CN203514528U - 一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于所述结构采用均匀间隔布设的带弧面连接钢板连接钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙，碳纤维布贴附于间隔段薄钢板剪力墙与钢管外壁交接处；带弧面连接钢板与钢管混凝土柱、薄钢板剪力墙之间通过L形连接螺栓、双头螺栓和金属用胶粘剂连接；带弧面连接钢板上设有横向加劲肋板。本实用新型对钢管混凝土柱和薄钢板剪力墙的破坏小，连接强度高，连接质量可靠，施工方便、快速，具有较好的技术经济效益。

Description

一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构

技术领域

本实用新型涉及一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，特别涉及一种对钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙损伤小，连接质量可靠，施工方便快捷，实现钢板侧向应力扩散的复合连接结构。属于建筑工程领域，适用于钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙的连接工程。

背景技术

钢管混凝土柱是将钢材与混凝土这两种性质不同的材料组合而成的结构。它充分发挥了两种材料在受力过程的优点，具有承载力高、抗震性能好、制作方便、耐火性能好等特点，在桥梁、工业厂房、高层建筑中应用广泛。

钢板剪力墙结构是由钢框架和内嵌钢板墙组合而成，钢板墙只承担沿框架梁、柱周边传递的剪力，而不承担结构的竖向荷载，具有初始侧向刚度大，消能能力良好，滞回性能稳定，延性大，抵抗循环荷载的能力强等优越性能。钢板剪力墙根据使用钢板板材的不同，通常又分为厚钢板墙、薄钢板墙、加劲钢板墙、开洞开缝钢板墙、低屈服点钢板墙、压型钢板墙等。其中，薄钢板剪力墙是一种新型抗侧力构件结构体系，与其它钢板剪力墙相比更经济节材，具有易耗散能量的特点。

目前，钢管柱作为边柱与薄钢板剪力墙的连接方式通常有直接焊接连接或在钢管柱侧壁开槽口在柱内埋设与薄钢板剪力墙连接的锚固钢板。这些连接方式在适宜的工程条件下取得了良好的连接效果和强度，但尚存一定不足，如直接焊接连接常需现场焊接，施工进度较慢，而且连接强度在很大程度上受限于焊接质量的好坏；在钢管柱侧壁开槽口的连接方式虽可在很大程度上确保钢管与薄钢板协同受力，但该连接方式在水平荷载作用下，钢板剪力墙会对钢管混凝土柱壁产生一个侧方向的拉力，易使钢管外壁局部受力产生变形，从而降低结构耐久性；另外，钢管柱的侧壁开槽口或形成焊缝，破坏了钢管外壁结构的整体性，减弱了钢管柱自身的受力性能，导致钢管的套箍效应减弱，从而降低了钢管混凝土柱的承载性能。

综上所述，薄钢板剪力墙与钢管柱体的连接强度对结构的整体承载力和抗震性能影响较大，尽管工程中已有一些可用于解决薄钢板剪力墙与钢管柱体的连接问题的措施，各种措施在增强结构连接、实现协调变形等方面具有积极意义，但既有连接结构主要依靠薄钢板剪力墙与钢管柱体之间的焊接连接，其连接强度、连接质量、施工工期等方面尚存欠缺。

鉴于此，为增强连接结构的可靠性和实用性，缩短施工工期，目前亟需发明一种对钢管混凝土柱钢管外壁损伤小，连接质量可靠，可实现侧向应力扩散，施工方便快捷的新型钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种对钢管混凝土柱整体性影响小、连接强度高、施工方便快捷，并能有效分散桩侧剪力墙应力的钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于所述结构采用均匀间隔布设的带弧面连接钢板连接钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙，碳纤维布贴附于间隔段薄钢板剪力墙与钢管外壁交接处；带弧面连接钢板与钢管混凝土柱、薄钢板剪力墙之间通过L形连接螺栓、双头螺栓和金属用胶粘剂连接；带弧面连接钢板上设有横向加劲肋板。

所述带弧面连接钢板，可采用弧面钢板与平直钢板整体轧制或焊接而成，弧面钢板内径与钢管混凝土柱外径相等。

钢管混凝土柱和薄钢板剪力墙上分别设置有L形连接螺栓和双头螺栓的穿过孔，带弧面连接钢板侧壁对应预设螺孔。

所述加劲肋垂直焊于带弧面连接板上，沿带弧面连接钢板的横向中线设置，贴合板面。

本实用新型具有以下的特点和有益效果：

（1）带弧面连接钢板中的弧面钢板和平直钢板可与钢管混凝土柱和薄钢板剪力墙贴合紧密，横向加劲肋板可增强带弧面连接钢板的整体性，改善其受力性能。

（2）钢管混凝土柱和薄钢板剪力墙通过螺栓和胶粘剂与带弧面连接钢板连接，对钢管混凝土柱的钢管外壁和薄钢板剪力墙的破坏较小，连接质量可靠，施工效率高。

（3）带弧面连接钢板可将侧向拉应力和剪应力扩散至连接件覆盖区域，可避免钢管外壁和薄钢板剪力墙出现局部应力集中问题。

附图说明

图1 是本实用新型钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构示意图；

图2 是图1钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构的横向剖面图。

图中：1-钢管混凝土柱体，2-钢管外壁，3-带弧面连接钢板，4-加劲肋板，5-弧面钢板，6-平直钢板，7-薄钢板剪力墙，8-双头螺栓，9-L形连接螺栓，10-金属用胶粘剂，11-碳纤维布。 

具体实施例

钢管混凝土柱、薄钢板剪力墙的设计及施工技术要求，带弧面连接钢板的预制工艺、焊接施工技术要求，螺栓预埋和连接施工技术要求等本实施例中不再累述，重点阐述本实用新型涉及结构的实施方式。

图1 是本实用新型钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构示意图，图2 是图1钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构的横向剖面图。参照图1、图2所示，钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构主要包括：钢管混凝土柱体1、带弧面连接钢板3、薄钢板剪力墙7、碳纤维布11。

该连接结构采用均匀间隔布设的带弧面连接钢板3连接钢管混凝土柱1与薄钢板剪力墙7，碳纤维布11贴附于间隔段薄钢板剪力墙7与钢管外壁2交接处。带弧面连接钢板3与钢管混凝土柱1、薄钢板剪力墙7之间通过L形连接螺栓9、双头螺栓8和金属用胶粘剂10连接；带弧面连接钢板3上设有横向加劲肋板4。

钢管外壁2采用Q345钢，外径400mm，壁厚12mm，紧靠薄钢板剪力墙7的位置设置多组L形连接螺栓9的穿过螺孔，各组L形连接螺栓9穿过螺孔的竖向间隔为1000mm，包括4个直径为20mm的螺孔，分两行设置，行间距为100mm，各行两个螺孔间的圆心夹角为30°。

薄钢板剪力墙7采用Q345钢材，厚度为6mm，在与钢管外壁2上L形连接螺栓9穿过螺孔相对应的位置设置两排双头螺栓8的穿过孔，孔径为20mm，两排螺孔分别距剪力墙边缘100mm、200mm。

带弧面连接钢板3为预制构件，由加劲肋板4、弧面钢板5、平直钢板6组成，钢板采用Q345钢，厚6mm、高200mm；弧面钢板5的内径为400mm，弧长为210mm，在圆心角30°位置设置两行供L形连接螺栓9穿过的螺孔，螺孔直径为20mm，水平间距为100mm；平直钢板6的长度为300mm，在距板边缘100mm、200mm位置设两行供双头螺栓8穿过的螺孔，螺孔直径为20mm，水平间距为100mm；在带弧面连接钢板3外侧面的横向中线位置焊接一块与弧面连接钢板3表面贴合的加劲肋板4，加劲肋板4采用Q345钢材，厚10mm；带弧面连接钢板3对称设于薄钢板剪力墙7的两侧。

L形连接螺栓9的直径为10mm，总长160mm，其中L形弯折短边长40mm，螺栓在混凝土柱身1内的埋深80mm；施工时先将L形连接螺栓9穿过钢管外壁2上的预留螺孔，并用建筑密封胶将L形连接螺栓9固定。L形连接螺栓9布设完毕后，采用C30混凝土浇筑混凝土柱身1，浇筑过程中应确保螺杆位置不发生变化。

待混凝土强度达到设计强度后，先将薄钢板剪力墙7通过临时固定设备限定在设计位置。随后将带弧面连接钢板3成对安置于钢管混凝土柱1与薄钢板剪力墙7上，并将L形连接螺栓9和双头螺栓8穿过相应预设螺孔，并适当固定但不紧固；向带弧面连接钢板3和钢管外壁2与薄钢板剪力墙7的缝隙内挤入金属用胶粘剂10；待充分填实缝隙后，紧固所有螺栓。金属用胶粘剂10的硬化速度≥5s，剪切强度≥300 MPa。

待金属用胶粘剂10凝固后，修去溢出胶体，在相邻带弧面连接钢板3之间、沿钢管混凝土柱外壁2与薄钢板剪力墙7的接触部位沿竖向铺设碳纤维布11；碳纤维布11的强度等级为高强Ⅰ级，厚度0.167mm，抗拉强度≥3400 MPa，弹性模量≥240。

Claims (4)

1.一种钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于所述结构采用均匀间隔布设的带弧面连接钢板连接钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙，碳纤维布贴附于薄钢板剪力墙与钢管外壁交接处；带弧面连接钢板与钢管混凝土柱、薄钢板剪力墙之间通过L形连接螺栓、双头螺栓和金属用胶粘剂连接；带弧面连接钢板上设有横向加劲肋板。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于所述带弧面连接钢板，可采用弧面钢板与平直钢板整体轧制或焊接而成，弧面钢板内径与钢管混凝土柱外径相等。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于钢管混凝土柱和薄钢板剪力墙上分别设置有L形连接螺栓和双头螺栓的穿过孔，带弧面连接钢板侧壁对应预设螺孔。

4.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与薄钢板剪力墙复合连接结构，其特征在于所述加劲肋板垂直焊于带弧面连接钢板上，沿带弧面连接钢板的横向中线设置，贴合板面。

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