CN220080513U - 一种钢管约束混凝土柱及梁柱节点 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种钢管约束混凝土柱，包括自下而上依次布置且相连的钢管约束混凝土柱下过渡段、钢管约束混凝土柱中段、钢管约束混凝土柱上过渡段和钢管约束混凝土柱节点段；所述钢管约束混凝土柱下过渡段与下层结构柱的上端相连；所述钢管约束混凝土柱节点段与建筑构件相连，钢管约束混凝土柱节点段的上端与上层结构柱的下端相连；所述钢管约束混凝土柱节点段包括节点段钢管和节点段钢管内部的节点段混凝土；所述节点段混凝土内不配置钢筋。本实用新型还提供了一种梁柱节点。本实用新型的有益效果为：采用多段连接的形式，其中位于节点区的钢管约束混凝土节点段内不配置钢筋，降低了节点区的钢筋密度，便于节点区混凝土的浇筑施工，同时也减少了钢筋绑扎工作，降低了节点区施工难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑技术领域，具体涉及一种钢管约束混凝土柱及梁柱节点。
背景技术
近年来，随着装配式建筑的推广和钢-混凝土组合结构的普及，钢管约束钢筋混凝土结构体系因其良好的力学性能同时施工过程中可实现免支模与免拆模等优点使其具有广泛的应用前景。
但是，现有的钢管混凝土柱在节点区布置有钢筋，与梁连接时，钢管混凝土柱节点区开孔，梁筋也穿入钢管混凝土柱的节点区内，一方面在施工过程中需与柱筋错开避免干涉，且需要大量的钢筋绑扎工作，另一方面节点区密集的钢筋(包括梁筋和柱筋)给混凝土的浇筑也带来了较大的难度，加大了施工难度，影响现场施工进度。
发明内容
本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种钢管约束混凝土柱及梁柱节点，旨在降低梁柱节点区钢筋密度，从而降低施工难度。
本实用新型采用的技术方案为：一种钢管约束混凝土柱，包括自下而上依次布置且相连的钢管约束混凝土柱下过渡段、钢管约束混凝土柱中段、钢管约束混凝土柱上过渡段和钢管约束混凝土柱节点段；
所述钢管约束混凝土柱下过渡段与下层结构柱的上端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段与建筑构件相连，钢管约束混凝土柱节点段的上端与上层结构柱的下端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段包括节点段钢管和节点段钢管内部的节点段混凝土5；所述节点段混凝土内不配置钢筋。
按上述方案，所述钢管约束混凝土柱下过渡段包括下段钢管和下段钢管内部的下段混凝土；所述钢管约束混凝土柱中段包括中段钢管以及中段钢管内部的中段钢筋混凝土，中段钢筋混凝土内配有柱纵筋和柱箍筋；所述钢管约束混凝土柱上过渡段包括上段钢管和上段钢管内部的上段混凝土；所述下段钢管、中段钢管、上段钢管和节点段钢管同轴配置，钢管约束混凝土柱中段的柱纵筋的下端与下段钢管的内壁相连，柱纵筋的上端与上段钢管的内壁相连；所述上段钢管与节点段钢管相连。
按上述方案，所述节点段钢管上开设有用于建筑构件的钢筋穿过的孔洞。
按上述方案，上下相邻的两个孔洞之间设有抗剪钢板，抗剪钢板与节点段钢管的内壁相连。
按上述方案，所述下段钢管与上段钢管的壁厚相等，均大于中段钢管及节点段钢管的壁厚。
按上述方案，所述下段钢管与中段钢管之间，中段钢管与上段钢管之间，分别预留构造缝。
一种梁柱节点，包括钢筋混凝土梁，以及如上所述的钢管约束混凝土柱，所述钢筋混凝土梁内设有上部纵筋、腰筋和下部纵筋；所述钢管约束混凝土柱的节点段钢管上开设有若干与上部纵筋、腰筋和下部纵筋位置对应的上部孔洞、中部孔洞和下部孔洞，上部纵筋、腰筋和下部纵筋自钢筋混凝土梁水平伸出后，经对应的孔洞穿入钢管约束混凝土柱节点段内，与内部的节点段混凝土锚固。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型所述的结构柱采用多段连接的形式，其中位于节点区的钢管约束混凝土节点段内不配置钢筋，降低了节点区的钢筋密度，便于节点区混凝土的浇筑施工，同时也减少了钢筋绑扎工作，降低了节点区施工难度。
2、本实用新型所述结构柱中，钢管约束混凝土柱中段受力原理同钢管约束混凝土柱，节点段钢管约束混凝土柱节点段的受力原理同钢管混凝土柱，钢管约束混凝土柱中段与钢管约束混凝土柱节点段通过过渡段相连，实现两种受力模式的转变，与只采用钢管约束混凝土柱的节点相比，这种结构柱强度高，稳定性好。
3、本实用新型所述的结构柱，节点段钢管开设孔洞，便于钢筋混凝土梁的纵筋与腰筋的穿入施工；下段钢管与上段钢管的壁厚增厚，与管内混凝土柱共同作用，同时协调钢管约束混凝土柱节点段与钢管约束混凝土柱中段之间的内力分配，可有效减少钢管开孔对混凝土柱约束不足的问题，提高了结构的安全性。
4、本实用新型中钢管约束混凝土柱中段的柱纵筋与节点段钢管在工厂进行焊接，实现了柱钢筋模板一体化，减少了施工现场钢管焊接与钢筋绑扎的工作，相比其它预制柱更加经济且便于施工。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为实施例二中钢管约束混凝土柱的结构示意图(未示意混凝土)。
图3为实施例二中梁柱节点示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图中，1-中段钢筋混凝土；2-中段钢管；3-下段混凝土；4-上段混凝土；5-节点段混凝土；6-构造缝；7-上部孔洞；8-中部孔洞；9-下部孔洞；10、下段钢管；10a-上段钢管；11-节点段钢管(壁厚t2)；12-钢筋混凝土梁；13-上部纵筋；14-腰筋；15-下部纵筋；16-现场拼接焊缝；17-工厂焊缝；18-抗剪钢板；19-柱纵筋；20-柱箍筋。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地描述。
实施例一
如图1所示的一种结构柱，具体为一种钢管约束混凝土柱，包括自下而上依次布置且相连的钢管约束混凝土柱下过渡段、钢管约束混凝土柱中段、钢管约束混凝土柱上过渡段和钢管约束混凝土柱节点段；
所述钢管约束混凝土柱下过渡段与下层结构柱的上端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段与建筑构件相连，钢管约束混凝土柱节点段的上端与上层结构柱的下端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段包括节点段钢管11和节点段钢管11内部的节点段混凝土5；所述节点段混凝土5内不配置钢筋。
本实用新型中，所述建筑构件可为钢筋混凝土梁。上下层结构柱与本实用新型所述结构柱结构相同；所述钢管约束混凝土柱节点段与上层结构柱的钢管约束混凝土柱下过渡段相连。
优选地，所述钢管约束混凝土柱下过渡段包括下段钢管10和下段钢管10内部的下段混凝土3；所述钢管约束混凝土柱中段包括中段钢管2以及中段钢管2内部的中段钢筋混凝土1，中段钢筋混凝土1内配有柱纵筋19和柱箍筋20；所述钢管约束混凝土柱上过渡段包括上段钢管10a和上段钢管10a内部的上段混凝土4；所述下段钢管10、中段钢管2、上段钢管10a和节点段钢管11同轴配置，钢管约束混凝土柱中段的柱纵筋19下端与下段钢管10的内壁相连，柱纵筋19的上端与上段钢管10a的内壁相连；所述上段钢管10a与节点段钢管11相连。
优选地，所述上段钢管10a与下段钢管10的壁厚相等，均大于中段钢管2及节点段钢管11的壁厚；上段钢管10a与下段钢管10的管壁增厚设计，起到抗剪键的作用，同时协调钢管约束混凝土柱节点段与钢管约束混凝土柱中段之间的内力分配。
本实用新型中，上段钢管10a与节点段钢管11焊接固定，二者的焊接缝也即工厂焊缝17如图所示。
本实用新型中，所述柱纵筋19分别与上段钢管10a和下段钢管10焊接。所述下段钢管10与下层结构柱的钢管现场焊接，二者的焊接缝也即现场拼接焊缝16如图所示；所述节点段钢管11与上层结构柱的钢管现场焊接，二者焊接缝也即现场拼接焊缝16如图所示。
优选地，所述下段钢管10与中段钢管2之间，中段钢管2与上段钢管10a之间，分别预留构造缝6，构造缝6内不灌注混凝土。
本实用新型中，构造缝6的高度为10～20mm；构造缝6深度为t1，t1为中段钢管2的壁厚。
优选地，所述节点段钢管1内设有加劲板25，加劲板25上开设有浇筑孔。
本实用新型中，所述钢管约束混凝土柱节点段与建筑构件钢筋的连接方式可为：在钢管约束混凝土柱节点段的节点段钢管上开设用于建筑构件钢筋穿过的孔洞，钢筋锚入钢管约束混凝土柱节点段的节点段混凝土5内。
实施例二
如图2所示的一种结构柱，除包括实施例一所述的配置外，所述节点段钢管11上开设有用于建筑构件的钢筋穿过的孔洞；上下相邻的两个孔洞之间设有抗剪钢板18，抗剪钢板18与节点段钢管11的内壁相连。
实施例二中，所述节点段钢管11上自上而下开设有上部孔洞7、中部孔洞8和下部孔洞9。上部孔洞7、中部孔洞8和下部孔洞9均为矩形孔洞。
如图3～4所示的一种梁柱节点，具体为一种节点区开孔的梁柱节点，包括钢筋混凝土梁12，以及如上所述的结构柱，所述钢筋混凝土梁12内设有上部纵筋13、腰筋14和下部纵筋15；所述钢管约束混凝土柱的节点段钢管11上开设有若干与上部纵筋13、腰筋14和下部纵筋15位置对应的孔洞，上部纵筋13、腰筋14和下部纵筋15自钢筋混凝土梁12水平伸出后，经对应的孔洞穿入钢管约束混凝土柱节点段内，与内部的节点段混凝土5锚固。图3～图4均未示意出混凝土。
实施例二中，所述钢筋混凝土梁12内设有上部纵筋13、自上而下的四排腰筋14，以及下部纵筋15，相应地，所述节点段钢管11自上而下开设有上部孔洞7、中部孔洞8和下部孔洞9，其中钢筋混凝土梁12的上部纵筋13和第一排腰筋14自上部孔洞7穿入，钢筋混凝土梁12的第二排、第三排腰筋14自中部孔洞8穿入，钢筋混凝土梁12的第四排腰筋14和下部纵筋15自下部孔洞9穿入。
实施例二中，所述上部孔洞7、中部孔洞8和下部孔洞9均为矩形孔洞；上部孔洞7与下部孔洞9的尺寸相同；上部孔洞7、中部孔洞8、下部孔洞9的宽度均等于钢筋混凝土梁12的宽度；上部孔洞7与下部孔洞9的高度为150mm，中部孔洞8的高为100mm；当钢筋混凝土梁12的高度小于等于600mm时，取消中部孔洞8，同时上部孔洞7与下部孔洞9的高度均取值为钢筋混凝土梁12高度的0.3倍。
实施例二中，在上部孔洞7与中部孔洞8之间、中部孔洞8和下部孔洞9之间，分别设置抗剪钢板18(厚度t3)，抗剪钢板18与节点段钢管11的内壁焊接。
实施例二中，所述抗剪钢板18的厚度与上段钢管10a的壁厚相等。
实施例二中，钢管约束混凝土柱中段的中段钢管2壁厚t1按照相关要求进行设计，节点段钢管11的壁厚t2应满足公式(1-1)和(1-2)，如下：
式中：h1为上部孔洞7与下部孔洞9的高度，mm；Bc为钢管约束混凝土柱中段的边长，mm；Ab为柱纵筋19单侧钢筋面积，mm2；fb为柱纵筋19抗压、抗拉强度设计值，N/mm2；ft为节点段钢管11抗压、抗拉强度设计值，N/mm2；B为节点段钢管11的宽度，mm；b为孔洞宽度，mm。
下段钢管10和上段钢管10a的壁厚相同，均为t3；应同时满足公式(1-3)和(1-4)，如下：
t3≥t2+10 (1-3)；
t3＝C+t1 (1-4)；
式中：c为混凝土保护层厚度，即柱纵筋19外侧至中段钢管2内侧的距离，mm。
实施例二的施工过程为：在工厂内预制各段钢管，节点段钢管11开孔，将节点段钢管11、上段钢管10a在工厂内焊接，将上段钢管10a与下段钢管10分别与柱纵筋19焊接；将下段钢管10与下层结构柱的钢管现场拼接后进行焊接；待与上下柱拼接完成后，浇筑混凝土至梁面标高，使得钢管约束混凝土柱下过渡段、钢管约束混凝土柱中段、钢管约束混凝土柱上过渡段、钢管约束混凝土柱节点段与下层柱梁面标高以上部分形成一个整体。
本实用新型中，两道构造缝之间的柱(也即钢管约束混凝土柱中段)受力原理同钢管约束混凝土柱，钢管约束混凝土柱节点段的受力原理同钢管混凝土柱，通过钢管约束混凝土柱下过渡段和钢管约束混凝土柱上过渡段实现两种受力模式的转变。钢管约束混凝土柱下过渡段的下段钢管10、钢管约束混凝土柱上过渡段3的上段钢管10a壁厚大于中段钢管2及节点段钢管11的壁厚，可以起到抗剪键的作用，同时协调钢管约束混凝土柱节点段与钢管约束混凝土柱中段之间的内力分配；柱纵筋19与上下段钢管焊接，实现了钢管约束混凝土柱钢筋内力与节点段钢管11内力的传递。钢管约束混凝土柱节点段的节点段钢管11分别在与钢筋混凝土梁12对应上部纵筋13、腰筋14与下部纵筋15位置处开孔，方便钢筋混凝土梁纵筋与腰筋的施工；同时节点区混凝土柱内不布置钢筋，可降低施工难度。
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (7)
1.一种钢管约束混凝土柱，其特征在于，包括自下而上依次布置且相连的钢管约束混凝土柱下过渡段、钢管约束混凝土柱中段、钢管约束混凝土柱上过渡段和钢管约束混凝土柱节点段；
所述钢管约束混凝土柱下过渡段与下层结构柱的上端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段与建筑构件相连，钢管约束混凝土柱节点段的上端与上层结构柱的下端相连；
所述钢管约束混凝土柱节点段包括节点段钢管和节点段钢管内部的节点段混凝土；所述节点段混凝土内不配置钢筋。
2.如权利要求1所述的钢管约束混凝土柱，其特征在于，所述钢管约束混凝土柱下过渡段包括下段钢管和下段钢管内部的下段混凝土；所述钢管约束混凝土柱中段包括中段钢管以及中段钢管内部的中段钢筋混凝土，中段钢筋混凝土内配有柱纵筋和柱箍筋；所述钢管约束混凝土柱上过渡段包括上段钢管和上段钢管内部的上段混凝土；所述下段钢管、中段钢管、上段钢管和节点段钢管同轴配置，钢管约束混凝土柱中段的柱纵筋的下端与下段钢管的内壁相连，柱纵筋的上端与上段钢管的内壁相连；所述上段钢管与节点段钢管相连。
3.如权利要求2所述的钢管约束混凝土柱，其特征在于，所述节点段钢管上开设有用于建筑构件的钢筋穿过的孔洞。
4.如权利要求3所述的钢管约束混凝土柱，其特征在于，上下相邻的两个孔洞之间设有抗剪钢板，抗剪钢板与节点段钢管的内壁相连。
5.如权利要求2～4中任意一项所述的钢管约束混凝土柱，其特征在于，所述下段钢管与上段钢管的壁厚相等，均大于中段钢管及节点段钢管的壁厚。
6.如权利要求2～4中任意一项所述的钢管约束混凝土柱，其特征在于，所述下段钢管与中段钢管之间，中段钢管与上段钢管之间，分别预留构造缝。
7.一种梁柱节点，其特征在于，包括钢筋混凝土梁，以及如权利要求3或4所述的钢管约束混凝土柱，所述钢筋混凝土梁内设有上部纵筋、腰筋和下部纵筋；所述钢管约束混凝土柱的节点段钢管上开设有若干与上部纵筋、腰筋和下部纵筋位置对应的上部孔洞、中部孔洞和下部孔洞，上部纵筋、腰筋和下部纵筋自钢筋混凝土梁水平伸出后，经对应的孔洞穿入钢管约束混凝土柱节点段内，与内部的节点段混凝土锚固。
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