CN106592777B - 装配式钢-混结合梁柱节点结构及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式钢‑混结合梁柱节点结构及其实施方法。本发明包括混凝土结构、钢结构、钢‑混结合段；混凝土结构包括混凝土、钢筋；钢结构包括短钢梁、短钢柱、加劲肋及连接件；钢‑混结合段包括混凝土、钢筋、加劲肋、剪力键、预应力索、锚固体系、上钢翼缘板、上钢翼缘板、侧向钢端板；剪力键均匀对称的焊接在上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向钢端板围合的内侧面上；在混凝土结构和钢‑混结合段内按直线布置预应力索，钢结构的短钢梁和短钢柱间采用螺栓或焊接的方式进行连接，在钢结构处外包混凝土保护层。本发明减少了钢用量、防腐防火和后期维护养护成本；解决了预制装配混凝土结构施工中的湿接缝问题，提高了施工效率。

Description

装配式钢-混结合梁柱节点结构及其实施方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种装配式钢-混结合梁柱节点结构。

背景技术

目前我国的建筑业仍是一个劳动密集型、建造方式相对落后的传统产业，因此急需传统建筑行业转型升级，积极推行装配式建筑结构，现有的装配式建筑结构形式主要是钢结构，但其主要用于公建用房，应用范围有限，且钢结构的建造成本高，防腐防火处理技术难，交付使用后维护成本高；相对于钢结构，传统混凝土结构，应用范围广，主要采用现浇方法施工，此种建造模式存在高能耗、高污染、低效率、粗放式等问题，与当前的新型城镇化、工业化、信息化发展要求不相适应。当前为推进装配化建筑结构的发展，采用装配式预制混凝土结构是建筑业大势所趋。所谓装配式预制混凝土结构是以工业化生产方式为基础，建筑结构体和建筑内装体中的全部或部分部品构件采用装配方式建造的建筑结构，因此推广装配式预制混凝土结构的关键就是如何有效解决部品构件的连接问题，现有装配式预制混凝土结构的部品构件主要采用湿接缝，与现浇预制混凝土结构相比，施工进度有所提高，但湿接缝处的质量难以保证，预制装配率的提升空间有限。为了提高装配式建筑结构的预制装配率和接缝处的施工质量，进一步推进装配式建筑结构的发展和在建筑工程中的应用，需要寻找更加合理连接方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种经济实用、结构简单、施工方便的装配式钢-混结合梁柱节点结构及其实施方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案如下：

装配式钢-混结合梁柱节点结构，包括混凝土结构、钢结构、钢-混结合段；混凝土结构包括混凝土、钢筋，在混凝土内布置钢筋，同混凝土一起承受弯矩和剪力；钢结构包括短钢梁、短钢柱、加劲肋及连接件；加劲肋用于提高钢结构的稳定性；钢-混结合段是由混凝土、钢筋、加劲肋、剪力键、预应力索、锚固体系、上钢翼缘板、上钢翼缘板、侧向钢端板构成；剪力键均匀对称的焊接在上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向钢端板围合的内侧面上；钢混-结合段的混凝土与上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向钢端板通过剪力键进行连接，共同承受外力；在混凝土结构和钢-混结合段内布置预应力索，预应力索在钢-混结合段和混凝土结构内按直线布置，从而提高混凝土结构和钢结构间连接性能，钢结构的短钢梁和短钢柱间采用螺栓或焊接的方式进行连接，在钢结构处外包混凝土保护层，提高钢结构的防腐防火性能；

所述的剪力键的个数应均匀对称布置，剪力键的形式为栓钉和PBL剪力键，剪力键的尺寸和数量根据施加在钢-混结合段上的恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法确定；

所述的钢-混结合段内的预应力索的股数为一股或者多股，孔数对应一个或者多个，在混凝土梁中采用钢绞线，在混凝土柱中采用精轧螺纹钢；

所述的钢-混结合段中的锚固体系在混凝土梁中采用夹片锚，在混凝土柱中采用螺母锚固；

所述的钢结构中连接件采用螺栓连接或焊接方式；

所述的装配式钢-混结合梁柱节点结构的实施方法，具体包括步骤如下：

步骤1：在工厂加工好短钢梁和短钢柱，并在短钢梁和短钢柱焊接加劲肋，同时在上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向钢端板围合的内侧上均匀焊接剪力键，然后将上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向钢端板焊接在钢-混结合段处；

步骤2：将加工好的短钢梁和短钢柱就位，绑扎混凝土结构和钢-混结合段的钢筋，并安装预应力索的制孔装置；

步骤3：安装浇筑混凝土结构所需模板，浇筑混凝土，进行养护，待混凝土强度达设计规定强度后，拆除模板体系；

步骤4：在钢-混结合段中制孔装置的预留孔中安装预应力索和锚固体系，按设计控制张拉力将预应力索张拉到位；

步骤5：将在工厂制作完成的钢-混结合梁柱节点结构运送至施工现场，通过吊装设备吊装到位，然后采用连接件进行连接，在拼接完成的钢结构外层浇筑混凝土保护层；

与现有技术相比，本发明的优点在于：

装配化施工，施工进度快，对周边环境影响小

采用本发明，与普通现浇梁柱节点相比，结合梁柱节点无需湿接缝，在工厂预制完成结合梁、结合柱等部件，运送至施工现场，搭建临时支架，采用起重设备吊装到位，用螺栓或焊接的方式连接结合梁和结合柱，施工速度快，对周围环境影响小。

构件工厂预制，性能更好，质量更高。

采用本发明，由于结合梁柱均在工厂预制而成，与普通钢筋混凝土梁柱相比，混凝土的密实型更高、质量更好；与目前钢管-混凝土组合节点相比，不会出现钢管中混凝土振捣不均匀使得钢管内出现空洞，由此可能导致钢管受力屈曲现象。

充分利用钢材与混凝土的优点，经济指标低

采用本发明，装配式钢混结合梁柱节点中采用钢混结合，既发挥混凝土结构的优点，又发挥了钢与钢连接的易于施工性。与钢结构相比大大减少了钢用量降低成本，减少钢结构防腐防火和后期维护养护成本；与现浇混凝土节点相比，梁柱节点处没有湿接缝，使施工速度加快，缩短工期，节约成本。

附图说明

图1(a)本发明的钢-混结合梁柱节点立面布置图；

图1(b)本发明的钢-混结合梁柱节点立面布置图；

图2本发明的混凝土结构剖面图；

图3本发明的钢-混结合段剖面图；

图4本发明的钢-混结合段布置图；

图5本发明的节点连接剖面图；

图6本发明的钢节点布置图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

装配式钢-混结合梁柱节点结构，由混凝土结构1、钢结构2、钢-混结合段3构成；混凝土结构1包括混凝土4、钢筋5，在混凝土4内布置钢筋5，同混凝土一起承受弯矩和剪力；钢结构2由短钢梁7、短钢柱8、加劲肋9及连接件10组成；加劲肋9用于提高钢结构2的稳定性，避免其发生局部屈曲；钢-混结合段3是由混凝土4、钢筋5、加劲肋9、剪力键11、预应力索12、锚固体系13、上钢翼缘板14、上钢翼缘板15、侧向钢端板16构成；剪力键11均匀对称的焊接在上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16围合的内侧面上；钢混-结合段3的混凝土4与上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16通过剪力键11进行连接，共同承受外力。为提高混凝土结构1和钢结构2间连接性能，在混凝土结构1和钢-混结合段3内布置预应力索12，预应力索12在钢-混结合段3和混凝土结构1内按直线布置。钢结构2的短钢梁7和短钢柱8间采用螺栓17或焊接的方式进行连接，在钢结构2处外包混凝土保护层6，提高钢结构2的防腐防火性能，延长结构的使用寿命。

本发明装配式钢-混结合梁柱节点结构由混凝土结构1、钢结构2、钢-混结合段3组成，混凝土结构1、钢结构2、钢-混结合段3的具体尺寸根据恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法确定。

本发明中，钢-混结合段3是由混凝土4、钢筋5、加劲肋9、剪力键11、预应力索12、锚固体系13、上钢翼缘板14、上钢翼缘板15、侧向钢端板16组成，剪力键11的个数应均匀对称布置，剪力键11的形式为栓钉和PBL剪力键，剪力键11的尺寸和数量根据施加在钢混结合段3上的恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法确定。

本发明中，钢-混结合段3内钢筋5的布置和数量根据施加在梁柱上的恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法决定。

本发明中，钢-混结合段3内的预应力索12的股数为一股或者多股，孔数对应一个或者多个，在混凝土4梁中采用钢绞线，在混凝土4柱中采用精轧螺纹钢，数量根据桥梁恒载和活载的大小以及梁的尺寸，通过现有规范的计算方法决定。

本发明中，钢-混结合段3中的锚固体系13在混凝土4梁中采用夹片锚，在混凝土4柱中采用螺母锚固。

本发明中，钢结构2中加劲肋9的尺寸、数量及布置根据恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法确定。

本发明中，钢结构2中连接件10采用螺栓17连接或焊接方式。

本发明中，混凝土结构内的混凝土4等级和钢筋5规格和数量，根据施加荷载大小和混凝土4梁柱尺寸，通过现有规范计算方法确定。

该装配式钢-混结合梁柱节点由混凝土结构1、钢结构2、钢-混结合段3构成，此种节点形式在现场拼装完后，节点连接处不需要现场浇筑，解决了预制装配混凝土结构施工中的湿接缝问题，提高了施工效率，加快施工进度，仅在节点处使用钢材。与钢结构相比大大减少了钢用量降低成本，减少钢结构防腐防火和后期维护养护成本；与现浇混凝土节点相比，梁柱节点处没有湿接缝，钢材的抗拉和抗压强度高，塑形、韧性性能好，具有更好的抗震性能及力学性能。

本发明提出的装配式钢-混结合梁柱节点结构的实施方法具体包括步骤如下：

步骤1：在工厂加工好短钢梁7和短钢柱8，并在短钢梁7和短钢柱8焊接加劲肋9，同时在上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16围合的内侧上均匀焊接剪力键11，然后将上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16焊接在钢-混结合段3处。

步骤2：将加工好的短钢梁7和短钢柱8就位，绑扎混凝土结构1和钢-混结合段3的钢筋5，并安装预应力索12的制孔装置。

步骤3：安装浇筑混凝土结构1所需模板，浇筑混凝土4，进行养护，待混凝土4强度达设计规定强度后，拆除模板体系。

步骤4：在钢-混结合段中制孔装置的预留孔中安装预应力索12和锚固体系13，按设计控制张拉力将预应力索12张拉到位。

步骤5：将在工厂制作完成的钢-混结合梁柱节点结构运送至施工现场，通过吊装设备吊装到位，然后采用连接件10（螺栓17或焊接）进行连接，在拼接完成的钢结构2外层浇筑混凝土保护层。

实施例：

本实施例中混凝土结构1、钢结构2和钢-混结合段3的布置形式如图1（a）、1（b）和2所示。混凝土结构1长2-4米，梁高为450mm，梁宽为250mm，柱的尺寸为400mm×400mm；钢结构2的短钢梁7和短钢柱8的长为0.5-1.5米，高宽与混凝土结构相同；钢混结合段3由混凝土4、钢筋5、多个剪力键11、预应力索12、锚固体系13、上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16组成，钢混组合段3的长为652mm，钢-混结合段3的上钢翼缘板14、上钢翼缘板15和侧向钢端板16的厚为20mm，剪力键6直径为10mm，键长为70mm，剪力键6之间的间距根据规范计算得出。

本实施例的预应力索12在钢-混结合梁4内的布置如图3-4所示。其具体坐标位置：上下层预应力索12距梁表面15cm，控制张拉应力的大小根据实际施加的荷载，通过相关规范计算得出。

本实施例的钢结构2的布置如图5-6所示。钢结构由短钢梁7、短钢柱8、加劲肋9及连接件10组成。连接件10板厚20mm，加劲肋9厚12～16mm，短钢梁7与短钢柱8采用螺栓连接，短钢柱8与短钢柱8采用螺栓连接与焊接混合连接，其尺寸及混凝土4保护层厚度根据规范计算。

Claims (4)

1.装配式钢-混结合梁柱节点结构，其特征在于包括混凝土结构(1)、钢结构(2)、钢-混结合段(3)；混凝土结构(1)包括混凝土(4)、钢筋(5)，在混凝土(4)内布置钢筋(5)，同混凝土(4)一起承受弯矩和剪力；钢结构(2)包括短钢梁(7)、短钢柱(8)、加劲肋(9)及连接件(10)；加劲肋(9)用于提高钢结构(2)的稳定性；钢-混结合段(3)是由混凝土(4)、钢筋(5)、加劲肋(9)、剪力键(11)、预应力索(12)、锚固体系(13)、上钢翼缘板(14)、上钢翼缘板(15)、侧向钢端板(16)构成；剪力键(11)均匀对称的焊接在上钢翼缘板(14)、上钢翼缘板(15)和侧向钢端板(16)围合的内侧面上；钢-混结合段(3)的混凝土(4)与上钢翼缘板(14)、上钢翼缘板(15)和侧向钢端板(16)通过剪力键(11)进行连接，共同承受外力；在混凝土结构(1)和钢-混结合段(3)内布置预应力索(12)，预应力索(12)在钢-混结合段(3)和混凝土结构(1)内按直线布置，从而提高混凝土结构(1)和钢结构(2)间连接性能，钢结构(2)的短钢梁(7)和短钢柱(8)间采用螺栓(17)或焊接的方式进行连接，在钢结构(2)处外包混凝土保护层(6)，提高钢结构(2)的防腐防火性能；

剪力键(11)的个数应均匀对称布置，剪力键(11)的形式为栓钉和PBL剪力键，剪力键(11)的尺寸和数量根据施加在钢-混结合段(3)上的恒载和活载的大小，通过现有规范的计算方法确定；

钢-混结合段(3)内的预应力索(12)的股数为一股或者多股，孔数对应一个或者多个，在混凝土(4)梁中采用钢绞线，在混凝土(4)柱中采用精轧螺纹钢。

2.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱节点结构，其特征在于钢-混结合段(3)中的锚固体系(13)在混凝土(4)梁中采用夹片锚，在混凝土(4)柱中采用螺母锚固。

3.根据权利要求2所述的装配式钢-混结合梁柱节点结构，其特征在于钢结构(2)中连接件(10)采用螺栓(17)连接或焊接方式。

4.根据权利要求3所述的装配式钢-混结合梁柱节点结构的实施方法，其特征在于具体包括步骤如下：

步骤1：在工厂加工好短钢梁(7)和短钢柱(8)，并在短钢梁(7)和短钢柱(8)焊接加劲肋(9)，同时在上钢翼缘板(14)、上钢翼缘板(15)和侧向钢端板(16)围合的内侧上均匀焊接剪力键(11)，然后将上钢翼缘板(14)、上钢翼缘板(15)和侧向钢端板(16)焊接在钢-混结合段(3)处；

步骤2：将加工好的短钢梁(7)和短钢柱(8)就位，绑扎混凝土结构(1)和钢-混结合段(3)的钢筋(5)，并安装预应力索(12)的制孔装置；

步骤3：安装浇筑混凝土结构(1)所需模板，浇筑混凝土(4)，进行养护，待混凝土(4)强度达设计规定强度后，拆除模板体系；

步骤4：在钢-混结合段中制孔装置的预留孔中安装预应力索(12)和锚固体系(13)，按设计控制张拉力将预应力索(12)张拉到位；

步骤5：将在工厂制作完成的钢-混结合梁柱节点结构运送至施工现场，通过吊装设备吊装到位，然后采用连接件(10)进行连接，在拼接完成的钢结构(2)外层浇筑混凝土保护层(6)。