CN221276828U - 一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，特别涉及结构工程技术领域。包括具有带肋冷弯方钢管的混凝土柱，带肋冷弯方钢管内附设有若干用于加固的缀材，混凝土柱与预制混凝土梁装配后，再通过浇筑后浇段混凝土层形成一个整体；混凝土柱还包括填充在带肋冷弯方钢管内部的核心混凝土层，带肋冷弯方钢管的边部设有钢筋穿芯孔和开槽；带肋冷弯方钢管外部固定安装有环板式钢牛腿。本实用新型能够有效利用高强钢管混凝土轻质高强的高性能特点，显著改善混合节点方案建造高效、整体性好，抗震性能优良，提升了装配式建筑结构的效率，标准化程度高，同时可用于装配式工业厂房、物流园区及公共建筑中，应用前景广阔。
Description
技术领域
本实用新型涉及于结构工程技术领域，特别涉及于一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点。
背景技术
目前在钢管混凝土结构中，考虑到造价及结构整体性能等因素，实际工程中主要采用钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁板组成的混合结构共同受力。因此，结构中存在较多的钢管混凝土柱与混凝土梁的混合连接节点。面临装配式建筑的发展，结合高强钢管混凝土的高性能、免模板和快速建造优势，将装配式钢管混凝土结构推广应用，研发装配式钢管混凝土节点连接新形式，可为建筑装配式发展提供优选结构体系与解决方案，进一步提升建筑工业化水平。
面临装配式钢管混凝土结构发展过程中，存在结构连接整体性不足、装配式方案欠缺等缺点，本专利提供的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，用以解决上述问题。
实用新型内容
(1)要解决的技术问题
本实用新型为了解决该技术问题提供了一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点。通过本实用新型方案能够有效利用了高强钢管混凝土轻质高强的高性能特点，显著改善传统方钢管混凝土柱的局部屈曲、施工应力超限、约束效应低等问题，混合节点方案建造高效、整体性好，抗震性能优良，应用前景广阔。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了这样一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，包括具有带肋冷弯方钢管的混凝土柱，所述带肋冷弯方钢管内附设有若干用于加固的缀材，所述混凝土柱与预制混凝土梁装配后，再通过浇筑后浇段混凝土层形成一个整体；
所述混凝土柱还包括填充在带肋冷弯方钢管内部的核心混凝土层，所述带肋冷弯方钢管的边部设有钢筋穿芯孔和开槽；
所述带肋冷弯方钢管外部固定安装有环板式钢牛腿，一般可以采用焊接固定的方式，所述环板式钢牛腿的边部设有钢筋穿芯孔和开槽、并与带肋冷弯方钢管上的钢筋穿芯孔和开槽分别配合，所述环板式钢牛腿的底部还设有螺栓预留孔。
优选地，预制混凝土梁与后浇段混凝土层之间的界面处理采用刻槽或者拉毛处理，以便增强截面的粘结整体性。
优选地，带肋冷弯方钢管强度等级不低于Q690，核心混凝土层强度等级不低于C80。
优选地，所述带肋冷弯方钢管与缀材之间通过子板件连接，所述子板件通过焊接的方式固定在带肋冷弯方钢管的焊缝上，所述带肋冷弯方钢管内侧的缀材斜向设有四根，与所述缀材匹配的子板件设有八个。
优选地，缀材的间距为1/3～1/2倍的带肋冷弯方钢管柱，结构上层柱及反弯点处可适当降低间距，但仍不能大于1/2倍的带肋冷弯方钢管柱，节点核心区及带肋冷弯方钢管端应进行缀材加密处理，达到加固的效果。
优选地，所述预制混凝土梁包括预制混凝土层，所述预制混凝土层设置在所述环板式钢牛腿的外围，并通过锚碇式工字钢与环板式钢牛腿锁紧。
优选地，锚碇式工字钢插入带肋冷弯方钢管内部一侧焊接有矩形端板，增强锚碇式工字钢与核心混凝土层的锚固作用、增加梁端荷载传递效率，避免梁端荷载直接作用于带肋冷弯方钢管，导致产生局部屈曲变形。
优选地，所述预制混凝土层靠近环板式钢牛腿的底部一侧固定有梁端底板，所述梁端底板通过高强螺栓与环板式钢牛腿底部锁紧。
优选地，所述锚碇式工字钢贯穿安装在带肋冷弯方钢管和环板式钢牛腿的开槽上。
优选地，所述锚碇式工字钢的翼缘表面焊接有剪力栓钉，用以提高锚碇式工字钢与预制混凝土梁的锚固作用。
优选地，所述预制混凝土梁中贯穿有钢筋骨架，所述钢筋骨架中的钢筋从预制混凝土梁穿过环板式钢牛腿上的钢筋穿芯孔、将预制混凝土梁与混凝土柱加固。
优选地，所述带肋冷弯方钢管的钢筋穿芯孔内水平穿接有若干穿芯纵筋，用以增强了混凝土柱与预制混凝土梁装配式连接的整体性。
优选地，所述钢筋骨架内的纵向受力钢的底端焊接于梁端底板的上表面上。
优选地，所述预制混凝土梁的混凝土层、以及安装在混凝土层中的钢筋骨架、锚碇式工字钢和梁端底板可以是工厂预制生产后到现场拼装而成
优选地，所述钢筋骨架内的纵向受力钢筋的顶端与穿芯纵筋相互抵顶。
优选地，所述环板式钢牛腿为U型设置。
优选地，后浇段混凝土层包含预制混凝土梁与混凝土柱连接后形成的L形浇混凝土带及预制混凝土梁上部留有的叠合层，待预制混凝土梁与混凝土柱安装就位后，后浇段混凝土层方可施工浇筑，以便预制混凝土梁、混凝土柱与后浇段混凝土层最终形成一个整体。
优选地，在带肋冷弯方钢管内埋入核心混凝土层，可以将梁端弯矩及剪力有效分配至核心混凝土层中，以便降低节点核心区高强薄壁钢管的受力，有效降低薄壁钢管的局部屈曲及应力超限。
优选地，可先将带肋冷弯方钢管与U型环板式钢牛腿在工厂中预先焊接，工程现场可直接吊装带肋冷弯方钢管与U型环板式钢牛腿的组合体，然后预制混凝土梁部分安装于U型环板式钢牛腿上，再通过放置穿芯纵筋44后将带肋冷弯方钢管和后浇段混凝土层共同浇筑。
优选地，预制混凝土梁与混凝土柱形成的混合连接节点的这种方式，可运用于装配式工业厂房、物流园区及公共建筑中；另其有效提升钢管混凝土结构的装配式施工效率与整体抗震性能。
(3)有益效果
本实用新型克服了传统方钢管混凝土柱的局部屈曲、施工应力超限、约束效应低等问题，本实用新型提出的：
(1)采用带肋冷弯方钢管的混凝土柱，通过外包冷弯钢管设有加劲肋和缀材，令带肋冷弯方钢管局部稳定性及钢一混凝土组合效应显著提升，有效降低现有技术中施工阶段混凝土浇筑时的钢管应力超限的问题：
(2)采用带有U型环板式钢牛腿，便于与预制混凝土梁吊装定位，提高了装配式结构的建造效率；
(3)采用负弯矩区穿芯纵筋，提高了混合节点的整体性及梁端底板荷载传递；带肋冷弯方钢管局部开槽并在其中安装锚碇式工字钢，可有效将梁端弯矩和剪力传递至混凝土柱的核心混凝土层，降低混凝土柱的高强薄壁的带肋冷弯方钢管受力，减缓带肋冷弯方钢管塑性发展及变形，提升混合节点核心区承载力；
(4)带肋冷弯方钢管采用Q690高强钢材，可有效降低管壁厚度，减小截面尺寸，带肋冷弯方钢管的钢构件部分及预制混凝土梁部分可在工厂标准化加工，然后进行现场装配定位；混凝土柱的核心混凝土层及后浇段混凝土层最后同时浇筑，进一步提升建造效率及结构整体性。
通过本实用新型方案能够有效利用了高强钢管混凝土轻质高强的高性能特点，显著改善混合节点方案建造高效、整体性好，抗震性能优良，提升了装配式建筑结构的效率，标准化程度高，同时可用于装配式工业厂房、物流园区及公共建筑中，应用前景广阔。
附图说明
图1为本实用新型中带肋冷弯方钢管的俯视图；
图2为本实用新型中环板式钢牛腿的俯视图；
图3为带肋冷弯方钢管和环板式钢牛腿结合后的侧视图；
图4为预制混凝土梁部分的放大结构示意图；
图5为预制混凝土梁安装在混凝土柱上的结构示意图；
图6为图5上安装穿芯纵筋的结构示意图；
图7为在图5基础上浇筑后浇段混凝土层的整体结构示意图；
图8为图7的剖视图。
附图标记为：带肋冷弯方钢管1，缀材11，核心混凝土层12，焊缝13，预制混凝土层2，后浇段混凝土层3，穿芯纵筋4，高强螺栓5，环板式钢牛腿6，锚碇式工字钢7，钢筋骨架8，梁端底板9，剪力栓钉10。
具体实施方式
结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖直”、“水平”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，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。
如图1-8所示，本实用新型的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，包括具有带肋冷弯方钢管1的混凝土柱，带肋冷弯方钢管1内附设有若干用于加固的缀材11，其中，带肋冷弯方钢管1与缀材11之间通过子板件连接，子板件通过焊接的方式固定在带肋冷弯方钢管1的焊缝13上，详见附图1，带肋冷弯方钢管1内侧的缀材11斜向设有四根，与缀材11匹配的子板件设有八个。需要注意的是，其带肋冷弯方钢管1的缀材11的间距为1/3～1/2倍的带肋冷弯方钢管柱，结构上层柱及反弯点处可适当降低间距，但仍不能大于1/2倍的带肋冷弯方钢管柱，节点核心区及带肋冷弯方钢管端应进行缀材11加密处理，以便提高稳定性和紧固性。详见图7，混凝土柱与预制混凝土梁装配后，再通过浇筑后浇段混凝土层3形成一个整体。
其中，混凝土柱还包括填充在带肋冷弯方钢管1内部的核心混凝土层12，带肋冷弯方钢管1的边部设有钢筋穿芯孔和开槽，以便后续的穿芯纵筋4能够水平穿入钢筋穿芯孔内，设置的开槽方便后续锚碇式工字钢7贯穿安装在此处；带肋冷弯方钢管1外部固定安装有U型环板式钢牛腿6，固定方式可以选择为焊接方式，环板式钢牛腿6的边部设有钢筋穿芯孔和开槽、并与带肋冷弯方钢管1上的钢筋穿芯孔和开槽分别配合，环板式钢牛腿6与带肋冷弯方钢管1的连接方式主要是通过锚碇式工字钢7共同穿过开槽实现加固，即锚碇式工字钢7贯穿安装在带肋冷弯方钢管1和环板式钢牛腿6的开槽上，为了提高穿接固定的效果，锚碇式工字钢7的翼缘表面焊接有剪力栓钉10。同时，详见图2，环板式钢牛腿6的底部还设有螺栓预留孔，以便实现后期钢筋骨架8穿入固定，实现混凝土柱和预制混凝土梁连接成为一体，钢筋骨架8中的钢筋从预制混凝土梁穿过环板式钢牛腿6上的钢筋穿芯孔、将预制混凝土梁与混凝土柱加固。详见附图4、5、6和7，钢筋骨架8内的纵向受力钢的底端焊接于梁端底板9的上表面上，同时为了达到加固效果，钢筋骨架8内的纵向受力钢筋的顶端与穿芯纵筋4相互抵顶。
详见附图4，预制混凝土梁包括预制混凝土层2，预制混凝土层2设置在环板式钢牛腿6的外围，并通过锚碇式工字钢7与环板式钢牛腿6锁紧；同时设置的钢筋骨架8穿过环板式钢牛腿6上的钢筋穿芯孔并向上设置连接边部，实现二层加固；此外，在预制混凝土层2靠近环板式钢牛腿6的底部一侧固定有梁端底板9，梁端底板9通过高强螺栓5与环板式钢牛腿6底部锁紧，实现三层加固，以此实现混凝土柱和预制混凝土梁的装配式配合，装配形成后即可浇筑混凝土，以便实现浇筑后浇段混凝土层3，令混凝土柱、预制混凝土梁和后浇段混凝土层3共同形成一个整体。
在实践中具体操作如下：
(1)在工厂中，首先将带肋冷弯方钢管1、缀材11及U型环板式钢牛腿6焊接为整体，并在U型环板式钢牛腿6及带肋冷弯方钢管1上相应的孔洞，包括但不限于钢筋穿芯孔、开槽等；
(2)在工厂中，生产预制混凝土梁部分，先通过绑扎的方式将钢筋制成钢筋骨架8，并将钢筋骨架8内的纵向受力钢的底端焊接于梁端底板9的上表面上，选取钢材料制成的梁端底板9，将剪力栓钉10焊接于锚碇式工字钢7的翼缘表面，并将带有剪力栓钉10的锚碇式工字钢7安装在钢筋骨架8中，浇筑预制混凝土层2，最后形成预制混凝土梁部分，预制混凝土层2与后浇段混凝土层3的界面需要进行处理，处理方式可以采用刻槽式或者拉毛式；
(3)将步骤(2)中提及的预制混凝土梁安装定位于步骤(1)中的环板式钢牛腿6的外围，将梁端底板9与环板式钢牛腿6采用高强螺栓5进行连接固定，同时通过钢筋骨架8的穿入进行双重固定，完成装配的效果；
(4)在步骤3基础上，在带肋冷弯方钢管1上铺设穿芯纵筋4，然后同时浇筑带肋冷弯方钢管1内的核心混凝土层12和后浇段混凝土层3，以便最终形成预制整浇的装配式混合节点。
以上所述的实施例仅表达了对本实用新型优选实施方式，其描述较为具体和详细，但本实用新型不仅限于这些实施例，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说。在未脱离本实用新型宗旨的前提下，所为的任何改进均落在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：包括具有带肋冷弯方钢管(1)的混凝土柱，所述带肋冷弯方钢管(1)内附设有若干用于加固的缀材(11)，所述混凝土柱与预制混凝土梁装配后，再通过浇筑后浇段混凝土层(3)形成一个整体；
所述混凝土柱还包括填充在带肋冷弯方钢管(1)内部的核心混凝土层(12)，所述带肋冷弯方钢管(1)的边部设有钢筋穿芯孔和开槽；
所述带肋冷弯方钢管(1)外部固定安装有环板式钢牛腿(6)，所述环板式钢牛腿(6)的边部设有钢筋穿芯孔和开槽、并与带肋冷弯方钢管(1)上的钢筋穿芯孔和开槽分别配合，所述环板式钢牛腿(6)的底部还设有螺栓预留孔。
2.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述带肋冷弯方钢管(1)与缀材(11)之间通过子板件连接，所述子板件通过焊接的方式固定在带肋冷弯方钢管(1)的焊缝(13)上，所述带肋冷弯方钢管(1)内侧的缀材(11)斜向设有四根，与所述缀材(11)匹配的子板件设有八个。
3.根据权利要求1所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述预制混凝土梁包括预制混凝土层(2)，所述预制混凝土层(2)设置在所述环板式钢牛腿(6)的外围，并通过锚碇式工字钢(7)与环板式钢牛腿(6)锁紧；
所述预制混凝土层(2)靠近环板式钢牛腿(6)的底部一侧固定有梁端底板(9)，所述梁端底板(9)通过高强螺栓(5)与环板式钢牛腿(6)底部锁紧。
4.根据权利要求3所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述锚碇式工字钢(7)贯穿安装在带肋冷弯方钢管(1)和环板式钢牛腿(6)的开槽上。
5.根据权利要求3所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述锚碇式工字钢(7)的翼缘表面焊接有剪力栓钉(10)。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述预制混凝土梁中贯穿有钢筋骨架(8)，所述钢筋骨架(8)中的钢筋从预制混凝土梁穿过环板式钢牛腿(6)上的钢筋穿芯孔、将预制混凝土梁与混凝土柱加固。
7.根据权利要求6所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述带肋冷弯方钢管(1)的钢筋穿芯孔内水平穿接有若干穿芯纵筋(4)。
8.根据权利要求7所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述钢筋骨架(8)内的纵向受力钢的底端焊接于梁端底板(9)的上表面上。
9.根据权利要求8所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述钢筋骨架(8)内的纵向受力钢筋的顶端与穿芯纵筋(4)相互抵顶。
10.根据权利要求8所述的一种新型钢管混凝土柱和预制混凝土梁混合连接节点，其特征在于：所述环板式钢牛腿(6)为U型设置。
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