CN204781358U - 一种钢管混凝土柱与外包u形钢混凝土组合梁连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，它包括内隔板和外环板，所述内隔板上设置有浇筑孔和透气孔，所述内隔板位于钢管内与U形钢底板位置对应处，且内隔板的周边与钢管内壁焊接；所述外环板与靠近组合梁翼板处的钢管外壁焊接，所述外环板中沿组合梁长度方向的相对两侧上方分别对应焊接有多根负弯矩钢筋。采用内隔板后，内隔板完全位于钢管内，解决了因U形钢底板与钢管连接处的连接板外伸导致室内角部有凸角而影响美观的问题，同时也可以节约材料。该节点中钢管不断开，其强度高，而且外环板及U形钢侧板与钢管的焊接在工厂完成，从而减少了现场的焊接工作量。

Description

一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点

技术领域

本实用新型涉及的是一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁，尤其是一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点。

背景技术

钢管混凝土柱是指在钢管内填充混凝土而形成的竖向构件，具有承载力高、塑性和延性好、刚度大、施工方便、耐火性能好等优点，近年来受到了工程界的广泛关注，在多高层建筑、桥梁工程中得到越来越多的应用。根据截面形式不同，钢管混凝土柱可以分为圆钢管混凝土柱、矩形钢管混凝土柱以及多边形钢管混凝土柱。外包U形钢混凝土组合梁是将钢板直接焊接或冷弯成带外翻边的U形钢，然后在U形钢内部及其上翼缘上部浇筑混凝土，并通过抗剪连接件将U形钢与T形截面混凝土连接在一起共同承担荷载，具有强度高、稳定性好、延性好、耐火性好、施工便捷等优越的性能。因而，由钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁形成的结构体系具有以下显著的优越性：

（1）能充分发挥钢材、混凝土两种材料的特性，材料消耗少：外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱承载力高、刚度大，使得构件截面大幅度减小，不仅有效增大了空间使用面积，而且减少了钢材和混凝土的用量，有效降低了资源的消耗；

（2）工业化生产程度高：外包U形钢与钢管均可在工厂生产，其机械化、商品化程度较高，质量可靠稳定，有利于实现建筑技术的集成化和产业化；

（3）耐火性能增强：外包U形钢与钢管内填充的混凝土是较好的耐火材料，可吸收热量，延长构件的升温时间，增强结构的耐火性能；

（4）施工能耗低，施工速度快：外包U形钢与钢管不仅是受力构件，而且均可作为浇筑混凝土的模板，另外U形钢外伸的上翼缘可兼做楼板模板的支承，从而减少模板用量、脚手架搭设及支模工序，减少现场湿作业量、噪声和粉尘，符合绿色生态文明环保的建筑施工要求；

（5）材料回收利用率较高：该类结构部分材料是钢材，属于再生材料，当建筑物寿命周期结束时，其结构钢材可被回收利用；

（6）可采用与结构体系配套的轻质墙板、复合楼板等新型材料，具有良好的隔音保温性能，符合建筑节能的要求。

由此可见，钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁形成的结构体系具有良好的社会效益和经济效益。特别是随着国民经济建设的高速发展、住宅产业化的推广，这种绿色结构体系的应用前景将十分广阔。

在结构体系中，节点对结构来说无疑是最重要的，是结构构件间的传力枢纽，直接关系到结构的工作性能和安全性，合理的节点形式是开拓新型结构体系的前提。然而，目前国内外还没有外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱形成的结构体系的应用实例和相关研究资料，主要是因为可用的节点形式非常匮乏。因此，随着对构件研究的不断深入，研究外包U形钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点的合理构造形式，是开拓、推动这种绿色结构体系在工程中应用的关键技术，具有重要的理论意义和实用价值。

目前，有三种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁的连接节点形式：（1）在组合梁底板位置处的钢管外侧设置下加强环板，并与组合梁底板搭接焊，组合梁侧板与钢管壁直接焊接，负弯矩钢筋通过在钢管壁上打孔连续贯通节点区；（2）在组合梁底板与翼板负弯矩钢筋位置处的钢管外侧设置上下加强环板，组合梁底板与下加强环板搭接焊，负弯矩钢筋在节点区断开，并与上加强环板焊接，组合梁侧板与钢管壁直接焊接；（3）对于宽扁梁，在节点上焊接类似“扁担”的负弯矩钢板，在组合梁底板位置处的钢管外侧设置外环板，组合梁底板与外环板焊接、上翼缘及侧板采用角焊缝与钢管壁直接连接。

现有的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点的可用形式很少。虽然钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁的连接可以借鉴上述三种连接节点的构造处理，但是这三种节点形式存在以下缺点。

1、结构形式（1）：负弯矩钢筋贯通型

（1）由于组合梁底板与下加强环板采用搭接焊，在地震荷载作用下，焊缝容易开裂，无法满足抗震要求；

（2）由于负弯矩钢筋全部贯通节点区，钢管壁上开洞数量多，因而对钢管承载力消弱较大，需要采取相应的补强措施，如补焊钢板、加劲肋、钢筋等，不仅增加了用钢量，而且增大了施工难度；

（3）由于组合梁侧板与钢管壁采用焊缝连接，现场焊接工作量大，不仅费力费时，而且焊缝质量难以保证，不利于大型工程使用。

2、结构形式（2）：负弯矩钢筋与加强环板焊接型

（1）由于组合梁底板与下加强环板采用搭接焊，在地震荷载作用下，焊缝容易开裂，无法满足抗震要求；

（2）组合梁侧板与钢管壁也采用焊缝连接，进一步增加了现场的焊接工作量。这种需大量焊接操作的节点结构费力费时，导致施工周期长，不利于大型工程使用。

3、结构形式（3）：负弯矩钢板型

（1）由于节点中的负弯矩钢筋由类似“扁担”的负弯矩钢板代替，而负弯矩钢板需焊接在U形钢的外伸上翼缘及钢柱侧壁上，因此，该类型节点只适用于宽扁梁，无法适用于普通尺寸的外包U形钢混凝土组合梁，适用范围非常有限。另外，负弯矩钢板需焊接在组合梁和钢管上，进一步增加了现场的焊接工作量；

（2）由于组合梁侧板与钢管壁采用焊缝连接，现场焊接工作量大，不仅费力费时，而且焊缝质量难以保证，不利于大型工程使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，该节点解决了因U形钢底板与钢管连接处的连接板外伸，导致室内角部有凸角而影响美观的问题，节约了材料，避免了钢管侧壁开孔对其承载力的削弱，并可以减少现场焊接工作量。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点包括内隔板和外环板，所述内隔板上设置有浇筑孔和透气孔，所述内隔板位于钢管内与U形钢底板位置对应处，且内隔板的周边与钢管内壁焊接；所述外环板与靠近组合梁翼板处的钢管外壁焊接，所述外环板中沿组合梁长度方向的相对两侧上方分别对应焊接有多根负弯矩钢筋。

上述U形钢的两侧板通过高强螺栓连接有连接板，所述连接板通过焊接方式与钢管混凝土柱中的钢管外壁连接。

上述连接板与钢管混凝土柱中的钢管外壁的焊接方式为角焊。

上述内隔板的四个边中，相邻的三个边与钢管内壁采用带剖口的对接焊连接，剩余一个边与钢管内壁采用熔化电渣焊连接。

上述U形钢底板与钢管外壁焊接固定。

上述U形钢底板与钢管外壁的焊接方式为对接焊。

上述钢管的横截面为矩形、圆形或多边形。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点中，为了节约材料，解决因组合梁底板与柱连接处的连接板外伸，导致室内角部有凸角而影响美观的问题，在钢管内与U形钢底板位置对应处设置内隔板，内隔板的周边与钢管内壁焊接。钢管不断开，其强度高，为了避免钢管侧壁开孔对其承载力的消弱，在负弯矩钢筋位置处的钢管外侧设置外环板，翼板内的负弯矩钢筋在节点区断开，与连接在钢管外侧的外环板焊接，焊接长度根据焊缝承载力与钢筋等强确定。此外，为了减少现场焊接工作量，U形钢侧板与钢管壁通过连接板采用高强螺栓连接，连接板通过角焊缝与钢管壁连接，焊接在工厂内完成。由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的主视结构示意图。

图2为图1中A-A剖面图。

图3为图1中B-B剖面图。

图4为图1的左视结构示意图。

图5为图1的俯视结构示意图。

图6为本实用新型具体实施方式的立体局部剖视结构示意图。

图7为内隔板的结构示意图。

图8为外环板的结构示意图。

图9为浇筑混凝土后节点的主视结构示意图。

图10为浇筑混凝土后节点的左视结构示意图。

图中：1-钢管，2-U形钢，3-内隔板，4-负弯矩钢筋，5-外环板，6-连接板，7-高强螺栓，8-抗剪连接件，9-焊缝，10-透气孔，11-浇筑孔，12-钢管混凝土柱，13-组合梁。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

组合梁：是指外包U形钢混凝土组合梁的简称。

高强螺栓：是指高强度的螺栓，属于一种标准件。一般情况下，高强螺栓可承受的载荷比同规格的普通螺栓要大。

一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，如图所示，它包括内隔板3和外环板5，所述内隔板3上设置有浇筑孔11和透气孔10，保证钢管1内混凝土浇筑的顺利进行。所述内隔板3位于钢管1内与U形钢2的底板位置对应处，且内隔板3的周边与钢管1内壁焊接，所述内隔板3的四个边中，相邻的三个边与钢管1内壁采用带剖口的对接焊连接，剩余一个边与钢管1内壁采用熔化电渣焊连接，以顺利实现内隔板3在钢管1内的焊接固定。采用内隔板3后，内隔板3完全位于钢管1内，解决了因U形钢2的底板与钢管1连接处的连接板外伸导致室内角部有凸角而影响美观的问题，同时也可以节约材料。

所述外环板5与靠近组合梁13翼板处的钢管1外壁焊接，所述外环板5中沿组合梁13长度方向的相对两侧上方分别对应焊接有多根负弯矩钢筋4，焊接长度根据焊缝承载力与钢筋等强确定。负弯矩钢筋4在节点区断开，钢管1的侧壁上不开孔，从而避免了钢管1侧壁开孔对其承载力的削弱。

为了减少现场焊接工作量，U形钢2的两侧板通过高强螺栓7连接有连接板6，所述连接板6通过焊接方式与钢管混凝土柱12中的钢管1外壁连接，优选连接板6与钢管混凝土柱12中的钢管1外壁的焊接方式为角焊，焊接在工厂内完成；U形钢2的底板与钢管1外壁焊接固定，优选U形钢2的底板与钢管1外壁的焊接方式为对接焊。

钢管1的横截面为矩形、圆形或多边形，该节点的适用范围比较广。

本实用新型中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本实用新型并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：它包括内隔板和外环板，所述内隔板上设置有浇筑孔和透气孔，所述内隔板位于钢管内与U形钢底板位置对应处，且内隔板的周边与钢管内壁焊接；所述外环板与靠近组合梁翼板处的钢管外壁焊接，所述外环板中沿组合梁长度方向的相对两侧上方分别对应焊接有多根负弯矩钢筋。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述U形钢的两侧板通过高强螺栓连接有连接板，所述连接板通过焊接方式与钢管混凝土柱中的钢管外壁连接。

3.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述连接板与钢管混凝土柱中的钢管外壁的焊接方式为角焊。

4.根据权利要求1或2所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述内隔板的四个边中，相邻的三个边与钢管内壁采用带剖口的对接焊连接，剩余一个边与钢管内壁采用熔化电渣焊连接。

5.根据权利要求4所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述U形钢底板与钢管外壁焊接固定。

6.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述U形钢底板与钢管外壁的焊接方式为对接焊。

7.根据权利要求4所述的钢管混凝土柱与外包U形钢混凝土组合梁连接节点，其特征在于：所述钢管的横截面为矩形、圆形或多边形。