CN115573483B - 一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法 - Google Patents

一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法，属于伸臂桁架施工技术领域，连接结构包括钢管柱、伸臂桁架、牛腿和连接板；伸臂桁架通过牛腿与钢管柱连接，连接板与剪力墙钢筋连接；连接板包括纵筋连接板和箍筋连接板，纵筋连接板设置在牛腿的顶部和底部，并与剪力墙纵筋连接；箍筋连接板设置在钢管柱侧面，并与剪力墙箍筋连接。本发明通过设置纵筋连接板，使牛腿与其上方和下方的剪力墙纵筋连接，避免剪力墙纵筋断开；通过设置箍筋连接板，使钢管柱与剪力墙箍筋连接，代替传统的箍筋与钢管柱连接方式，避免对钢管柱性能的影响，保证工程质量和安全。

Description

一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法
技术领域
本发明属于伸臂桁架施工技术领域，特别涉及一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法。
背景技术
对于超高层建筑而言，在抗侧力的工况下，结构体系可简化为一个悬臂杆件，在均布荷载下，其刚度和高度为四次方的关系，因此当结构高度达到一定程度时，常规的竖向构件，其抗侧刚度已经不能满足结构在水平力作用下控制变形的需要。因此，为了满足建筑刚度的需要，通常需要设置加强层来提高结构的抗侧刚度。在加强层的设置方法中，采用伸臂桁架是较为常见的一种形式。这类结构不仅具有承载力高、抗震性能好的有点，同时，可以增大建筑空间使用率的作用。
伸臂桁架贯穿核心筒外剪力墙，并在四个转角位置设有带抗剪栓钉的钢管混凝土柱，简称钢管柱，钢管柱在梁高范围设置有突出牛腿与伸臂桁架钢梁连接。钢结构安装后，剪力墙纵筋、箍筋与钢结构发生碰撞。传统的施工做法为在碰撞位置设置套筒连接，采用在牛腿底部设置套筒，则套筒定位需准确无误，纵筋需与套筒紧密连接，且箍筋无法绑扎形成整箍，箍筋断开只能与钢管柱焊接，容易降低钢管柱性能，施工工艺复杂，施工难度大，难以保证工程质量和安全。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法，以解决上述背景技术中伸臂桁架与变径钢管柱连接施工工艺复杂，施工难度大，难以保证工程质量和安全的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，包括钢管柱、伸臂桁架、牛腿和连接板；所述伸臂桁架通过牛腿与钢管柱连接，所述连接板与剪力墙钢筋连接；
所述连接板包括纵筋连接板和箍筋连接板，所述纵筋连接板设置在牛腿的顶部和底部，并与剪力墙纵筋连接；所述箍筋连接板设置在钢管柱侧面，并与剪力墙箍筋连接。
进一步地，所述箍筋连接板为梳子板。
进一步地，所述箍筋连接板分别与钢管柱、剪力墙箍筋焊接连接。
进一步地，所述箍筋连接板包括梳齿和梳脊，所述梳齿与钢管柱焊接连接，所述梳脊与剪力墙箍筋焊接连接。
进一步地，所述纵筋连接板分别与牛腿、剪力墙纵筋焊接连接。
进一步地，所述纵筋连接板两侧各焊接两根剪力墙纵筋，两侧剪力墙纵筋错位焊接。
进一步地，所述纵筋连接板与剪力墙纵筋的焊接长度不小于剪力墙纵筋直径的十倍。
进一步地，与伸臂桁架连接的钢管柱尺寸大于其下方钢管柱尺寸。
一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、建立节点模型，检查结构碰撞；
步骤二、优化复杂节点：采用连接板形式对钢结构与剪力墙钢筋碰撞节点进行优化；
步骤三、钢结构加工：生产制作钢管柱、牛腿、伸臂桁架以及连接板，并将箍筋连接板焊接到钢管柱上，纵筋连接板焊接到牛腿上；
步骤四、现场施工：将钢结构运至现场并检查验收，然后进行钢构件现场吊装施工，钢筋绑扎穿插施工；
步骤五、检查验收，验收通过后合模浇筑混凝土。
进一步地，所述步骤一包括：
（1）从Tekla软件的导出钢结构IFC模型；
（2）将IFC模型链接进入Revit软件中；
（3）将钢筋节点图纸导入Revit软件中，并建立钢筋模型，整合钢结构及钢筋模型；
（4）将整合后的模型导入Navisworks中，进行碰撞检查。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法，通过设置纵筋连接板，使牛腿与其上方和下方的剪力墙纵筋连接，避免剪力墙纵筋断开；通过设置箍筋连接板，使钢管柱与剪力墙箍筋连接，代替传统的箍筋与钢管柱连接方式，避免对钢管柱性能的影响，保证工程质量和安全。
2、本发明提供的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构及施工方法，施工简单，降低剪力墙钢筋绑扎难度，保证钢筋受力要求，有效提高现场施工效率，减少成本。
附图说明
图1为本发明涉及的钢管柱与伸臂桁架的连接结构示意图；
图2为本发明图1连接结构下方钢管柱和剪力墙的结构示意图；
图3为本发明图1连接结构上方钢管柱和剪力墙的结构示意图；
图4为本发明图3钢管柱与伸臂桁架的连接结构示意图。
图中：1-钢管柱、2-伸臂桁架、3-牛腿、4-连接板、41-纵筋连接板、42-箍筋连接板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图1-4所示，本发明提供的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，包括钢管柱1、伸臂桁架2、牛腿3和连接板4，伸臂桁架2通过牛腿3与钢管柱1连接，牛腿3上方和下方的剪力墙纵筋与牛腿3发生碰撞，剪力墙箍筋与同层级的钢管柱1发生碰撞，牛腿3和钢管柱1上均设置连接板4，通过连接板4与剪力墙钢筋连接，避免剪力墙纵筋和箍筋与钢结构发生碰撞。
伸臂桁架2自下而上包括第一伸臂桁架、第二伸臂桁架……第N伸臂桁架；牛腿3对应伸臂桁架2自下而上包括第一牛腿、第二牛腿……第N牛腿；钢管柱1对应伸臂桁架2自下而上包括第一钢管柱、第二钢管柱……第N钢管柱；钢管柱1上均设置与牛腿3的连接节点，第一钢管柱的尺寸大于其下方钢管柱1尺寸，第二钢管柱从第一牛腿上生根，其截面尺寸增大，后续钢管柱1随层高的增加而逐级增大。
连接板4包括纵筋连接板41和箍筋连接板42；剪力墙钢筋包括剪力墙纵筋和剪力墙箍筋。
第一牛腿设置在第一钢管柱的外侧面，第一牛腿的顶部和底部均设置纵筋连接板41，底部的纵筋连接板41与牛腿3下方的剪力墙纵筋连接，顶部的纵筋连接板41与牛腿3上方的剪力墙纵筋连接；第二牛腿……第N牛腿依次类推设置纵筋连接板41。
纵筋连接板41与牛腿3焊接连接，纵筋连接板41的长度不小于纵筋直径的10倍，纵筋连接板41与剪力墙纵筋的焊接长度不小于剪力墙纵筋直径的十倍。纵筋连接板41两侧各焊接两根直径为40mm的剪力墙纵筋，两侧剪力墙纵筋错位焊接，保证两侧剪力墙纵筋的焊接位置不在一个平面上。优选的，纵筋连接板41为矩形板，其尺寸为40*110*1000mm，剪力墙纵筋与纵筋连接板41采用双面焊接连接，保证下方的剪力墙纵筋不断开。
第一钢管柱侧面设置箍筋连接板42，箍筋连接板42对应箍筋断开的位置设置，箍筋连接板42与剪力墙箍筋连接；第二钢管柱……第N钢管柱依次类推设置箍筋连接板42。
箍筋连接板42与钢管柱1焊接连接，且与箍筋连接，可以焊接连接，也可以搭接连接，箍筋连接板42优选设置为梳子板。梳子板包括梳齿和梳脊，板体垂直焊接在钢管柱1表面，梳齿与钢管柱1焊接连接，剪力墙箍筋从梳齿的间隙中穿过，并与梳脊连接。
一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、建立节点模型，检查结构碰撞：
（1）从Tekla软件的导出钢结构IFC模型；
（2）将IFC模型链接进入Revit软件中；
（3）将钢筋节点图纸导入Revit软件中，并建立钢筋模型，整合钢结构及钢筋模型；
（4）将整合后的模型导入Navisworks中，进行碰撞检查；
步骤二、优化复杂节点：
（1）采用连接板4形式对钢结构与剪力墙钢筋碰撞节点进行优化，得到优化节点图；
（2）将优化节点图发送至设计院进行审核；
步骤三、钢结构加工：按照图纸生产制作钢管柱1、牛腿3、伸臂桁架2以及连接板4，并将箍筋连接板42焊接到钢管柱1上，纵筋连接板41焊接到牛腿3上；
步骤四、现场施工：
（1）将钢结构运至现场，钢结构进场时进行检查验收，验收内容包括：连接板4定位是否准确、连接板4尺寸是否正确、连接板4材料是否符合要求；
（2）钢构件现场吊装施工，钢筋绑扎穿插施工，施工过程中，剪力墙钢筋与连接板4确认定位准确后再进行焊接，焊接长度按照图纸施工，钢管柱1安装时需要拉结缆风绳或耳板进行临时固定；
步骤五、检查验收：焊接后，进行焊接质量验收，验收通过后合模浇筑混凝土。
在施工过程中，应注意：
（1）钢结构吊装时，采用动臂塔吊，下方禁止站人。
（2）钢结构安装需在钢筋绑扎之前完成，保证现场各专业施工协调。
（3）钢结构进场时，检查连接板4位置及尺寸是否符合设计要求。
（4）剪力墙钢筋焊接后应检查焊接长度。
最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (7)

1.一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，其特征在于，包括钢管柱（1）、伸臂桁架（2）、牛腿（3）和连接板（4）；所述伸臂桁架（2）通过牛腿（3）与钢管柱（1）连接，所述连接板（4）与剪力墙钢筋连接；
所述连接板（4）包括纵筋连接板（41）和箍筋连接板（42），所述纵筋连接板（41）设置在牛腿（3）的顶部和底部，并与剪力墙纵筋连接；所述箍筋连接板（42）设置在钢管柱侧面，并与剪力墙箍筋连接；
所述伸臂桁架（2）自下而上包括第一伸臂桁架、第二伸臂桁架……第N伸臂桁架；所述牛腿（3）对应伸臂桁架（2）自下而上包括第一牛腿、第二牛腿……第N牛腿；所述钢管柱（1）对应伸臂桁架（2）自下而上包括第一钢管柱、第二钢管柱……第N钢管柱，所述钢管柱（1）随层高的增加而逐级增大；所述箍筋连接板（42）为梳子板；所述箍筋连接板（42）包括梳齿和梳脊，所述梳齿与钢管柱（1）焊接连接，所述梳脊与剪力墙箍筋焊接连接；
其中，与伸臂桁架（2）连接的钢管柱（1）尺寸大于其下方钢管柱（1）尺寸；
所述牛腿（3）三面围设在钢管柱（1）的外侧面；
所述纵筋连接板（41）与牛腿（3）焊接连接。
2.根据权利要求1所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，其特征在于，所述箍筋连接板（42）分别与钢管柱（1）、剪力墙箍筋焊接连接。
3.根据权利要求1所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，其特征在于，所述纵筋连接板（41）分别与牛腿（3）、剪力墙纵筋焊接连接。
4.根据权利要求1所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，其特征在于，所述纵筋连接板（41）两侧各焊接两根剪力墙纵筋，两侧剪力墙纵筋错位焊接。
5.根据权利要求3所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构，其特征在于，所述纵筋连接板（41）与剪力墙纵筋的焊接长度不小于剪力墙纵筋直径的十倍。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、建立节点模型，检查结构碰撞；
步骤二、优化复杂节点：采用连接板（4）形式对钢结构与剪力墙钢筋碰撞节点进行优化；
步骤三、钢结构加工：生产制作钢管柱（1）、牛腿（3）、伸臂桁架（2）以及连接板（4），并将箍筋连接板（42）焊接到钢管柱（1）上，纵筋连接板（41）焊接到牛腿（3）上；
步骤四、现场施工：将钢结构运至现场并检查验收，然后进行钢构件现场吊装施工，钢筋绑扎穿插施工；
步骤五、检查验收，验收通过后合模浇筑混凝土。
7.根据权利要求6所述的一种超高层伸臂桁架与变径钢管柱的连接结构的施工方法，其特征在于，所述步骤一包括：
（1）从Tekla软件的导出钢结构IFC模型；
（2）将IFC模型链接进入Revit软件中；
（3）将钢筋节点图纸导入Revit软件中，并建立钢筋模型，整合钢结构及钢筋模型；
（4）将整合后的模型导入Navisworks中，进行碰撞检查。
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