一種鋼管混凝土柱與外包u形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁，尤其是一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土柱是指在鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的豎向構(gòu)件，具有承載力高、塑性和延性好、剛度大、施工方便、耐火性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了工程界的廣泛關(guān)注，在多高層建筑、橋梁工程中得到越來越多的應(yīng)用。根據(jù)截面形式不同，鋼管混凝土柱可以分為圓鋼管混凝土柱、矩形鋼管混凝土柱以及多邊形鋼管混凝土柱。外包U形鋼混凝土組合梁是將鋼板直接焊接或冷彎成帶外翻邊的U形鋼，然后在U形鋼內(nèi)部及其上翼緣上部澆筑混凝土，并通過抗剪連接件將U形鋼與T形截面混凝土連接在一起共同承擔(dān)荷載，具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、延性好、耐火性好、施工便捷等優(yōu)越的性能。因而，由鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁形成的結(jié)構(gòu)體系具有以下顯著的優(yōu)越性:
[0003](I)能充分發(fā)揮鋼材、混凝土兩種材料的特性，材料消耗少:外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱承載力高、剛度大，使得構(gòu)件截面大幅度減小，不僅有效增大了空間使用面積，而且減少了鋼材和混凝土的用量，有效降低了資源的消耗；
[0004](2)工業(yè)化生產(chǎn)程度高:外包U形鋼與鋼管均可在工廠生產(chǎn)，其機(jī)械化、商品化程度較高，質(zhì)量可靠穩(wěn)定，有利于實(shí)現(xiàn)建筑技術(shù)的集成化和產(chǎn)業(yè)化；
[0005](3)耐火性能增強(qiáng):外包U形鋼與鋼管內(nèi)填充的混凝土是較好的耐火材料，可吸收熱量，延長構(gòu)件的升溫時(shí)間，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐火性能；
[0006](4)施工能耗低，施工速度快:外包U形鋼與鋼管不僅是受力構(gòu)件，而且均可作為澆筑混凝土的模板，另外U形鋼外伸的上翼緣可兼做樓板模板的支承，從而減少模板用量、腳手架搭設(shè)及支模工序，減少現(xiàn)場濕作業(yè)量、噪聲和粉塵，符合綠色生態(tài)文明環(huán)保的建筑施工要求；
[0007](5)材料回收利用率較高:該類結(jié)構(gòu)部分材料是鋼材，屬于再生材料，當(dāng)建筑物壽命周期結(jié)束時(shí)，其結(jié)構(gòu)鋼材可被回收利用；
[0008](6)可采用與結(jié)構(gòu)體系配套的輕質(zhì)墻板、復(fù)合樓板等新型材料，具有良好的隔音保溫性能，符合建筑節(jié)能的要求。
[0009]由此可見，鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁形成的結(jié)構(gòu)體系具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展、住宅產(chǎn)業(yè)化的推廣，這種綠色結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用前景將十分廣闊。
[0010]在結(jié)構(gòu)體系中，節(jié)點(diǎn)對結(jié)構(gòu)來說無疑是最重要的，是結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的傳力樞紐，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的工作性能和安全性，合理的節(jié)點(diǎn)形式是開拓新型結(jié)構(gòu)體系的前提。然而，目前國內(nèi)外還沒有外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱形成的結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用實(shí)例和相關(guān)研究資料，主要是因?yàn)榭捎玫墓?jié)點(diǎn)形式非常匱乏。因此，隨著對構(gòu)件研究的不斷深入，研究外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)的合理構(gòu)造形式，是開拓、推動(dòng)這種綠色結(jié)構(gòu)體系在工程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0011 ] 目前，有三種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁的連接節(jié)點(diǎn)形式:(I)在組合梁底板位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置下加強(qiáng)環(huán)板，并與組合梁底板搭接焊，組合梁側(cè)板與鋼管壁直接焊接，負(fù)彎矩鋼筋通過在鋼管壁上打孔連續(xù)貫通節(jié)點(diǎn)區(qū)；(2)在組合梁底板與翼板負(fù)彎矩鋼筋位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置上下加強(qiáng)環(huán)板，組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板搭接焊，負(fù)彎矩鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開，并與上加強(qiáng)環(huán)板焊接，組合梁側(cè)板與鋼管壁直接焊接；(3)對于寬扁梁，在節(jié)點(diǎn)上焊接類似“扁擔(dān)”的負(fù)彎矩鋼板，在組合梁底板位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置外環(huán)板，組合梁底板與外環(huán)板焊接、上翼緣及側(cè)板采用角焊縫與鋼管壁直接連接。
[0012]現(xiàn)有的鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)的可用形式很少。雖然鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁的連接可以借鑒上述三種連接節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造處理，但是這三種節(jié)點(diǎn)形式存在以下缺點(diǎn)。
[0013]1、結(jié)構(gòu)形式(I):負(fù)彎矩鋼筋貫通型
[0014](I)由于組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板采用搭接焊，在地震荷載作用下，焊縫容易開裂，無法滿足抗震要求；
[0015](2)由于負(fù)彎矩鋼筋全部貫通節(jié)點(diǎn)區(qū)，鋼管壁上開洞數(shù)量多，因而對鋼管承載力消弱較大，需要采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施，如補(bǔ)焊鋼板、加勁肋、鋼筋等，不僅增加了用鋼量，而且增大了施工難度；
[0016](3)由于組合梁側(cè)板與鋼管壁采用焊縫連接，現(xiàn)場焊接工作量大，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且焊縫質(zhì)量難以保證，不利于大型工程使用。
[0017]2、結(jié)構(gòu)形式(2):負(fù)彎矩鋼筋與加強(qiáng)環(huán)板焊接型
[0018](I)由于組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板采用搭接焊，在地震荷載作用下，焊縫容易開裂，無法滿足抗震要求；
[0019](2)由于負(fù)彎矩鋼筋焊接在上加強(qiáng)環(huán)板上，以實(shí)現(xiàn)鋼筋傳遞彎矩，所以這種焊接的質(zhì)量要求很高。但是鋼筋的焊接通常為現(xiàn)場焊，不僅焊接質(zhì)量難以保證，而且由于鋼筋的重力作用，焊接操作困難。另外，組合梁側(cè)板與鋼管壁也采用焊縫連接，進(jìn)一步增加了現(xiàn)場的焊接工作量。這種需大量焊接操作的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，導(dǎo)致施工周期長，不利于大型工程使用。
[0020]3、結(jié)構(gòu)形式(3):負(fù)彎矩鋼板型
[0021](I)由于節(jié)點(diǎn)中的負(fù)彎矩鋼筋由類似“扁擔(dān)”的負(fù)彎矩鋼板代替，而負(fù)彎矩鋼板需焊接在U形鋼的外伸上翼緣及鋼柱側(cè)壁上，因此，該類型節(jié)點(diǎn)只適用于寬扁梁，無法適用于普通尺寸的外包U形鋼混凝土組合梁，適用范圍非常有限。另外，負(fù)彎矩鋼板需焊接在組合梁和鋼管上，進(jìn)一步增加了現(xiàn)場的焊接工作量；
[0022](2)由于組合梁側(cè)板與鋼管壁采用焊縫連接，現(xiàn)場焊接工作量大，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且焊縫質(zhì)量難以保證，不利于大型工程使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0023]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題，就是針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)在保證連接強(qiáng)度的情況下，可以避免鋼管壁產(chǎn)生層狀撕裂以及鋼管壁板的外表面變形，避免鋼管側(cè)壁開孔數(shù)量多對其承載力消弱過大，并可以減少現(xiàn)場焊接工作量。
[0024]本方案是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:該鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)包括貫通隔板，所述貫通隔板上設(shè)置有澆筑孔和透氣孔，所述貫通隔板中沿組合梁長度方向的相對兩端分別與切肢后的U形鋼底板通過對接焊縫連接，所述貫通隔板的上下兩端面分別與上下兩鋼管焊接；所述鋼管中沿組合梁長度方向的相對兩端分別對應(yīng)設(shè)置有通孔和套筒，所述套筒與鋼管的外壁焊接，所述通孔和套筒的中心線共水平面，且套筒對稱設(shè)置在通孔的兩側(cè)。
[0025]上述套筒與負(fù)彎矩鋼筋的端部螺紋連接，所述通孔內(nèi)穿過有貫穿鋼管內(nèi)腔的負(fù)彎矩鋼筋。
[0026]上述通孔和套筒的中心線與負(fù)彎矩鋼筋的中心線重合。
[0027]上述U形鋼的兩側(cè)板通過高強(qiáng)螺栓連接有連接板，所述連接板通過焊接方式與鋼管混凝土柱中的鋼管外壁連接。
[0028]上述連接板與鋼管混凝土柱中的鋼管外壁的焊接方式為角焊。
[0029]上述U形鋼底板的切肢長度為沿組合梁的長度方向貫通隔板的一端伸出鋼管外壁的長度。
[0030]上述貫通隔板在隔板變截面處設(shè)置圓弧倒角，所述圓弧倒角的半徑大于或等于35mm0
[0031]上述貫通隔板和U形鋼底板的對接焊縫與圓弧倒角的圓弧端點(diǎn)之間的距離大于或等于20_。
[0032]上述上下兩鋼管與貫通隔板的上下兩端面的焊接為對接焊縫連接，所述套筒與鋼管外壁采用的焊接方式為部分焊透與角接組合焊。
[0033]上述鋼管的橫截面為矩形、圓形或多邊形。
[0034]本方案的有益效果可根據(jù)對上述方案的敘述得知，該鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)中，為了避免鋼管壁產(chǎn)生層狀撕裂以及柱壁板的外表面變形，在組合梁底板處的鋼管內(nèi)設(shè)置貫穿鋼管的貫通隔板，鋼管在貫通隔板處斷開，上下兩鋼管與