WO2017177470A1 - 装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点及安装方法 - Google Patents

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Abstract

一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点及安装方法，属于结构工程技术领域，用于建筑结构中柱梁的搭建。组合节点包括高强外包钢管、钢筋约束板、高强钢筋（5）、转换分隔套筒和普通外包钢管，普通外包钢管的上端和下端均设有转换分隔套筒，普通外包钢管上端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，普通外包钢管下端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，高强钢筋（5）贯通整个普通外包钢管，高强钢筋（5）上端和下端均通到高强外包钢管内部，高强钢筋（5）与转换分隔套筒连接，高强钢筋（5）的上端和下端均连接有钢筋约束板。传统柱梁在施工过程中，钢管之间存在焊接环节，会产生焊接质量不稳定、施工时间长等问题，该组合节点很好地解决了这一问题。

Description

装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点及安装方法 技术领域
本发明涉及装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点及安装方法，属于结构工程技术领域。
背景技术
随着技术的发展，高强钢开始应用于高层建筑、大跨度建筑结构中。使用高强钢筋、高强型钢设计的钢筋混凝土或型钢混凝土组合结构，在变形过大时，与高强钢筋或高强型钢结合的混凝土会开裂破落，随后钢筋或型钢发生局部屈曲并导致结构破坏。然而采用高强度材料设计的外包钢管混凝土组合柱，外包钢管与内填混凝土整体性高，并且由于外包钢管与内填混凝土之间的相互作用(内填混凝土的极限应变增大，外包钢管的局部屈曲受限制)，使得采用高强度材料设计的外包钢管混凝土的承载力和变形能力显著提高。采用高强钢设计的外包钢管混凝土外加强环形式节点其弹性变形能力是采用普通钢材设计的节点的2-4倍。
但是通常情况下，高强度钢材对焊接质量的要求以及焊接的技术难度要远远高于普通钢材。在实际工程中，钢管之间的焊接往往在施工现场完成。这就造成焊缝的焊接质量受现场的施工环境和作业人员技术水平的影响，不能完全保证焊接的质量。并且由于施工中存在现场焊接环节，延长了施工时间的同时也提高了工程造价。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述缺陷，提出了一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点及安装方法，能极大限度地降低现场施工对质量的影响，且节点的可靠性更高。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，包括高强外包钢管、钢筋约束板、高强钢筋、转换分隔套筒和普通外包钢管，普通外包钢管的上端和下端均设有转换分隔套筒，普通外包钢管上端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，普通外包钢管下端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，高强钢筋贯通整个普通外包钢管，高强钢筋上端和下端均通到高强外包钢管内部，高强钢筋与转换分隔套筒连接，高强钢筋的上端和下端均连接有钢筋约束板。
作为优选地，高强钢筋为带有螺纹的杆件。
作为优选地，转换分隔套筒包括板材，板材中心设有通孔，板材两面均设有竖向隔板，竖向隔板与所述通孔之间设有供高强钢筋通过的孔，高强钢筋通过高强螺栓与转换分隔套筒固定，普通外包钢管和高强外包钢管分别插入转换分隔套筒的竖向隔板中。
作为优选地，普通外包钢管和高强外包钢管的端部内侧设有金属片。
作为优选地，高强钢筋上下两端与钢筋约束板通过高强螺栓连接在一起。
作为优选地，普通外包钢管外侧焊接有外加强环，外加强环通过焊接或螺栓连接的方式与钢梁连接。
作为优选地，所述的普通外包钢管和高强外包钢管内填纤维混凝土。
一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点的安装方法，包括以下步骤：
第一步：普通外包钢管外侧焊接好外加强环；
第二步：将转换分隔套筒通过高强钢筋与普通外包钢管的上端和下端连接，并通过高强螺栓固定；
第三步：在高强钢筋的上端和下端安装钢筋约束板，并通过高强螺栓固定；
第四步：在普通外包钢管的下端连接高强外包钢管；
第五步：将钢梁连接在外加强环上；
第六步：在普通外包钢管的上端连接高强外包钢管；
第七步：在普通外包钢管和高强外包钢管内部浇灌纤维混凝土。
本发明的有益效果是：
本发明的这种节点形式避免了高强外包钢管之间的现场焊接，提高了节点的可靠性；节点上下两侧用转换分隔套筒与上下钢管连接，可以有效地解决钢管混凝土柱变截面困难的难题；整个节点的钢材部位，全部工厂制作，现场装配，现场浇筑混凝土，最大限度地降低了现场施工对质量的影响，施工方便、简洁；采用纤维混凝土，有利于提高混凝土的抗剪能力，从而增强整个节点的抗剪承载力。
附图说明
图1是本发明采用圆形钢管时的立面图。
图2是圆形转换分隔套筒俯视图。
图3是圆形转换分隔套筒主视图。
图4是本发明采用圆形钢管时的外加强环平面图。
图5是本发明的安装流程示意图。
图6是方形转换分隔套筒俯视图。
图7是方形转换分隔套筒主视图。
图8是本发明采用方形钢管时的外加强环平面图。
图中：1高强外包圆形钢管 2纤维混凝土 3高强螺栓 4圆形钢筋约束板 5高强钢筋 6圆形转换分隔套筒 7金属片 8外加强环 9普通外包圆形钢管 10钢梁 11竖向隔板 12螺栓连接部位 13方形钢筋约束板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
实施例一
如图1所示，所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，包括高强外包钢管、钢筋约束板、高强钢筋5、转换分隔套筒和普通外包钢管，本实施例中，所述的高强外包钢管、钢筋约束板、转换分隔套筒、普通外包钢管分别为高强外包圆形钢管1、圆形钢筋约束板4、圆形转换分隔套筒6、普通外包圆形钢管9。普通外包圆形钢管9的上端和下端均设有圆形转换分隔套筒6，普通外包圆形钢管9上端的圆形转换分隔套筒6连接有高强外包圆形钢管1，普通外包圆形钢管9下端的圆形转换分隔套筒6连接有高强外包圆形钢管1，高强钢筋5贯通整个普通外包圆形钢管9，高强钢筋5上端和下端均通到高强外包圆形钢管1内部，高强钢筋5与圆形转换分隔套筒6连接，高强钢筋5的上端和下端均连接有圆形钢筋约束板4，形成钢筋骨架，提高钢筋的整体性，高强钢筋5为带有螺纹的杆件。
如图2和图3所示，圆形转换分隔套筒6包括板材，板材为圆形板，圆形板中心设有通孔，即在圆形转换分隔套筒6中心开圆形孔洞，目的是为了便于混凝土浇筑，圆形板两面均设有竖向隔板11，竖向隔板11与通孔之间设有供高强钢筋5通过的孔，高强钢筋5通过高强螺栓3与圆形转换分隔套筒6固定，即由高强螺栓3将圆形转换分隔套筒6固定在普通外包圆形钢管9两端。普通外包圆形钢管9和高强外包圆形钢管1分别插入圆形转换分隔套筒6的竖向隔板11中，普通外包圆形钢管9和高强外包圆形钢管1与分别插入圆形转换分隔套筒6无任何焊接。
圆形转换分隔套筒上的竖向隔板为一圆筒状的隔板，如图2和图3所示，圆筒状的隔板不是连续的，这样的好处是方便实现竖向隔板与圆形板的焊接。如图1所示，普通外包圆形钢管9下端的圆形转换分隔套筒，其上下两面的圆筒状的竖向隔板，直径一样，所以上下连接的普通外包圆形钢管9与高强外包圆形钢管1的直径一致。但在普通外包圆形钢管9上端的圆形转换分隔套筒，其上下两面的圆筒状的竖向隔板，直径不一样，上面的竖向隔板直径小于下面的竖向隔板直径，这样在普通外包圆形钢管9上方高强外包圆形钢管1的直径，就可以小于普通外包圆形钢管9的直径，有效地解决了钢管混凝土柱变截面困难的技术难题，使得整个钢柱结构更加合理，整个结构体系的自重减轻，承重能力更强。
如图1所示，高强钢筋5上下两端与圆形钢筋约束板4通过高强螺栓3连接在一起，即由高强螺栓3将圆形钢筋约束板4夹在相应位置。普通外包圆形钢管9外侧焊接有外加强环8，外加强环8通过焊接或螺栓连接的方式与钢梁10连接，外加强环优选地的结构如图4所示，为八边形外加强环。所述的普通外包圆形钢管9和高强外包圆形钢管1内填纤维混凝土2。这里需要说明的一点是，普通外包圆形钢管9与外加强环8的焊接效果强于高强外包圆形 钢管1与外加强环8的焊接效果，而且使用普通外包圆形钢管的成本更低。而传统的做法是外加强环8直接与高强外包圆形钢管1焊接，焊接效果很差，结构不稳定。
如图5所示，一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点的安装方法，包括以下步骤：
第一步：普通外包圆形钢管9外侧焊接好外加强环8；
第二步：将圆形转换分隔套筒6通过高强钢筋5与普通外包圆形钢管9的上端和下端连接，并通过高强螺栓3固定；
第三步：在高强钢筋5的上端和下端安装圆形钢筋约束板4，并通过高强螺栓3固定；
第四步：在普通外包圆形钢管9的下端连接高强外包圆形钢管1；即将节点下方的高强外包圆形钢管插入下侧圆形转换分隔套筒中；
第五步：将钢梁10连接在外加强环8上；连接方式可以为螺栓连接，如图5中螺栓连接部位12，也可以为焊接；
第六步：在普通外包圆形钢管9的上端连接高强外包圆形钢管1；即将节点上方的高强外包圆钢管插入上侧圆形转换分隔套筒中；
第七步：在普通外包圆形钢管9和高强外包圆形钢管1内部浇灌纤维混凝土2。
本发明使用高强钢筋贯穿节点区域，高强钢筋埋入与节点相连接的上下钢管柱中，避免了圆形钢管之间的现场焊接，提高了节点的可靠性；节点上下两侧用圆形转换分隔套筒与上下钢管连接，可以有效地解决钢管混凝土柱变截面困难的技术难题；整个节点的钢材部位全部工厂制作，然后现场装配，现场浇筑混凝土，最大限度地降低了现场施工对质量的影响；采用纤维混凝土，有利于提高混凝土的抗剪能力，从而增强整个节点的抗剪承载力。
实施例二
本实施例中，与实施例一的区别在于，如图1所示，普通外包圆形钢管9和高强外包圆形钢管1的端部内侧设有金属片7，即在钢管内壁焊接一圈金属片，在安装前，可提前加工好，目的是为了提高钢管与混凝土之间的咬合力。
其余同实施例一。
实施例三
本实施例中，与实施例一的区别在于，圆形转换分隔套筒上下两面的竖向隔板，是一个连续的圆柱状套筒，与圆形板是一体式结构，这样的好处是，整个圆形转换分隔套筒的结构更加稳定可靠，与钢管之间的连接也更加可靠。
其余同实施例一。
实施例四
本实施例中，与实施例一的区别在于，高强外包钢管、钢筋约束板、转换分隔套筒、普 通外包钢管分别为高强外包方形钢管、方形钢筋约束板13、方形转换分隔套筒、普通外包方形钢管9。方形转换分隔套筒的结构和方形转换分隔套筒上的竖向隔板11的结构，详见图6和图7，图7所示的方形转换分隔套筒上下竖向隔板11所围成的方形大小一致，当需要变截面时，使得其上下竖向隔板11所围成的方形大小不一样即可。图8为外加强环优选地的结构形式。
其余同实施例一。
实施例五
实施例一和实施例四中，高强外包钢管、钢筋约束板、转换分隔套筒和普通外包钢管这些结构的形状分别为圆形和方形。本实施例中，与实施例一和实施例四的区别在于，这些结构的形状还可以为椭圆形、矩形、正多边形等。
其余同实施例一。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明专利涵盖范围。

Claims (8)

  1. 一种装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：包括高强外包钢管、钢筋约束板、高强钢筋(5)、转换分隔套筒和普通外包钢管，普通外包钢管的上端和下端均设有转换分隔套筒，普通外包钢管上端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，普通外包钢管下端的转换分隔套筒连接有高强外包钢管，高强钢筋(5)贯通整个普通外包钢管，高强钢筋(5)上端和下端均通到高强外包钢管内部，高强钢筋(5)与转换分隔套筒连接，高强钢筋(5)的上端和下端均连接有钢筋约束板。
  2. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：高强钢筋(5)为带有螺纹的杆件。
  3. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：转换分隔套筒包括板材，板材中心设有通孔，板材两面均设有竖向隔板(11)，竖向隔板(11)与所述通孔之间设有供高强钢筋(5)通过的孔，高强钢筋(5)通过高强螺栓(3)与转换分隔套筒固定，普通外包钢管和高强外包钢管分别插入转换分隔套筒的竖向隔板(11)中。
  4. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：普通外包钢管和高强外包钢管的端部内侧设有金属片(7)。
  5. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：高强钢筋(5)上下两端与钢筋约束板通过高强螺栓(3)连接在一起。
  6. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：普通外包钢管外侧焊接有外加强环(8)，外加强环(8)通过焊接或螺栓连接的方式与钢梁(10)连接。
  7. 根据权利要求1所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点，其特征在于：所述的普通外包钢管和高强外包钢管内填纤维混凝土(2)。
  8. 一种权利要求1-7任一权利要求所述的装配式钢管套管钢筋混凝土组合节点的安装方法，其特征在于：包括以下步骤，
    第一步：普通外包钢管外侧焊接好外加强环(8)；
    第二步：将转换分隔套筒通过高强钢筋(5)与普通外包钢管的上端和下端连接，并通过高强螺栓(3)固定；
    第三步：在高强钢筋(5)的上端和下端安装钢筋约束板，并通过高强螺栓(3)固定；
    第四步：在普通外包钢管的下端连接高强外包钢管；
    第五步：将钢梁(10)连接在外加强环(8)上；
    第六步：在普通外包钢管的上端连接高强外包钢管；
    第七步：在普通外包钢管和高强外包钢管内部浇灌纤维混凝土(2)。
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