CN207685996U - 一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点 - Google Patents

Abstract

一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，包括钢管柱、厚板钢牛腿和直螺纹套筒；所述厚板钢牛腿的一端与钢管柱焊接，其另一端与直螺纹套筒的端面焊接，该厚板钢牛腿上还设置有两个混凝土透气孔。本实用新型的装置有效地解决了节点处梁筋、柱筋、牛腿、加劲板等交错汇集，节点钢筋绑扎焊接、混凝土浇筑等施工空间狭窄，造成钢筋锚固质量、混凝土浇筑密实度均难以控制的难题。通过设计厚板钢牛腿，将直螺纹套筒焊接于厚板钢牛腿上，利用直螺纹套筒连接梁纵筋，可实现在钢管柱上零开孔率、施工现场节点钢筋零焊接、节点钢筋零交叉穿插现象。

Description

一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点

技术领域

本实用新型涉及一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点结构，特别是一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点。

背景技术

目前建筑工程中钢筋混凝土梁（RC梁）即钢管混凝土柱组合结构梁柱节点连接多为加强环式：梁内纵筋采用部分焊接于加强环板上、部分开孔对穿的形式，如图11所示。但加强环式节点给施工带来诸多不便：

1、由于在钢管柱上开孔穿筋，导致钢管柱在节点部位截面被削弱，于结构不利；

2、在多层钢筋重叠交接的位置，钢筋保护层厚度得不到保证；

3、钢筋混凝土梁二排纵筋与加强环的仰焊非常麻烦，工人施焊水平再高也不方便操作。而且此处的焊缝等级为一级，仰焊焊缝质量难以保证。

4、在钢管柱上开孔穿筋，当遇到与柱子斜交的钢筋时，钢柱开孔角度和开孔精度难以控制，钢筋难以穿过预开孔，造成钢筋安装困难。

总的来说，采用加强环式节点容易造成钢筋锚固质量、混凝土浇筑密实度均难以控制，严重影响结构安全。针对钢筋混凝土梁二排纵筋与加强环的仰焊的问题，已有的技术有些是将特制的加长套筒的全长都焊接在钢牛腿翼板的侧面，并在施工之前先与钢牛腿焊接好以避免仰焊，但套筒全长都需要焊接容易使套筒变形，影响了钢筋的连接质量，亦不能解决上述存在的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，可实现在钢管柱上零开孔率、施工现场节点钢筋零焊接、节点钢筋零交叉穿插现象。以克服现有技术中RC梁与圆钢管柱组合结构梁柱节点构造处理一直存在的技术难题。

解决上述问题的技术方案是：一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，包括钢管柱；还包括有厚板钢牛腿和直螺纹套筒；所述厚板钢牛腿的一端与钢管柱焊接，其另一端与直螺纹套筒的端面焊接，该厚板钢牛腿上还设置有两个混凝土透气孔。

进一步技术方案是：所述厚板钢牛腿的长度至少为300mm；所述厚板钢牛腿的厚度=nD+(n-1)d+10mm，式中：D为直螺纹套筒的直径，d为节点连接钢筋的最大直径，n为钢筋的排数；最外侧的直螺纹套筒距离厚板钢牛腿边至少为5mm。

更进一步技术方案是：所述混凝土透气孔的直径为30mm。

因此，与现有技术相比，本实用新型之“一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点”具有以下有益效果：

1、成品质量有保证，施工简便快捷：本实用新型的直螺纹套筒对焊接直螺纹套筒的位置进行了改进，采用将直螺纹套筒采用全熔透焊接在厚板钢牛腿翼板的正面，受力好，并且对直螺纹套筒形状改变影响低，又避免了仰焊，保证了成品质量；而已有的技术是将套筒的全长都需焊接在厚板钢牛腿翼板的侧面，并形成焊缝，受力上与本实用新型的完全不一样，套筒全长都需要焊接，容易使套筒变形，影响钢筋的连接质量。因此本实用新型与现有的技术相比具有受力好，施工简便快捷，成品质量好的优点。再有，本实用新型的直螺纹套筒采用普通的直螺纹套筒，随手可得，而采用现有工艺的套筒有些还需要加长特制，因此本实用新型的成本更低，还可以减少焊接长度降低成本。

2、钢管柱上零开孔率：在圆钢管柱与RC梁组合结构中其节点连接利用厚板钢牛腿和直螺纹套筒连接梁纵筋的方式，避免了钢筋在圆钢管柱上开孔穿过而导致钢管柱在节点部位截面被削弱的问题。

3、施工现场节点钢筋零焊接：由于厚板钢牛腿与钢管柱、厚板钢牛腿与直螺纹套筒的焊接均在加工厂进行，并随钢管柱一起安装。钢柱安装完毕，即可将节点梁钢筋直接与直螺纹套筒连接安装，在施工现场节点钢筋无焊接现象，减少了因现场焊缝难以控制的风险，施工质量得到进一步的保证，有效提高了节点钢筋与钢柱锚固连接的质量，提高了结构整体稳定性，保证结构安全可靠。

4、节点钢筋零交叉穿插：本装置利用软件进行三维模型分析，将钢管柱、厚钢板牛腿、直螺纹套筒以及梁钢筋等构件进行计算机预先排布。根据节点梁钢筋设置特点设计厚钢板牛腿截面尺寸及其套筒焊接排数和个数。钢筋不存在交叉排布连接现象。

综上所述，本实用新型的装置有效地解决了节点处梁筋、柱筋、牛腿、加劲板等交错汇集，节点钢筋绑扎焊接、混凝土浇筑等施工空间狭窄，造成钢筋锚固质量、混凝土浇筑密实度均难以控制的难题。通过设计厚板钢牛腿，将直螺纹套筒焊接于厚板钢牛腿上，利用直螺纹套筒连接梁纵筋，可实现在钢管柱上零开孔率、施工现场节点钢筋零焊接、节点钢筋零交叉穿插现象。适用于钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁梁柱节点、异形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁梁柱节点。

下面结合附图和实施例对本实用新型之一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本实用新型之钢管混凝土柱与梁主筋连接节点结构示意图；

图2：图1中A-A的剖视图；

图3：本实用新型之钢管混凝土柱连接钢筋平面图；

图4：图3中B-B的剖视图；

图5：本实用新型梁两端均为钢管柱节点时钢筋长度示意图；

图6～9：本实用新型钢管混凝土柱与梁主筋连接节点BIM深化示意图；

图10：本实用新型钢管混凝土柱与梁主筋连接节点施工工艺流程图；

图11：现有技术钢管混凝土柱与梁主筋连接示意图。

图中：

1-厚板钢牛腿，2-环板，3-直螺纹套筒，4-混凝土透气孔，5-钢管柱，6-钢筋；

L1-厚板钢牛腿伸出钢管柱边长度；L2-钢筋下料长度；

H1-梁面标高；H2-混凝土梁高度。

具体实施方式

实施例一：

如图1、图2所示：一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，包括钢管柱5，厚板钢牛腿1和直螺纹套筒3；所述钢管柱上还设置有加强环板2；所述加强环板2与厚板钢牛腿1作为一个整体焊接于钢管柱5上。加强环板2上表面与厚板钢牛腿1上表面平齐。所述厚板钢牛腿1的一端与钢管柱5焊接，其另一端与直螺纹套筒3的端面焊接，该厚板钢牛腿1上还设置有两个混凝土透气孔4，该混凝土透气孔为穿透厚板钢牛腿的通孔，在浇筑混凝土时起到透气作用。

所述厚板钢牛腿1的长度（即厚板钢牛腿伸出钢管柱边长度L1）至少为300mm；所述厚板钢牛腿1的厚度=nD+(n-1)d+10mm，式中：D为直螺纹套筒的直径，d为节点连接钢筋6的最大直径，n为钢筋的排数；最外侧套筒距离钢牛腿边应至少为5mm，且厚板钢牛腿和钢筋应满足保护层的要求，主筋离梁边的距离=保护层厚度+箍筋直径。

所述混凝土透气孔4的直径为30mm。

本实施例中的所述厚板钢牛腿1的长度、厚度、宽度的单位为：mm。

一种钢管混凝土柱与梁主筋连接的施工方法，该施工方法是利用上述的钢管混凝土柱与梁主筋连接节点进行混凝土柱与梁主筋连接的方法，具体包括以下步骤，参考图10：

A、钢结构深化设计（即BIM建模）：根据梁纵筋图纸，利用Auto CAD、探索者TSSD、Tekla Structures和Revit等软件二维、三维相结合对设计图纸按照1:1放样、建模；详细观察各梁柱节点钢筋情况，将钢管柱5、厚钢板牛腿1、直螺纹套筒3以及梁钢筋等构件进行计算机预先优化排布，根据节点梁钢筋设置特点设计相应的厚钢板牛腿截面尺寸及其直螺纹套筒焊接排数和个数，参见图6-图9。

B、厚板钢牛腿加工厂加工制作：所述厚板钢牛腿1的长度（即厚板钢牛腿伸出钢管柱边长度L1）≥300mm；厚板钢牛腿的厚度设计为：nD+(n-1)d+10mm，式中：D为直螺纹套筒3的直径，d为节点连接钢筋6的最大直径，n为钢筋6的排数；最外侧的直螺纹套筒距离厚板钢牛腿边至少为5mm，且厚板钢牛腿和钢筋应满足保护层的要求，主筋离梁边的距离=保护层厚度+箍筋直径。该厚板钢牛腿上还开设两个直径为30mm的混凝土透气孔4，使节点混凝土密实度得以有效控制。

C、厚板钢牛腿与套筒、钢柱与钢牛腿焊接：

首先将厚板钢牛腿1焊接在钢管柱5上，然后将直螺纹套筒3与已制作好的厚板钢牛腿1焊接连接；焊接时，直螺纹套筒的间距、直螺纹套筒的规格、直螺纹套筒的数量应根据预先深化的图纸，选择相应尺寸的厚板钢牛腿进行焊接；厚板钢牛腿与直螺纹套筒、钢管柱5与厚板钢牛腿焊接均在加工厂进行，焊接方式采用全熔透焊，焊缝等级要求为一级焊缝；制作完成后对焊缝进行100%探伤检测，合格后方可出厂。

D、厚板钢牛腿随钢管柱一起安装：安装钢管柱，吊装定位时，注意调节厚板钢牛腿与相应的梁位置，重点控制厚板钢牛腿角度和高度，以利于梁纵筋拧入直螺纹套筒内；

E、钢筋绑扎、拧进直螺纹套筒：钢管柱安装位置经复核符合要求后，即可进行钢筋绑扎；将钢筋拧入厚板钢牛腿上的直螺纹套筒内，钢筋丝头外露1.5丝，参见图3、图4。

F、监理复核：对存在的问题进行整改。

G、混凝土浇筑：钢筋绑扎完成并检验合格后，进行混凝土浇筑。

H、混凝土养护。

在步骤D中还包括钢管柱定位轴线、标高复测、钢筋下料工序；所述钢筋下料工序按照深化设计图纸进行钢筋下料，分以下两种情况：

第一种情况：梁两端均为钢管柱节点的情况，钢筋下料长度L2=厚板钢牛腿间距离（参见图5）；

第二种情况：梁一端为钢管柱节点，另一端为混凝土结构节点的情况时，又分为以下三种情形：

①当混凝土柱为中柱时的钢筋下料长度=厚板钢牛腿到混凝土柱边净距离+max｛L_a/L_aE，0.5hc+5d1｝，式中L_a为受拉钢筋锚固长度，L_aE为受拉钢筋抗震锚固长度，hc为柱截面沿框架方向的高度，d1为受拉钢筋直径，max｛，｝表示取两者中的较大值；

②当混凝土柱为端柱时，且符合直锚条件的钢筋下料长度=厚板钢牛腿到混凝土柱边净距离+｛L_a/L_aE， 0.5hc+5d1｝，式中L_a为受拉钢筋锚固长度，L_aE为受拉钢筋抗震锚固长度，hc为柱截面沿框架方向的高度，d1为受拉钢筋直径，max｛，｝表示取两者中的较大值；

③当混凝土柱为端柱时，且不符合直锚条件的钢筋下料长度=0.4L_ab/0.4L_abE+15d，式中：L_ab 为受拉钢筋基本锚固长度，L_abE为受拉钢筋抗震基本锚固长度，hc为柱截面沿框架方向的高度，d1为受拉钢筋直径；

在钢管柱吊装就位后，现场测量钢管柱净距，应对钢筋下料尺寸进行复核；钢筋加工误差不大于10mm；采用切割机下料以保证截面与钢筋轴线垂直，不得用气割下料；所述钢筋丝头的制作要求为：钢筋丝头螺纹长度L=直螺纹套筒长度+2丝；螺距T=3mm；丝头大径M=d-0.4mm；丝头小径N=d-2.8mm；所述d为节点连接钢筋6的最大直径。

所述直螺纹套筒的要求：直螺纹套筒的长为钢筋直径的二倍，直螺纹套筒的受拉极限承载力标准值大于或等于被连接钢筋抗拉极限承载力的 1.10 倍，其受拉屈服承载力标准值大于或等于被连接钢筋的受拉屈服承载力的标准值。

本实用新型的设计原理：

梁内力传递路径为：梁纵筋→连接直螺纹套筒→厚板钢牛腿→钢管柱→基础。

由此看出，本实用新型之钢管混凝土柱与梁主筋连接节点及施工方法具有以下优点：

1、质量得到保证：本装置使梁柱节点钢筋锚固质量和混凝土浇筑密实度均得到有效控制，保证了梁柱节点施工质量，提高了结构的安全性。RC梁—钢管混凝土柱组合结构梁柱节点梁钢筋锚固质量显著提高。通过本节点设计，充分保证了梁筋操作空间，梁筋得到有效地锚固，彻底解决梁钢筋重叠时部分钢筋难以进行操作，影响钢筋锚固的问题。

2、环保经济：在同等施工环境下，所采用的原材料来自加工厂，与现代建筑产业化相结合，可按照计算要求进行加工，达到节约材料的目的，绿色施工；同时施工效率提高，整体工期更短，减少现场工程20%～30%的工作量。

3、新技术-BIM技术应用：使用计算机二维、三维技术辅助设计深化，预先计算钢牛腿预拼装、钢筋预排列、预下料。将问题直观、全面地展现出来，在施工之前解决问题，大大降低了施工难度，减少了施工可能出现的错误，避免了返工。

4、可使用范围广：钢管混凝土柱厚板钢牛腿套筒连接梁主筋施工技术比常规梁柱节点安装方法的实用性、适应性更强，适合各种类型的（RC梁）—钢管混凝土柱组合结构节点施工。

本实用新型的钢管混凝土柱厚板钢牛腿套筒连接梁主筋技术体现出了安装精度高、施工过程质量可控、安全、节能环保、节约大量施工时间、空间，省工、省时、经济实用等综合优势。

Claims (3)

1.一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，包括钢管柱（5）；其特征在于：还包括有厚板钢牛腿（1）和直螺纹套筒（3）；所述厚板钢牛腿（1）的一端与钢管柱（5）焊接，其另一端与直螺纹套筒（3）的端面焊接，该厚板钢牛腿（1）上还设置有两个混凝土透气孔（4）。

2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，其特征在于：所述厚板钢牛腿（1）的长度至少为300mm；所述厚板钢牛腿（1）的厚度=nD+(n-1)d+10mm，式中：D为直螺纹套筒的直径，d为节点连接钢筋（6）的最大直径，n为钢筋的排数；最外侧的直螺纹套筒距离厚板钢牛腿边至少为5mm。

3.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土柱与梁主筋连接节点，其特征在于：所述混凝土透气孔（4）的直径为30mm。