CN218933416U - 一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于螺栓连接的混凝土柱‑工字钢梁装配式连接节点，包括：预制钢筋混凝土柱，预埋有柱端连接件；上下部钢牛腿，其基板和柱端连接件通过高强螺栓连接；型钢工字梁，其梁端位于上下部钢牛腿之间，翼缘与横板通过高强螺栓实现连接；第一钢制连接件，包括两个翼板，其中一个与梁端处的腹板以及对侧的第一钢制连接件通过高强螺栓连接，另一个与上下部钢牛腿的基板以及柱端连接件通过高强螺栓连接；梁端的左右两侧分别设有一对第二钢制连接件，其中一个与上翼缘以及上部钢牛腿的横板通过高强螺栓连接，另一个与下翼缘以及下部钢牛腿的横板通过高强螺栓连接。该节点装配施工简便、适用范围广，地震时耗能能力强以及延性足够。

Description

一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点

技术领域

本实用新型属于装配式混凝土建筑技术领域，具体涉及一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点。

背景技术

在建筑工业化浪潮下，装配式建筑以其工厂标准化生产、构件质量有保障、现场快速安装等特点大受欢迎。在装配式建筑的发展进程中，全混凝土结构和全钢结构的装配式连接形式已发展相对成熟，但是关于钢-混凝土组合结构体系的装配式连接技术仍有待发展。

其中，装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合结构可以充分利用和发挥钢筋混凝土和钢在强度、刚度、延性等方面的优势，具有良好的建筑适用性。在该结构中，梁柱相连的部位称为节点核心区，是结构受力的关键部位，其在结构中处于弯矩、剪力、轴力复合作用的受力状态；因此，节点核心区的性能设计非常重要，其连接可靠性直接影响到结构的安全性能和使用性能。

现有的装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合结构中，往往会用到多组螺栓对大体量构件进行固定，以满足安全性能的要求。但螺栓数量的增多导致对构件及螺栓的生产精度与施工精度的要求较高，且构件质量大以及移动不便等问题，也会对安装产生不利影响。

因此，急需一种装配施工简便、适用范围广、地震时耗能能力强以及延性足够的装配式钢筋混凝土柱-钢梁组合结构。

实用新型内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本实用新型提供了一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点。

本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，包括：

预制钢筋混凝土柱；所述预制钢筋混凝土柱在节点核心区预埋有钢制的柱端连接件；

上部钢牛腿和下部钢牛腿；所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均包括：基板、横板以及加劲肋板；所述基板和所述柱端连接件通过高强螺栓实现连接；所述横板与所述基板垂直无缝连接；所述加劲肋板分别与所述基板、所述横板垂直无缝连接；

型钢工字梁；所述型钢工字梁的梁端位于所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿之间；所述型钢工字梁在所述梁端处的翼缘与所述横板通过高强螺栓实现连接；

第一钢制连接件；所述梁端的左右两侧分别设有一个所述第一钢制连接件；所述第一钢制连接件包括两个垂直无缝连接的翼板，其中一个翼板与所述型钢工字梁在梁端处的腹板以及对侧的第一钢制连接件的翼板通过高强螺栓实现连接，另一个翼板与所述上部钢牛腿的基板、所述下部钢牛腿的基板以及所述柱端连接件通过高强螺栓实现连接；

第二钢制连接件；所述梁端的左右两侧分别设有一对所述第二钢制连接件；每对第二钢制连接件中，一个第二钢制连接件与所述梁端处位于上部的所述翼缘以及所述上部钢牛腿的横板通过高强螺栓实现连接，另一个第二钢制连接件与所述梁端处位于下部的所述翼缘以及所述下部钢牛腿的横板通过高强螺栓实现连接。

可选地，所述柱端连接件，包括：柱身预埋钢板；所述柱身预埋钢板的内侧焊有垂直于柱身的螺栓套筒。

可选地，所述节点核心区的四周均设有所述柱身预埋钢板，其中位置相对的柱身预埋钢板之间张拉有拉筋。

可选地，所述第二钢制连接件包括：开有螺栓孔的钢制连接块。

可选地，所述螺栓孔包括两个。

可选地，所述高强螺栓为预应力高强螺栓。

可选地，所述梁端处位于上部的翼缘上焊接有多个抗剪螺栓，所述抗剪螺栓用于配合钢筋桁架叠合板实现楼板现浇，其中所述钢筋桁架叠合板搭置在焊有所述抗剪螺栓的翼缘上。

可选地，所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均一体成型。

可选地，所述第一钢制连接件一体成型。

可选地，所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均包括多个加劲肋板。

本实用新型提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点具有以下有益效果：

(1)受力性能优异，大震后结构可修复性强：

使用高强螺栓配合柱端连接件、上部钢牛腿、下部钢牛腿、第一钢制连接件以及第二钢制连接件实现预制钢筋混凝土柱和型钢工字梁的节点核心区的可靠连接；高强螺栓连接具有安装时间短、设计简单、无需湿作业和节能环保等优点，通过螺栓与各个钢制连接件的共同作用，提高了节点的抗弯、抗剪承载力及延性，并给予节点一定程度的自复位能力。当发生大震时，以钢制牛腿上的加劲肋板的屈服作为主要耗能部件，实现了将塑性铰的发生位置控制在节点梁端区域，防止结构出现柱端破坏，满足“强节点，弱构件”的设计理念，确保了整体结构的安全性。在地震结束后，可对屈服的钢制牛腿进行更换，提高了结构在强震后修复的可行性、时效性和经济性。

(2)安装精度要求低，方便施工：

本实用新型采用非一体化的上部钢牛腿和下部钢牛腿，使操作人员在安装型钢工字梁时能够方便调整。本实用新型采用第二钢制连接件作为柱端连接件和型钢工字梁的连接中介，进一步增强了安装过程中对构件方向、位置的微调能力，确保安装的顺利进行。因此，本实用新型对按照精度可以具有较高的容忍度，便于施工。

(3)确保了钢构件与混凝土构件的一体性：

本实用新型在梁端处位于上部的翼缘上可以焊接多个抗剪螺栓，以配合钢筋桁架叠合板实现楼板现浇，其中钢筋桁架叠合板搭置在焊有抗剪螺栓的翼缘上。这样，型钢工字梁的翼缘可以作为钢筋桁架叠合板的模板，从而后期完成浇筑后，浇筑形成的楼板也可提高钢梁的刚度和稳定性，进一步确保了钢构件与混凝土构件的一体性。

以下将结合附图及对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点的三维结构图；

图2是本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点的正视图；

图3是本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点中，梁柱连接构造的详细结构图；

图5是图4所示梁柱连接构造的正视图；

图6是本实用新型实施例中使用的钢制牛腿的三位结构图；

图7是将本实用新型实施例提供的节点应用于楼体施工时的效果示意图。

附图标记：

1-预制钢筋混凝土柱，2-型钢工字梁，3-柱端连接件，4-第二钢制连接件，5-第一钢制连接件，61-上部钢牛腿，62-下部钢牛腿，7-钢筋桁架叠合板，8-抗剪螺栓，9-拉筋，11-螺栓套筒，601-基板，602-加劲肋板，603-横板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

本实用新型实施例提供了一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，具有装配施工简便、适用范围广、地震时耗能能力强以及延性足够的优点。参见图1～图6所示，该节点包括：预制钢筋混凝土柱1、上部钢牛腿61、下部钢牛腿62、型钢工字梁2、第一钢制连接件5以及第二钢制连接件4。

其中，预制钢筋混凝土柱1在节点核心区预埋有钢制的柱端连接件3。

参见图6所示，上部钢牛腿61和下部钢牛腿62均包括：基板601、横板603以及加劲肋板602。其中，继续参见图1～图6所示，基板601和柱端连接件3通过高强螺栓实现连接；横板603与基板601垂直无缝连接；加劲肋板602分别与基板601、横板603垂直无缝连接。优选地，上部钢牛腿61和下部钢牛腿62均可以是一体成型的，例如是铸塑而成的。

型钢工字梁2的梁端位于上部钢牛腿61和下部钢牛腿62之间；型钢工字梁2在梁端处的翼缘与横板603通过高强螺栓实现连接。

梁端的左右两侧分别设有一个第一钢制连接件5；第一钢制连接件5包括两个垂直无缝连接的翼板，其中一个翼板与型钢工字梁2在梁端处的腹板以及对侧的第一钢制连接件5的翼板通过高强螺栓实现连接，另一个翼板与上部钢牛腿61的基板601、下部钢牛腿62的基板601以及柱端连接件3通过高强螺栓实现连接。优选地，第一钢制连接件5可以是一体成型的，例如是铸塑而成的。

梁端的左右两侧分别设有一对第二钢制连接件4；每对第二钢制连接件4中，一个第二钢制连接件4与梁端处位于上部的翼缘(简称上翼缘)以及上部钢牛腿61的横板603通过高强螺栓实现连接，另一个第二钢制连接件4与梁端处位于下部的翼缘(简称下翼缘)以及下部钢牛腿62的横板603通过高强螺栓实现连接。

本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，使用高强螺栓配合柱端连接件3、上部钢牛腿61、下部钢牛腿62、第一钢制连接件5以及第二钢制连接件4实现预制钢筋混凝土柱1和型钢工字梁2的节点核心区的可靠连接，保证了节点平面内与平面外方向的强度与稳定性；高强螺栓连接具有安装时间短、设计简单、无需湿作业和节能环保等优点，通过螺栓与各个钢制连接件的共同作用，提高了节点的抗弯、抗剪承载力及延性，并给予节点一定程度的自复位能力。当发生大震时，以钢制牛腿上的加劲肋板602的屈服作为主要耗能部件，实现了将塑性铰的发生位置控制在节点梁端区域，防止结构出现柱端破坏，满足“强节点，弱构件”的设计理念，确保了整体结构的安全性。在地震结束后，可对屈服的钢制牛腿进行更换，提高了结构在强震后修复的可行性、时效性和经济性。

并且，本实用新型实施例中采用非一体化的上部钢牛腿61和下部钢牛腿62，使操作人员在安装型钢工字梁2时能够方便调整。本实用新型实施例中采用第二钢制连接件4作为柱端连接件3和型钢工字梁2的连接中介，进一步增强了安装过程中对构件方向、位置的微调能力，确保安装的顺利进行。因此，本实用新型实施例对按照精度可以具有较高的容忍度，便于施工。

可选地，在一种实现方式中，柱端连接件3可以包括：柱身预埋钢板；该柱身预埋钢板的内侧焊有垂直于柱身的螺栓套筒11，以利用这些螺栓套筒11来套接高强螺栓，具体是将该柱身预埋钢板与上部钢牛腿61、下部钢牛腿62的基板601可靠连接在一起的高强螺栓。

可选地，在一种实现方式中，节点核心区的四周均可以设有柱身预埋钢板，其中位置相对的柱身预埋钢板之间张拉有拉筋9，以固定钢板位置，同时增强节点核心区的稳固性。

可选地，在一种实现方式中，第二钢制连接件可以包括：开有螺栓孔的钢制连接块。优选地，这里说的螺栓孔可以包括两个甚至多个，从而避免因单个高强螺栓的转动造成的连接松动。

可选地，在一种实现方式中，梁端处位于上部的翼缘上焊接有多个抗剪螺栓8，这些抗剪螺栓8用于配合钢筋桁架叠合板7实现楼板现浇，其中钢筋桁架叠合板7搭置在焊有抗剪螺栓8的翼缘上。

可选地，在一种实现方式中，高强螺栓可以为预应力高强螺栓。

可选地，在一种实现方式中，上部钢牛腿61和下部钢牛腿62均可以包括多个加劲肋板602。

本实用新型实施例中，节点包括的各个构件均可在工场预制完成。具体的，预制钢筋混凝土柱1的预制过程包括：在浇筑柱体所用的钢模板制中布置钢筋笼和柱端连接件3，将螺栓套筒11焊接在柱端连接件3的内侧，然后浇筑混凝土并养护成型。此外，如果柱端连接件3为钢板，还可以进一步在位置相对的钢板之间张拉钢筋(拉筋9)。

上部钢牛腿61、下部钢牛腿62、型钢工字梁2、第一钢制连接件5、第二钢制连接件4均可以预先在精度范围内切割焊接而成，在制作焊接过程中应满足精度和焊缝强度要求，还要在焊件的相应位置预留螺栓孔，开孔位置同样要满足一定精度要求；此外，如果节点用于楼体施工，则可以进一步在梁顶翼缘上按照一定距离焊接抗剪螺栓8。

由此，只需将各预制构件在现场进行拼装即可实现可靠连接的梁柱连接结构，既保证了各预制构件的精度，又能够将模板重复利用从而节约成本。

下面对上述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点的现场拼装方法进行说明，包括以下步骤：

(1)在施工位置支预制钢筋混凝土柱1。

(2)使用高强螺栓将下部钢牛腿62的基板601与预制钢筋混凝土柱1的柱端连接件3进行安装固定。

(3)将型钢工字梁2吊装至梁柱连接的位置，将梁端处下翼缘上的螺栓孔与下部钢牛腿62的横板603上的螺栓孔对齐。

(4)使用第一钢制连接件5配合高强螺栓将型钢工字梁2的腹板以及柱端连接件3进行安装固定。

(5)使用高强螺栓将上部钢牛腿61的基板601与柱端连接件3进行安装固定，并使上部钢牛腿61的横板603上的螺栓孔与型钢工字梁2在梁端处的上翼缘上的螺栓孔对齐。

(6)使用高强螺栓将第二钢制连接件4、上下部钢牛腿的横板603以及型钢工字梁2的上下翼缘进行安装固定。

本实用新型实施例提供的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，使用高强螺栓配合多种钢制连接件实现梁柱节点核心区的可靠连接，具有安装简单，工期短，受力性能可靠等特点。

此外，如果将本实用新型实施例提供的该节点用于楼体施工，则在完成上述步骤之后，可以如在图1中所示的，将型钢工字梁2的上翼缘作为承接钢筋桁架叠合板7的载体，将钢筋桁架叠合板7搭置在上翼缘上；此时上翼缘上的抗剪螺栓8可以配合钢筋桁架叠合板7实现楼板现浇，效果如图7所示。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图以及公开内容，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在本实用新型的描述中，“包括”一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外,相互不同的实施例中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，包括：

预制钢筋混凝土柱；所述预制钢筋混凝土柱在节点核心区预埋有钢制的柱端连接件；

上部钢牛腿和下部钢牛腿；所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均包括：基板、横板以及加劲肋板；所述基板和所述柱端连接件通过高强螺栓实现连接；所述横板与所述基板垂直无缝连接；所述加劲肋板分别与所述基板、所述横板垂直无缝连接；

型钢工字梁；所述型钢工字梁的梁端位于所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿之间；所述型钢工字梁在所述梁端处的翼缘与所述横板通过高强螺栓实现连接；

第一钢制连接件；所述梁端的左右两侧分别设有一个所述第一钢制连接件；所述第一钢制连接件包括两个垂直无缝连接的翼板，其中一个翼板与所述型钢工字梁在梁端处的腹板以及对侧的第一钢制连接件的翼板通过高强螺栓实现连接，另一个翼板与所述上部钢牛腿的基板、所述下部钢牛腿的基板以及所述柱端连接件通过高强螺栓实现连接；

第二钢制连接件；所述梁端的左右两侧分别设有一对所述第二钢制连接件；每对第二钢制连接件中，一个第二钢制连接件与所述梁端处位于上部的所述翼缘以及所述上部钢牛腿的横板通过高强螺栓实现连接，另一个第二钢制连接件与所述梁端处位于下部的所述翼缘以及所述下部钢牛腿的横板通过高强螺栓实现连接。

2.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述柱端连接件，包括：柱身预埋钢板；所述柱身预埋钢板的内侧焊有垂直于柱身的螺栓套筒。

3.根据权利要求2所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述节点核心区的四周均设有所述柱身预埋钢板，其中位置相对的柱身预埋钢板之间张拉有拉筋。

4.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述第二钢制连接件包括：开有螺栓孔的钢制连接块。

5.根据权利要求4所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述螺栓孔包括两个。

6.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述高强螺栓为预应力高强螺栓。

7.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述梁端处位于上部的翼缘上焊接有多个抗剪螺栓，所述抗剪螺栓用于配合钢筋桁架叠合板实现楼板现浇，其中所述钢筋桁架叠合板搭置在焊有所述抗剪螺栓的翼缘上。

8.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均一体成型。

9.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述第一钢制连接件一体成型。

10.根据权利要求1所述的基于螺栓连接的混凝土柱-工字钢梁装配式连接节点，其特征在于，所述上部钢牛腿和所述下部钢牛腿均包括多个加劲肋板。

Images