CN204781359U - 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，为了避免钢管壁产生层状撕裂以及柱壁板的平面外变形，在组合梁底板处的钢管内设置贯穿钢管的贯通隔板，钢管在贯通隔板处断开，上下两钢管与贯通隔板的上下两端面采用带剖口的对接焊缝连接，U形钢底板切肢后与贯通隔板采用对接焊缝连接，其焊缝不易开裂，连接强度高，抗震性能好。此外，所述钢管中沿组合梁长度方向的相对两端分别对应设置有通孔和套筒，所述套筒与钢管的外壁焊接，所述通孔和套筒的中心线共水平面，且套筒对称设置在通孔的两侧，这种结构形式可以避免因在钢管侧壁上开孔数量多造成对钢管承载力消弱过大，同时又减少焊接工作量、便于施工与实现装配化。

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）由于负弯矩钢筋焊接在上加强环板上，以实现钢筋传递弯矩，所以这种焊接的质量要求很高。但是钢筋的焊接通常为现场焊，不仅焊接质量难以保证，而且由于钢筋的重力作用，焊接操作困难。另外，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，该节点在保证连接强度的情况下，可以避免钢管壁产生层状撕裂以及钢管壁板的外表面变形，避免钢管侧壁开孔数量多对其承载力消弱过大，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贯通隔板，所述贯通隔板上设置有浇筑孔和透气孔，所述贯通隔板中沿组合梁长度方向的相对两端分别与切肢后的U形钢底板通过对接焊缝连接，所述贯通隔板的上下两端面分别与上下两钢管焊接；所述钢管中沿组合梁长度方向的相对两端分别对应设置有通孔和套筒，所述套筒与钢管的外壁焊接，所述通孔和套筒的中心线共水平面，且套筒对称设置在通孔的两侧。

上述套筒与负弯矩钢筋的端部螺纹连接，所述通孔内穿过有贯穿钢管内腔的负弯矩钢筋。

上述通孔和套筒的中心线与负弯矩钢筋的中心线重合。

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U形钢底板的切肢长度为沿组合梁的长度方向贯通隔板的一端伸出钢管外壁的长度。

上述贯通隔板在隔板变截面处设置圆弧倒角，所述圆弧倒角的半径大于或等于35mm。

上述贯通隔板和U形钢底板的对接焊缝与圆弧倒角的圆弧端点之间的距离大于或等于20mm。

上述上下两钢管与贯通隔板的上下两端面的焊接为对接焊缝连接，所述套筒与钢管外壁采用的焊接方式为部分焊透与角接组合焊。

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，为了避免钢管壁产生层状撕裂以及柱壁板的外表面变形，在组合梁底板处的钢管内设置贯穿钢管的贯通隔板，钢管在贯通隔板处断开，上下两钢管与贯通隔板的上下两端面采用带剖口的对接焊缝连接，U形钢底板切肢后与贯通隔板采用对接焊缝连接，其焊缝不易开裂，连接强度高，抗震性能好。此外，所述钢管中沿组合梁长度方向的相对两端分别对应设置有通孔和套筒，所述套筒与钢管的外壁焊接，该焊接工作在工厂完成，从而减少了现场焊接工作量。所述通孔和套筒的中心线共水平面，且套筒对称设置在通孔的两侧，这种结构形式可以降低因在钢管侧壁上开孔数量多造成对钢管承载力的削弱，同时又减少焊接工作量、便于施工与实现装配化。为了进一步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为贯通隔板的结构示意图。

图8为浇筑混凝土后节点的主视结构示意图。

图9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-贯通隔板，4-负弯矩钢筋，5-负弯矩钢筋，6-套筒，7-连接板，8-高强螺栓，9-焊缝，10-浇筑孔，11-圆弧倒角，12-透气孔，13-通孔，14-钢管混凝土柱，15-组合梁，16-抗剪连接件。

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。

切肢：是指按要求将U形钢的底板切去一部分。

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，它包括贯通隔板3，所述贯通隔板3上设置有浇筑孔10和透气孔12，保证钢管1内混凝土浇筑的顺利进行。所述贯通隔板3中沿组合梁15长度方向的相对两端分别与切肢后的U形钢2底板通过对接焊缝连接，以保证焊缝9不易开裂，提高连接强度和抗震性能。所述U形钢2底板的切肢长度为沿组合梁15的长度方向贯通隔板3的一端伸出钢管1外壁的长度。所述贯通隔板3的上下两端面分别与上下两钢管1焊接，优选上下两钢管1与贯通隔板3的上下两端面的焊接为对接焊缝连接，以保证焊缝不易开裂，提高连接强度。

为了减轻U形钢2底板与贯通隔板3连接处的应力水平，贯通隔板3在隔板变截面处设置圆弧倒角11，所述圆弧倒角11的半径大于或等于35mm。所述贯通隔板3和U形钢2底板的对接焊缝9与圆弧倒角11的圆弧端点之间的距离L大于或等于20mm，以使焊缝9远离贯通隔板3的变截面处，减少应力集中对焊缝9的影响。

所述钢管1中沿组合梁15长度方向的相对两端分别对应设置有通孔13和套筒6，所述套筒6与钢管1的外壁焊接，优选套筒6与钢管1外壁采用的焊接方式为部分焊透与角接组合焊。所述通孔13的中心线和套筒6的中心线处于同一水平面内（即共水平面），且套筒6对称设置在通孔13的两侧，通孔13和套筒6的中心线与负弯矩钢筋4和负弯矩钢筋5的中心线重合，套筒6与负弯矩钢筋5的端部螺纹连接，负弯矩钢筋5的端部进行车丝处理后直接拧入套筒6内，即与套筒6连接的负弯矩钢筋5在节点处断开，所述通孔13内穿过有贯穿钢管1内腔的负弯矩钢筋4，即位于内侧的负弯矩钢筋4通过钢管1上的通孔13连续贯通节点区，这种结构形式可以降低因在钢管1侧壁上开孔数量多造成对钢管1承载力的削弱，同时又可以减少焊接工作量、便于施工与实现装配化。

为了减少现场焊接工作量，所述U形钢2的两侧板通过高强螺栓8连接有连接板7，所述连接板7通过焊接方式与钢管混凝土柱14中的钢管1外壁连接，优选连接板7与钢管混凝土柱14中的钢管1外壁的焊接方式为角焊，该焊接工作在工厂内完成。

所述钢管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 (10)

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：它包括贯通隔板，所述贯通隔板上设置有浇筑孔和透气孔，所述贯通隔板中沿组合梁长度方向的相对两端分别与切肢后的U形钢底板通过对接焊缝连接，所述贯通隔板的上下两端面分别与上下两钢管焊接；所述钢管中沿组合梁长度方向的相对两端分别对应设置有通孔和套筒，所述套筒与钢管的外壁焊接，所述通孔和套筒的中心线共水平面，且套筒对称设置在通孔的两侧。

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：所述套筒与负弯矩钢筋的端部螺纹连接，所述通孔内穿过有贯穿钢管内腔的负弯矩钢筋。

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：所述通孔和套筒的中心线与负弯矩钢筋的中心线重合。

4.根据权利要求3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。

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：所述连接板与钢管混凝土柱中的钢管外壁的焊接方式为角焊。

6.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形钢底板的切肢长度为沿组合梁的长度方向贯通隔板的一端伸出钢管外壁的长度。

7.根据权利要求6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：所述贯通隔板在隔板变截面处设置圆弧倒角，所述圆弧倒角的半径大于或等于35mm。

8.根据权利要求7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：所述贯通隔板和U形钢底板的对接焊缝与圆弧倒角的圆弧端点之间的距离大于或等于20mm。

9.根据权利要求8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：所述上下两钢管与贯通隔板的上下两端面的焊接为对接焊缝连接，所述套筒与钢管外壁采用的焊接方式为部分焊透与角接组合焊。

10.根据权利要求9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。