CN117702928A - 一种既有圆形混凝土柱与h型钢梁连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点及其施工方法，该连接节点包括：钢套管，第一、第二外伸钢板，附加钢板，锚栓及螺栓；钢套管呈竖直、圆形套筒状，用于套装既有圆形混凝土柱，包括焊接在一起的多块钢套管板；第一、第二外伸钢板均呈水平设置、焊接于钢套管侧壁上，用于夹持H型钢梁的翼缘板；附加钢板呈竖直设置、焊接于钢套管侧壁上，用于夹持H型钢梁的腹板；锚栓供钢套管与既有圆形混凝土柱进行加固连接，螺栓设于H型钢梁与第一、第二外伸钢板、附加钢板的连接处。该施工方法用于进行该连接节点的建造施工。本发明用于建筑加固改造领域，实现了圆形混凝土柱曲面与H型钢梁的可靠连接，保证了节点能够有效传递弯矩和剪力。

Description

一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑结构加固技术领域，尤其涉及一种新型的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点及其施工方法。

背景技术

混凝土柱和钢梁的连接是建筑工程中非常重要的结构，直接关系到整个建筑的安全、稳定。其中，混凝土柱是由混凝土浇筑而成的立柱，主要承担着建筑物的重力荷载、房屋受到的水平荷载及地震水平作用等；钢梁是由钢材制成的横梁，承受竖向荷载，是受弯构件。

现有授权公告号为CN203878780U的实用新型专利，记载了一种圆柱状穿筋式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，请参照图1所示，其为该实用新型节点的立体结构示意图。所述连接节点包括圆柱形钢管混凝土柱、工字钢梁、穿筋式高强度螺栓和连接组件；所述连接组件包括套筒和竖向连接板；所述套筒呈内部为圆孔、外部为正多边形的柱形中空结构；所述套筒套装在所述钢管混凝土柱上，并通过所述穿筋式高强度螺栓形成固定连接；所述竖向连接板数量为若干，分别垂直焊接在所述套筒的前后左右四个面上；在套筒的每个面上均分别设置有一组共4块竖向连接板，每组竖向连接板分别围成一个与所述工字钢梁工字形截面形状相对应、供所述工字钢梁连接端插入的空腔；所述工字钢梁的一端插入所述空腔内；所述竖向连接板分别与所述工字钢梁的上、下翼部和腹部通过高强度摩擦型螺栓固定连接。

然而，该实用新型专利记载的连接节点具有如下缺陷：

1)所述套筒呈内部为圆孔、外部为正多边形的柱形中空结构，这样的结构需一体成型，因此，所述套筒的制备需较高的工艺，有较大的难度；

2)所述套筒套装在所述钢管混凝土柱上，那么就需要在所述钢管混凝土柱立柱之前进行套筒套装这一步骤；然而钢管混凝土柱往往用于高层建筑，由端部依次套装多个套筒之后再进行立柱显然是不切实际的，也是无法施工的，且通过焊接套装钢制套筒也没有施焊作业面，安装效果不佳；此外，若待柱施工完成之后在顶端依次套装多个套筒更是无法实施的；

3)所述钢管混凝土柱是在中空的钢管内浇筑混凝土，以用于高层建筑，而许多较低的建筑原本并不具备钢管混凝土柱，在后来的建筑物改造中，需要为既有的圆形混凝土柱施加新的H型钢梁，该实用新型的技术方案无法满足施工要求。

综上所述，该实用新型专利中梁与柱(外壁)都为钢制，主要应用于新建的钢管混凝土结构，不是应用于既有建筑结构加固改造中既有混凝土柱与钢梁的连接。

在既有建筑改造和加固中，新增设H型钢梁与既有混凝土柱的连接是非常常见的，其连接可靠性直接关系到整个建筑结构的安全。新增设H型钢梁承受楼板传来的荷载，并通过梁柱连接节点向钢筋混凝土柱传递荷载。矩形钢筋混凝土柱因为有四个平整的侧面，因此矩形柱侧面可以直接与端部焊有平面钢板的H型钢梁，通过钻孔锚固的化学锚栓(螺栓)可靠连接，施工较为便捷。当遇到圆形钢筋混凝土柱时，圆形混凝土柱侧面为曲面，钢梁端部为平面，如何保证曲面与平面可靠连接，就使得这种情况下改造加固施工变得十分复杂、困难。

由此，本领域亟需一种能够保证圆形钢筋混凝土柱混凝土曲面能够与切面为平面状的H型钢梁可靠连接的节点及其施工方法，使施工变得方便、快捷、简单，具有极高的工程应用价值。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何使既有圆形混凝土柱的混凝土曲面与H型钢梁连接节点可靠、方便，且施工方法可行。

为解决上述技术问题，本发明提供一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，包括：钢套管、第一外伸钢板、第二外伸钢板、附加钢板、多个锚栓以及多个螺栓；其中，

所述钢套管呈竖直设置的圆形套筒状，用于套装所述既有圆形混凝土柱；所述钢套管包括焊接在一起的多块钢套管板，多块所述钢套管板均为整块矩形钢板弯成的、横截面呈扇形的套管；

所述第一外伸钢板和第二外伸钢板均呈水平设置、焊接于所述钢套管的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的翼缘板；其中，所述第一外伸钢板用于夹持所述H型钢梁的上翼缘板，所述第二外伸钢板用于夹持所述H型钢梁的下翼缘板；

所述附加钢板呈竖直设置、焊接于所述钢套管的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的腹板；

多个锚栓供所述钢套管与既有圆形混凝土柱进行加固连接，所述钢套管与所述既有圆形混凝土柱上均设有多个供锚栓穿过的锚栓孔；

多个螺栓设于所述H型钢梁与所述第一外伸钢板、第二外伸钢板、附加钢板的连接处，用于连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选地，所述连接节点还包括多个加劲肋，多个所述加劲肋均呈竖直设置，焊接于所述第一外伸钢板的上方和所述第二外伸钢板的下方。

优选地，所述钢套管包括两块横截面呈半圆形的钢套管板，或三块横截面呈120°扇形的钢套管板，或四块横截面呈90°扇形的钢套管板。

优选地，所述钢套管上设有8个锚栓孔，其中，两个锚栓孔设于所述第一外伸钢板的上方，四个锚栓孔设于所述第一外伸钢板与第二外伸钢板之间，还有两个锚栓孔设于所述第二外伸钢板的下方。

在此基础上，本发明还提供一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法，其包括如下步骤：

S1：制作用于围成钢套管的多个钢套管板；

S2：加工用于夹持H型钢梁的翼缘板的第一外伸钢板和第二外伸钢板；

S3：将第一、第二外伸钢板之间间隔出H型钢梁高度的距离，通过角焊缝相互平行且水平地焊接到钢套管板上；在第一、第二外伸钢板之间，通过角焊缝将附加钢板竖直地焊接到钢套管板上；

S4：在既有圆形混凝土柱上钻多个锚栓孔，根据孔位在钢套管板的对应位置处钻锚栓孔；将已钻好锚栓孔的钢套管板安装到既有圆形混凝土柱上，钢套管紧密夹住既有圆形混凝土柱，在锚栓孔处安装锚栓，进行固定；

S5：使用对接焊缝焊接，将钢套管板组装、连接成钢套管；

S6：将H型钢梁的上、下翼缘板的边缘处加工成弧形，通过螺栓与第一、第二外伸钢板固定连接；将H型钢梁的腹板通过螺栓与附加钢板固定连接。

优选地，步骤S1包括：用辊轴机械将测量并裁切好的矩形钢板，按照混凝土柱的半径加工弯曲成半圆弧状或扇形。

优选地，步骤S2包括：用辊轴机械加工出半圆环状或1/N圆环状钢板，N为钢套管板的数量。

与现有技术相比，本发明能够产生有益的技术效果如下：

1.本发明提供一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，能够用于建筑加固改造领域，实现了圆形混凝土柱曲面与H型钢梁的可靠连接，保证了节点能够有效传递弯矩和剪力；

2.本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，巧妙加工和使用两个半圆弧形钢套管，并在两个半圆弧形钢套管上安装了用于连接H型钢梁上下翼缘的圆环型钢板，加工和打孔在工厂完成，施工现场仅进行现场拼接和少量组装焊接，施工操作方便、现场施工速度快，能够快速进行既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接；

3.本发明的施工方法简单易于操作，不需要特殊设备就能够完成，在工程施工中可以快速组装应用，工程造价低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有实用新型节点的立体结构示意图；

图2为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的单面投影图；

图3为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的立体拼装图；

图4为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的纵剖图；

图5为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的俯视图；

图6为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工装配图；

图7为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法的步骤流程图。

在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：

R：既有圆形混凝土柱，H：H型钢梁；

100：钢套管，101：第一钢套管板，102：第二钢套管板；

201：第一外伸钢板，202：第二外伸钢板；

300：附加钢板，400：加劲肋；

A：锚栓，B：螺栓，K：锚栓孔。

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，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作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。

首先，请结合图2至图6所示来理解本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，其中，图2为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的单面投影图，图3为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的立体拼装图，图4为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的纵剖图，图5为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的俯视图，图6为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工装配图。

请参照图2所示，所述既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点(以下简称为“连接节点”)包括：钢套管100、第一外伸钢板201、第二外伸钢板202、附加钢板300、多个加劲肋400、多个锚栓A(请见图6)以及多个螺栓B，既有圆形混凝土柱于图中示为R，所连接的H型钢梁于图中示为H，具体地——

请参照图3所示，所述钢套管100呈竖直设置，用于套装既有圆形混凝土柱，所述钢套管100至少包括第一钢套管板101和第二钢套管板102，所述第一钢套管板101和第二钢套管板102均为整块矩形钢板弯成的、横截面呈半圆形的套管；对所述第一钢套管板101和第二钢套管板102进行焊接，形成圆形套筒状的所述钢套管100。

在实际的工程中，若既有圆形混凝土柱直径过大，或者柱上已安装有需绕开设置的结构体，则可根据实际情况确定钢套管板的数量和弯折角度；例如，可设数量为3个、横截面呈120°扇形，或者，设数量为4个、横截面呈90°扇形，等等。

请结合图3和图6所示，多个锚栓A供所述钢套管100与既有圆形混凝土柱R进行加固连接，所述钢套管100与所述既有圆形混凝土柱R上均设有多个供锚栓穿过的锚栓孔K；优选地，所述第一钢套管板101和第二钢套管板102上分别设有8个锚栓孔K，其中，有两个锚栓孔设于所述第一外伸钢板201的上方，有四个锚栓孔设于所述第一外伸钢板201与第二外伸钢板202之间，还有两个锚栓孔设于所述第二外伸钢板202的下方。

请结合图2至图6所示，所述第一外伸钢板201和第二外伸钢板202均呈水平设置、焊接于所述钢套管100的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的翼缘板；其中，所述第一外伸钢板201用于夹持所述H型钢梁的上翼缘板，所述第二外伸钢板202用于夹持所述H型钢梁的下翼缘板。

请结合图2至图6所示，所述附加钢板300呈竖直设置、焊接于所述钢套管100的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的腹板。

请结合图2至图6所示，多个所述加劲肋400均呈竖直设置，焊接于所述第一外伸钢板201的上方和所述第二外伸钢板202的下方。

请结合图2至图6所示，多个螺栓B设于所述H型钢梁与所述第一外伸钢板201、第二外伸钢板202、附加钢板300的连接处，用于加固。

基于上述既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，本发明还提供一种施工方法，请参照图7所示，其为本发明的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法的步骤流程图，包括如下步骤：

S1：制作用于围成钢套管的多个钢套管板；具体地，若使用两块钢套管板，则用辊轴机械将两块测量并裁切好的矩形钢板，按照混凝土柱的半径加工弯曲成半圆弧状；若使用三块钢套管板，则加工弯曲成120°扇形；或者，若使用四块钢套管板，则加工弯曲成90°扇形。即，扇形的角度为：360°÷钢套管板数量。

S2：加工用于夹持H型钢梁的翼缘板的第一外伸钢板和第二外伸钢板；具体地，用辊轴机械加工出半圆环状钢板；若使用两块钢套管板，则加工四块半圆环状钢板。

S3：将第一、第二外伸钢板之间间隔出H型钢梁高度的距离，通过角焊缝相互平行且水平地焊接到钢套管板上；在第一、第二外伸钢板之间，通过角焊缝将附加钢板竖直地焊接到钢套管板上。

S4：在既有圆形混凝土柱上钻多个锚栓孔，根据孔位在钢套管板的对应位置处钻锚栓孔；将已钻好锚栓孔的钢套管板安装到既有圆形混凝土柱上，钢套管紧密夹住既有圆形混凝土柱，在锚栓孔处安装锚栓，进行固定。

S5：使用对接焊缝焊接，将钢套管板组装、连接成钢套管。

S6：将H型钢梁的上、下翼缘板的边缘处加工成弧形，通过螺栓与第一、第二外伸钢板固定连接；将H型钢梁的腹板通过螺栓与附加钢板固定连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，其特征在于，包括：钢套管、第一外伸钢板、第二外伸钢板、附加钢板、多个锚栓以及多个螺栓；其中，

所述钢套管呈竖直设置的圆形套筒状，用于套装所述既有圆形混凝土柱；所述钢套管包括焊接在一起的多块钢套管板，多块所述钢套管板均为整块矩形钢板弯成的、横截面呈扇形的套管；

所述第一外伸钢板和第二外伸钢板均呈水平设置、焊接于所述钢套管的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的翼缘板；其中，所述第一外伸钢板用于夹持所述H型钢梁的上翼缘板，所述第二外伸钢板用于夹持所述H型钢梁的下翼缘板；

所述附加钢板呈竖直设置、焊接于所述钢套管的侧壁上，用于夹持待连接的H型钢梁的腹板；

多个锚栓供所述钢套管与既有圆形混凝土柱进行加固连接，所述钢套管与所述既有圆形混凝土柱上均设有多个供锚栓穿过的锚栓孔；

多个螺栓设于所述H型钢梁与所述第一外伸钢板、第二外伸钢板、附加钢板的连接处，用于连接。

2.根据权利要求1所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，其特征在于，还包括多个加劲肋，多个所述加劲肋均呈竖直设置，焊接于所述第一外伸钢板的上方和所述第二外伸钢板的下方。

3.根据权利要求1或2所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，其特征在于，所述钢套管包括两块横截面呈半圆形的钢套管板，或三块横截面呈120°扇形的钢套管板，或四块横截面呈90°扇形的钢套管板。

4.根据权利要求1或2所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点，其特征在于，所述钢套管上设有8个锚栓孔，其中，两个锚栓孔设于所述第一外伸钢板的上方，四个锚栓孔设于所述第一外伸钢板与第二外伸钢板之间，还有两个锚栓孔设于所述第二外伸钢板的下方。

5.一种既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法，其特征在于，用于进行权利要求1至4任一项所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的建造施工，所述施工方法包括如下步骤：

S1：制作用于围成钢套管的多个钢套管板；

S2：加工用于夹持H型钢梁的翼缘板的第一外伸钢板和第二外伸钢板；

S3：将第一、第二外伸钢板之间间隔出H型钢梁高度的距离，通过角焊缝相互平行且水平地焊接到钢套管板上；在第一、第二外伸钢板之间，通过角焊缝将附加钢板竖直地焊接到钢套管板上；

S4：在既有圆形混凝土柱上钻多个锚栓孔，根据孔位在钢套管板的对应位置处钻锚栓孔；将已钻好锚栓孔的钢套管板安装到既有圆形混凝土柱上，钢套管紧密夹住既有圆形混凝土柱，在锚栓孔处安装锚栓，进行固定；

S5：使用对接焊缝焊接，将钢套管板组装、连接成钢套管；

S6：将H型钢梁的上、下翼缘板的边缘处加工成弧形，通过螺栓与第一、第二外伸钢板固定连接；将H型钢梁的腹板通过螺栓与附加钢板固定连接。

6.根据权利要求5所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法，其特征在于，步骤S1包括：用辊轴机械将测量并裁切好的矩形钢板，按照混凝土柱的半径加工弯曲成半圆弧状或扇形。

7.根据权利要求5所述的既有圆形混凝土柱与H型钢梁连接节点的施工方法，其特征在于，步骤S2包括：用辊轴机械加工出半圆环状或1/N圆环状钢板，N为钢套管板的数量。