钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构制造技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，包括在钢管内上下同轴设置的两个内加强环，两个内加强环分别与钢梁的上、下翼缘处于同一高度并焊接在钢管内壁上。内加强环包括管壁环板，管壁环板焊接在钢管内壁上，内侧环板通过水平连接板与管壁环板连接，水平连接板将管壁环板与内侧环板构成的环带分割为若干段，每段形成一个洞口。上下管壁环板、上下内侧环板在处于上下相对的水平连接板位置的部分之间焊接有竖向加劲肋，两个竖向加劲肋之间焊接有竖向格构式加劲肋。本发明专利技术用钢量小，节点重量轻，施工安装难度低，便于混凝土施工浇筑，施工质量好，节点刚度和强度满足设计要求。

Sectional reinforcement ring type joint structure of concrete filled steel tubular column and steel beam

The invention discloses a connecting steel pipe concrete column and steel beam with segment strengthening ring joint structure, including the steel tube two inner stiffening ring coaxial set, two inner stiffening ring and steel beams respectively on the upper and lower flanges at the same height and welding in steel tube wall. In the reinforcing ring comprises a pipe wall plate, welding in steel tube wall wall plate tube, inner ring plate through the connecting plate is connected with the pipe wall of horizontal plate, horizontal connecting plate tube wall panel and the inner ring ring partition plate into several segments, each segment forms a hole. On the wall of tube plate, upper and lower medial ring plate in the vertical stiffener welding part between the relative level of upper and lower connecting plate position, vertical lattice stiffener welding between two vertical stiffener. The invention has the advantages of small steel quantity, light weight of nodes, low construction and installation difficulty, easy construction of concrete pouring, good construction quality, and rigidity and strength of nodes meeting the design requirements.

【技术实现步骤摘要】
钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构
本专利技术涉及一种钢管混凝土柱与钢梁之间互相连接所需的刚性节点结构，尤指一种开洞分段内加强环式的刚性节点结构。
技术介绍
钢管混凝土柱因其具有承载力高、延性好，能够充分发挥混凝土与钢材两种材料特点的优点，近十几年来在高层建筑中得到了广泛的应用，尤其是超高层建筑中，框架巨柱作为极为重要的竖向构件，以及在抗侧力体系中发挥着重要作用，因此钢管混凝土柱已成为框架柱设计的首选方案。目前，钢管混凝土柱与钢梁等构件的刚性连接节点一般采用两种方式：外加强环式节点和内加强环式节点。外加强环式节点的工作原理是在钢梁上、下翼缘同一高度上设置环板，环板与钢梁的上、下翼缘采用对接焊缝或高强螺栓实现连接。环板用于传递钢梁端的弯矩，设置在上下两环板之间的肋板用于传递剪力。从实际实施可以看出，外加强环式节点的这种做法具有传力路径明确、节点刚度大、承载力高、加工制作简单方便、便于管内混凝土浇筑、抗震性能好等优点。但是，外加强环式节点严重影响了建筑的外观，且当钢管混凝土柱直径较大时，此节点的用钢量过大，占据的空间也较大，难以实施。内加强环式节点的工作原理是在钢管内部设置内环钢板，内环钢板与钢梁的上、下翼缘处于同一高度，以防止钢梁上、下翼缘对于钢管混凝土柱节点区域的钢管产生过大法向拉力而影响节点区域部分钢管内混凝土的约束效应。此节点多用于钢管直径大于或等于1m的情况。与外加强环式节点相比，此种节点具有构造较为简单，节省室内空间等优点。但是，内环钢板根据规范要求，其宽度需要达到钢管直径的0.25倍，因此其存在施工不便、用钢量高等缺点。另外，钢管内的混凝土基本上都被内环钢板切断，混凝土与内环钢板之间主要靠粘结力与摩擦来传递剪力，即使预留排气孔，也会严重影响混凝土的施工质量，进而留下巨大的安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，其用钢量小，节点重量轻，施工安装难度低，便于混凝土施工浇筑，且可确保混凝土施工质量，节点混凝土的完整性好，节点刚度和强度可满足设计要求。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，其特征在于：它包括在钢管内上下同轴设置的两个内加强环，两个内加强环分别与钢梁的上、下翼缘处于同一高度并焊接在钢管内壁上，其中：内加强环包括管壁环板和内侧环板，管壁环板焊接在钢管内壁上，内侧环板通过水平连接板与管壁环板连接，水平连接板将管壁环板与内侧环板构成的环带分割为若干段，每段形成一个洞口；上下管壁环板、上下内侧环板在处于上下相对的水平连接板位置的部分之间焊接有竖向加劲肋，并且两个竖向加劲肋之间焊接有竖向格构式加劲肋。对于所述内加强环，所述内侧环板、所述管壁环板与所述钢梁相对应的部分之间设置有所述水平连接板以及所述竖向加劲肋、所述竖向格构式加劲肋，而所述内侧环板、所述管壁环板与所述钢梁不相对应的部分之间设有所述水平连接板的同时设置或不设置所述竖向加劲肋、所述竖向格构式加劲肋。较佳地，所述内侧环板的内沿竖直向上延伸有端板。当所述洞口沿钢管圆周的长度超过设定长度时，所述洞口上焊接有若干水平连接条。本专利技术的优点是：1、本专利技术采用洞口分段式设置的内加强环代替已有的整体式内环钢板，洞口分段的方式一方面大大方便了混凝土的施工浇筑，提高了混凝土施工质量，有利于保障节点混凝土的完整性，保障了节点的刚度和强度，另一方面，降低了钢材用量，减小了节点重量，降低了施工安装难度，对于钢管混凝土巨柱来说优势更加显著。2、本专利技术中的竖向加劲肋和竖向格构式加劲肋的设置大大提高了节点区域的刚度，并且竖向加劲肋的分段设置以及竖向格构式加劲肋的设计，有利于保证混凝土同加劲肋形成整体，提高受力性能。3、本专利技术中的内侧环板与端板的配合使用大大提高了混凝土与内加强环之间的耦合作用，提高了节点的刚度和强度。4、本专利技术将混凝土与钢材有效耦合成一体，大大限制了混凝土的径向与轴向收缩徐变，提高了钢管与混凝土间的协同工作能力。5、本专利技术不但可应用为普通钢管混凝土柱与钢梁之间的刚性节点，还可应用为钢管混凝土柱巨型框架的节点。附图说明图1是本专利技术的第一实施例示意图。图2是图1的A-A向剖面图。图3是本专利技术的第二实施例示意图。图4是图3的B-B向剖面图。具体实施方式如图1至图4，本专利技术钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构包括在钢管20(即未灌入混凝土的钢管混凝土柱)内上下同轴设置的两个内加强环，两个内加强环分别与处于钢管20外面的钢梁10的上、下翼缘处于同一高度并焊接在钢管20内壁上。如图1、图2所示，图中示出了钢管20与其外部处于同一高度的三根钢梁10相连接的情形。如图，内加强环包括沿钢管20径向设置的管壁环板31和内侧环板33，管壁环板31焊接在钢管20内壁上，内侧环板33通过水平连接板32与管壁环板31连接，水平连接板32将管壁环板31与内侧环板33构成的环带分割为若干段，每段形成一个洞口50。分段的洞口50的设计配合内侧环板33形成的洞口70，大大方便了混凝土的施工浇筑，同时提高了混凝土的施工质量。每个水平连接板32沿钢管20径向设置，所有水平连接板32沿环带环向分布。在实际实施时，上、下两个内加强环的结构构成相同且形成的洞口50上下相对。如图，上下的管壁环板31、上下的内侧环板33在处于上下相对的两水平连接板32位置的部分通过焊接竖向加劲肋41相连接，并且上下的管壁环板31、上下的内侧环板33之间焊接的两个竖向加劲肋41之间还焊接有竖向格构式加劲肋42。竖向格构式加劲肋42可由两个交叉形成X状的钢板构成。竖向加劲肋41和竖向格构式加劲肋42的设置可以大大提高节点区域的刚度，有利于使混凝土与加劲肋形成一个整体，提高受力性能。在实际实施中，对于内加强环，内侧环板33、管壁环板31与钢梁10相对应的部分之间必须设置有水平连接板32以及竖向加劲肋41、竖向格构式加劲肋42，也就是说，内加强环在与钢梁10连接的位置不应具有洞口50，以免影响整体刚度。而内侧环板33、管壁环板31与钢梁10不相对应的部分之间设有水平连接板32的同时可设置或不设置竖向加劲肋41、竖向格构式加劲肋42，这些水平连接板32位置上是否设置竖向加劲肋41和竖向格构式加劲肋42可根据节点区域刚度与承载力要求来决定。在实际实施时，对于内加强环，与钢梁10相对应的内侧环板33部分、管壁环板31部分和水平连接板32的厚度应不小于钢梁10翼缘的厚度，钢梁10上、下翼缘的厚度一般相同，而处于其他位置的内侧环板33部分、管壁环板31部分和水平连接板32的厚度可根据刚度、受力与构造要求来合理设置。如图2和图4，内侧环板33的内沿竖直向上延伸有可提高节点区域刚度的端板34，端板34可环状通长设置或对应洞口50位置分段设置。在实际制作时，由管壁环板31、内侧环板33和水平连接板32构成的内加强环可为一体成型制成，或者内加强环由管壁环板31、内侧环板33和水平连接板32互相焊接而成，这取决于施工条件及钢量优化要求等。在实际设计时，内侧环板33、水平连接板32和管壁环板31的宽度、洞口50的尺寸可根据施工要求来综合设计。当洞口50沿钢管20圆周的长度超过设定长度时，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，其特征在于：它包括在钢管内上下同轴设置的两个内加强环，两个内加强环分别与钢梁的上、下翼缘处于同一高度并焊接在钢管内壁上，其中：内加强环包括管壁环板和内侧环板，管壁环板焊接在钢管内壁上，内侧环板通过水平连接板与管壁环板连接，水平连接板将管壁环板与内侧环板构成的环带分割为若干段，每段形成一个洞口；上下管壁环板、上下内侧环板在处于上下相对的水平连接板位置的部分之间焊接有竖向加劲肋，并且两个竖向加劲肋之间焊接有竖向格构式加劲肋。

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，其特征在于：它包括在钢管内上下同轴设置的两个内加强环，两个内加强环分别与钢梁的上、下翼缘处于同一高度并焊接在钢管内壁上，其中：内加强环包括管壁环板和内侧环板，管壁环板焊接在钢管内壁上，内侧环板通过水平连接板与管壁环板连接，水平连接板将管壁环板与内侧环板构成的环带分割为若干段，每段形成一个洞口；上下管壁环板、上下内侧环板在处于上下相对的水平连接板位置的部分之间焊接有竖向加劲肋，并且两个竖向加劲肋之间焊接有竖向格构式加劲肋。2.如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁连接的开洞分段内加强环式节点结构，其特征在于：对于所述内加强环，所述内侧环板、所述管壁环板与所述钢梁相对应的部分之间设置有所述水平连接板以及所述竖向加劲肋、所述竖向格构式加劲肋，而所述内侧环板、所述管壁环板与所述钢梁不相对应...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东方，王晓东，黄学红，刘井坤，
申请(专利权)人：中铁建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11