。

横向连接结构3包括第一横向连接件31和第二横向连接件32，第一横向连接件31锚固于预制混凝土板2的边缘，钢梁上翼缘左右两侧的第一横向连接件31对应设置，第一横向连接件31内含上下贯通的楔形槽孔310，第二横向连接件32连接左右两侧的第一横向连接件31。

竖向连接结构4包括竖向连接件41，竖向连接件41插入楔形槽孔310内并穿过钢梁上翼缘的长形滑槽孔101紧固固定。

预制钢梁1上翼缘两侧的预制混凝土板2通过横向连接结构3和竖向连接结构4连接固定于钢梁上翼缘，从而实现钢梁与混凝土板连接形成整体结构。

本发明提供一种整体装配式钢-混组合梁连接节点，现场采用非焊接式机械连接，施工便捷、装配化程度高；受力机理明确，具有良好的抗力性能和整体性，钢梁和混凝土板间便于拆卸，可实现后期维修、替换。

在一个实施例中，如图5~8，预制混凝土板2内布置有横向钢筋201、纵向钢筋202，横、纵向钢筋构成钢筋网。

在一个实施例中，如图9~11，第一横向连接件31包括承托板311，楔形槽孔310开设在承托板311内，上下贯通承托板311。

较佳的，承托板311为上下条形结构，例如规则的长方体、圆柱体、棱柱体等条形结构，以满足在其内开设上下贯通的楔形槽孔310。

楔形槽孔310为上宽下窄几何构型，可以是扁楔形、棱柱楔形，当紧固螺母安装时限制竖向连接件在楔形槽孔310内转动，若是圆锥楔形，则在圆锥体上增加限制横向转动的结构即可，例如限位销钉。本发明采用楔形槽孔构造，可利用横向和竖向连接件本身力学性能，同时楔形构造可省略上部螺母，简化现场装配工作量。

在一个实施例中，第一横向连接件31还包括锚固板312，与承托板311的一侧焊接连接或一体加工成型，锚固板312提供第一横向连接件31在预制混凝土板2上的安装固定。

较佳的，锚固板312预埋于预制混凝土板2的边缘，如图6~8所示，在预制混凝土板2工厂加工制作时事先预埋于预制混凝土板2内，锚固板312与预制混凝土板2内横向钢筋201位置对应，并与横向钢筋201焊接连接，借助横向钢筋的拉结作用增强锚固板在连接处边缘的锚固强度。可进一步使得其外表面与预制混凝土板2的混凝土边缘齐平，结构布置较合理，加工制作更方便，也利于后期构件连接和混凝土浇筑。

在一个实施例中，第一横向连接件31还包括连接耳板313，与承托板311的另一侧焊接连接或一体加工成型，连接耳板上具有圆形孔，圆形孔用于与第二横向连接件通过销轴连接。

在一个实施例中，参见图3、图9、图12，第二横向连接件32为横向短连杆，连杆左、右两端均有圆形孔，两端置于左右两侧的连接耳板313内，通过销轴314穿过连接耳板313与横向短连杆上的圆形孔连接，采用销轴将横向短连杆与第一横向连接件31进行铰接连接，铰接连接方式可在保证横向及纵向抗力的条件下避免连接区域受弯矩效应的影响，可有效抵抗连接区域的拉力和剪力。另外，采用销轴连接的方式，能够降低两侧预制混凝土板位置出现偏差后的装配难度。

较佳的，横向短连杆整体为哑铃型，两头的销轴连接区域杆件宽度大于中间区域杆件宽度，以避免连接区域提前失效，中间区域杆件截面积与预制混凝土板2内横向钢筋201相同，从而保证连接区域整体结构横向抗力刚度的连续性。

在一个实施例中，参见图13，竖向连接件41可采用一钢棒，上部为楔形体，形状、尺寸与第一横向连接件31内的楔形槽孔310一致，将竖向连接件41置于承托板311的楔形槽孔310内，两者形成相互约束效应，在竖向力作用下形成有效连接，竖向连接件41下部为柱形体，柱形体直径与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔101宽度一致或略小，使得竖向连接件41放入承托板311的楔形槽孔310内后其下部柱形体部分可贯穿钢梁上翼缘长形滑槽孔。

在一个实施例中，参见图14~15，竖向连接结构4还包括抗拔板42和紧固螺母43，抗拔板42上具有与竖向连接件41下部的柱形体截面尺寸对应的锚固孔421，竖向连接件的柱形体下部具有螺纹段，抗拔板42穿过柱形体安装在钢梁上翼缘底部，并通过紧固螺母43固定并施加预紧力，由于钢梁上翼缘开设长形滑槽孔101，钢梁上翼缘在该处的强度有所降低，通过增设抗拔板42，待紧固螺母43安装锚固并施加预紧力后，抗拔板可限制竖向连接件41的拔出，其可避免混凝土楼板从钢梁上掀起破坏行为，这对于应对罕见的爆炸冲击破坏（如室内燃气爆炸）作用是尤为重要的，能够保证板缝处的变形协调，可达到近似整体现浇楼盖的使用性能。

在一个实施例中，抗拔板42与钢梁上翼缘接触的一面做粗糙化处理。

较佳的，抗拔板42与钢梁上翼缘之间增设有一摩擦片44，摩擦片44穿过竖向连接件41下部的柱形体安装在钢梁上翼缘底部，如图14所示。严重水平荷载（如强烈地震）作用下，预制混凝土楼板与钢梁之间可发生一定横向滑移，即可沿钢梁上翼缘长形滑槽孔进行一定程度的往复移动，此时磨擦片在预紧力作用下产生摩擦力，可以有效抵抗钢梁与混凝土之间的界面力，从而进行摩擦耗能，减小地震荷载等水平作用对主体结构的损伤和破坏。

较佳的，摩擦片44采用薄铜板，例如3mm厚铜板，附着在钢梁上翼缘底面，用于改变接触面的摩擦系数。铜板上具有与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔101尺寸对应的长形孔，使得预制混凝土楼板与钢梁之间发生横向滑移时，预制混凝土楼板带动竖向连接件41以及抗拔板42相对于摩擦片44进行整体移动，通过磨擦片与抗拔板摩擦形成耗能作用，摩擦片44本身尽量不发生滑动位移，因为其厚度较薄，若其本身产生较大横向移动容易损坏。

继续参见图15，抗拔板42上的锚固孔421为锥形孔，通过紧固螺母43紧固固定时锥形孔421内放置锚固夹片45，借助预应力锚索上常用的锚固夹片结构，在紧固螺母43施加预紧力后，夹片向内锁死，提供更高锚固力的同时防止竖向连接件41在罕见破坏载荷作用下脱开失效。

本发明的整体装配式钢-混组合梁连接节点在横向和竖向连接完成后在连接区域浇筑混凝土形成整体装配式组合梁结构，连接节点混凝土现浇区域无需支模可直接浇筑所需强度混凝土。

本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

上文描述了几个说明性实施例，应当理解，本领域技术人员将容易想到各种改变、修改和改进。此类变更、修改和改进旨在形成本公开的一部分并且旨在落入本发明的精神和范围内。虽然这里呈现的一些示例涉及功能或结构的特定组合，但是应当理解，这些功能和结构可以根据本发明以其他方式组合以实现相同或不同的目的。特别地，结合一个实施例讨论的动作、元素和特征不旨在被排除在其他实施例中的类似或其他角色之外。此外，本文的结构和组件可进一步分成附加组件或结合在一起以形成用于执行相同功能的更少组件。因此，前述描述和附图仅作为示例，并不旨在进行限制，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于，该连接节点包括：

预制钢梁（1），为H型钢梁，钢梁上翼缘两侧开设有长形滑槽孔（101），长形滑槽孔（101）沿钢梁的横向开设；

预制混凝土板（2），布置在钢梁上翼缘两侧；

横向连接结构（3），包括第一横向连接件（31）和第二横向连接件（32），第一横向连接件（31）锚固于预制混凝土板（2）的边缘，其内含上下贯通的楔形槽孔（310），第二横向连接件（32）连接左右两侧的第一横向连接件（31）；

竖向连接结构（4），包括竖向连接件（41），竖向连接件（41）插入所述楔形槽孔（310）内并穿过钢梁上翼缘的长形滑槽孔（101），将预制混凝土板（2）紧固固定于钢梁上翼缘。

2.根据权利要求1所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述第一横向连接件（31）包括承托板（311），承托板（311）为上下条形结构，所述楔形槽孔（310）开设在承托板（311）内，楔形槽孔（310）为上宽下窄几何构型。

3.根据权利要求1所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述第一横向连接件（31）还包括锚固板（312），预埋于预制混凝土板（2）的边缘，与承托板（311）的一侧焊接连接或一体加工成型，并与预制混凝土板（2）内横向钢筋位置对应并焊接连接。

4.根据权利要求3所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述第一横向连接件（31）还包括连接耳板（313），与承托板（311）的另一侧焊接连接或一体加工成型，连接耳板上具有圆形孔。

5.根据权利要求4所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述第二横向连接件（32）为横向短连杆，连杆左、右两端均有圆形孔，两端置于左右两侧的连接耳板（313），通过销轴（314）穿过连接耳板（313）与横向短连杆上的圆形孔连接。

6.根据权利要求5所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述横向短连杆整体为哑铃型，两头的销轴连接区域杆件宽度大于中间区域杆件宽度，中间区域杆件截面积与预制混凝土板（2）内横向钢筋相同。

7.根据权利要求1所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述竖向连接件（41）上部为楔形体，形状、尺寸与第一横向连接件（31）内的楔形槽孔（310）一致，竖向连接件（41）下部为柱形体，柱形体直径与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔（101）宽度一致或略小。

8.根据权利要求7所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述竖向连接结构（4）还包括抗拔板（42）和紧固螺母（43），抗拔板（42）上具有与竖向连接件（41）下部的柱形体截面尺寸对应的锚固孔，抗拔板（42）穿过柱形体安装在钢梁上翼缘底部，并通过紧固螺母固定并施加预紧力。

9.根据权利要求8所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述抗拔板（42）与钢梁上翼缘接触的一面做粗糙化处理；和/或，

所述抗拔板（42）与钢梁上翼缘之间增设有一摩擦片（44），其上具有与钢梁上翼缘上的长形滑槽孔（101）尺寸对应的长形孔，摩擦片（44）穿过所述竖向连接件（41）下部的柱形体安装在钢梁上翼缘底部。

10.根据权利要求8所述的整体装配式钢-混组合梁连接节点，其特征在于：

所述抗拔板（42）上的锚固孔为锥形孔，通过紧固螺母（43）紧固固定时锥形孔内放置锚固夹片。

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