CN220117438U - 一种结构柱及梁柱节点 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种结构柱及梁柱节点，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；所述节点段钢管外设置有用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板，所述节点段混凝土内不配置钢筋。本实用新型的有益效果为：节点段钢管外设连接钢板，梁筋与连接钢板在工厂内焊接，减少施工现场钢筋绑扎的工作，降低了施工难度。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑技术领域，具体涉及一种结构柱及梁柱节点。
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，钢管约束混凝土柱的外包钢管主要用来为核心混凝土提供约束，其与梁连接时，钢管约束混凝土柱的连接截面处需要对钢管进行开孔处理，这使节点区外包钢管对内部钢筋混凝土柱的约束能力下降，安全性差；同时，在现场施工过程中，仍需要大量的钢管焊接与钢筋绑扎等工作，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，提供一种结构柱及梁柱节点，旨在降低梁柱节点区施工难度。
本实用新型采用的技术方案为：一种结构柱，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；所述节点段钢管外设置有用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板；所述节点段混凝土内不配置钢筋。
按上述方案，所述节点段钢管的外壁设有抗剪键。
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，以及如上所述的结构柱，所述钢筋混凝土梁内设有上部纵筋、腰筋和下部纵筋；所述结构柱的节点段钢管外设有上部连接钢板、中部连接钢板和下部连接钢板；所述钢筋混凝土梁的上部纵筋端部与上部连接钢板相连，所述钢筋混凝土梁的腰筋与中部连接钢板相连，所述钢筋混凝土梁的下部纵筋与下部连接钢板相连。
按上述方案，所述抗剪键位于两个中部连接钢板之间。
本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型所述的结构柱，通过在节点段钢管设置连接钢板，使梁筋与连接钢板在工厂内焊接，不降低节点区外包钢管对内部钢筋混凝土柱的约束能力，安全性高，且减少施工现场梁筋无需穿入节点区内部，降低了施工难度；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、本实用新型中连接钢板与钢管外设的抗剪键，可有效增强节点区强度，提高了结构的安全性能。
3、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。
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为本实施例中结构柱的结构示意图一。
图2为本实施例中结构柱的结构示意图二(未示意混凝土)。
图3为本实施例中梁柱节点的示意图。
图4为图3的B-B剖视图。
图5为图3的C-C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-工厂焊缝；8-现场拼接焊缝；9-加劲板；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-上部连接钢板；17-中部连接钢板；18-下部连接钢板；19-H型钢抗剪键；20-柱箍筋；21-柱纵筋。
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。
如图1和图2所示的一种结构柱，具体为一种外设连接钢板的钢管约束混凝土柱，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；所述节点段钢管11外设置有用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板；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。
本实施例中，所述节点段钢管11外设置有用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板；节点段钢管11的外壁设有抗剪键。
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21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21下端与下段钢管10的内壁相连，柱纵筋21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7如图所示。
本实用新型中，所述柱纵筋21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8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8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9，加劲板9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外部设置用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板，建筑构件的钢筋不伸入节点段钢管混凝土柱内。
如图3～5所示的一种梁柱节点，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；所述结构柱的节点段钢管11外设有上部连接钢板16、中部连接钢板17和下部连接钢板18；所述钢筋混凝土梁12的上部纵筋13端部与上部连接钢板16相连，所述钢筋混凝土梁12的腰筋14与中部连接钢板17相连，所述钢筋混凝土梁12的下部纵筋15与下部连接钢板18相连。图2～图5均未示意出混凝土。
本实施例中，各连接钢板与节点段钢管11焊接固定；各钢筋与对应的连接钢板焊接固定；所述中部连接钢板17有两块，竖直且间隔布置。
优选地，所述抗剪键位于两个中部连接钢板17之间。
本实施例中，采用H型钢抗剪键19，且抗剪键与节点段钢管11焊接固定。
本实施例中，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(1-5)：
式中：Bc为钢管约束混凝土柱中段的边长，mm；Ab为柱纵筋15单侧钢筋面积，mm2；fb为柱纵筋15抗压、抗拉强度设计值，N/mm2；ft为节点区钢管17抗压、抗拉强度设计值，N/mm2；B为节点段钢管17宽度，mm。
本实施例中的上段钢管10a和下段钢管10的壁厚t3应同时符合公式(1-6)(1-7)：
t3≥t2+10 (1-6)，
t3＝c+t1 (1-7)，
式中：c为混凝土保护层厚度，即柱纵筋15外侧至柱中段钢管2内侧的距离(mm)。
在工厂内预制各段钢管，节点段钢管11外焊接连接钢板，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21焊接(设置连接钢板时，将梁钢筋与对应的连接钢板在工厂内焊接)；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，钢管约束混凝土柱的受力原理如下：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21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,同时在节点段钢管11与钢筋混凝土梁12对应上部纵筋13，腰筋14与下部纵筋15位置设置钢板连接钢筋，保证了节点区性能，且方便钢筋混凝土梁纵筋与腰筋的施工，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)
1.一种结构柱，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；所述节点段钢管外设置有用于与建筑构件钢筋相连的连接钢板；所述节点段混凝土内不配置钢筋。
2.如权利要求1所述的结构柱，其特征在于，所述节点段钢管的外壁设有抗剪键。
3.如权利要求1或2所述的结构柱，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。
4.如权利要求3所述的结构柱，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。
5.如权利要求4所述的结构柱，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。
6.一种梁柱节点，其特征在于，包括钢筋混凝土梁，以及如权利要求2所述的结构柱，所述钢筋混凝土梁内设有上部纵筋、腰筋和下部纵筋；所述结构柱的节点段钢管外设有上部连接钢板、中部连接钢板和下部连接钢板；所述钢筋混凝土梁的上部纵筋端部与上部连接钢板相连，所述钢筋混凝土梁的腰筋与中部连接钢板相连，所述钢筋混凝土梁的下部纵筋与下部连接钢板相连。
7.如权利要求6所述的梁柱节点，其特征在于，所述抗剪键位于两个中部连接钢板之间。
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