一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法技术

本发明专利技术公开了一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法，它解决了现有技术中抗震效果差、容易产生裂缝的问题，具有施工便捷、承载力高且抗震效果好的优点，其方案如下：一种内置空间网格结构，至少两层网格板，相邻两层网格板之间间隔设定距离设置；沿着钢管混凝土柱长度方向设置的X型连接支撑，X型连接支撑包括两根交叉设置的杆件，每一根杆件的两端分别与相邻两层网格板的两个网格板连接；当地震作用较大时，为了提高节点的抗震性能，框架连接节点还包括竖向连接立柱，竖向连接立柱的端部与所述的相邻的两个网格板连接。

Space grid type steel pipe concrete column connection node and method

The invention discloses a space grid type concrete filled steel tubular column connections and method, which solves the existing seismic technology in poor effect, easy to crack the problem, has the advantages of convenient construction, good carrying capacity and good seismic effects, the plan is as follows: a built-in space grid structure, at least two grid plate. The interval between the two adjacent layers of grid plate set distance set; X set along the length direction of concrete filled steel tubular column connection support, X type connection support comprises two cross set rods, two grid plates at the two ends of each rod respectively and two adjacent grid plate connection; when the earthquake is large, in order to to improve the seismic performance of node, frame connection node also includes a vertical connection column, two grid plate adjacent ends of the vertical column connected with the connection.

【技术实现步骤摘要】
一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法
本专利技术涉及建筑工程领域，特别是涉及一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点及方法。
技术介绍
节点是框架连接中最关键的部位，它的受力模式和破坏特征比一般的梁、柱等构件都复杂，尤其在强震作用下，框架结构进入弹塑性阶段后，节点对于结构的稳定性和整体性都起着至关重要的作用，国内外的数次大地震都证明了这一点。在框架结构抗震性能研究中，框架节点应满足传力路径简洁明确、节点刚度大，承载力高的要求，实现“强柱弱梁、节点更强”的目标。随着建筑结构的发展，钢-混凝土组合结构的研究和应用得到迅速展开。钢梁与矩形钢管混凝土柱的框架体系因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，应用相当普遍。但是，矩形钢管对核心混凝土的约束作用相对于圆钢管较弱，且内部核心混凝土受到的约束不均匀(如图9)，因此矩形钢管混凝土柱对核心混凝土的浇筑质量和密实性能要求更高。在钢梁与矩形钢管混凝土柱的众多框架连接节点中，《矩形钢管混凝土结构技术规程》推荐的传统内隔板式节点因其节点构造简单、节省材料、制作安装方便且不影响建筑空间使用，是国内外公认的较为理想的钢管混凝土柱节点形式，其工作原理是利用上、下内隔板分别承受拉压力，形成力偶来抵抗梁端弯矩，利用腹板连接板传递剪力。但是传统内隔板式节点存在两个问题：第一、传统内隔板的设置方式影响了核心混凝土的浇筑，施工时振捣施工也不方便，导致核心混凝土的浇筑不够密实，特别是对核心混凝土的密实度本来就要求高的矩形钢管混凝土柱来说，矩形钢管与核心混凝土的协同工作无法良好地形成，极大的影响了矩形钢管混凝土柱的整体受力性能。第二、传统内隔板对节点域核心混凝土的受剪承载力的影响不大。位于矩形钢管混凝土柱内和上、下内隔板间的节点域核心混凝土，在周边剪力的作用下，原来为矩形的核心区将变成菱形(如图10)。在地震反复荷载作用下，菱形的方向将是交替的，节点域核心混凝土最终会产生X形的裂缝。节点域核心混凝土的裂缝一旦产生，就会逐渐脱离矩形钢管内壁和上、下内隔板，对核心混凝土约束逐渐减弱，矩形钢管与核心混凝土的组合协同作用也将会大大降低。综上作述，传统型内隔板式节点用在矩形钢管混凝土柱框架节点之中的抗震效果并不理想，在地震作用下并不能起到控制核心混凝土裂缝、加强节点承载力的作用。因此，工程实践中需要提供一种内置空间网格结构，形成一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点并提供简便的施工方法，使其具有较高的承载力和良好的抗震性能。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种内置空间网格结构，形成一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点。该节点施工便捷、承载力高且抗震效果好，能够提高核心混凝土浇筑密实度、有效阻止核心混凝土开裂、保证在地震作用下钢管混凝土柱与核心混凝土具有良好的协同工作性能的目的。一种空间网格结构的具体方案如下：一种空间网格结构，包括：至少两层网格板，相邻两层网格板之间间隔设定距离设置；沿着钢管混凝土柱长度方向设置的X型连接支撑，X型连接支撑包括两根交叉设置的杆件，每一根杆件的两端分别与相邻两层网格板连接。当地震作用较大时，为了提高节点的抗震性能，该空间网格结构还包括竖向连接立柱，竖向连接立柱的端部与所述的相邻的两个网格板连接，其中，网格板的对角线处设置对角线肋杆，网格板的形式多样，镂空网格的大小及布置可以根据矩形钢管混凝土柱的截面大小及框架节点的受力情况进行调整；空间网格结构的加工制作，均可在工厂批量生产，生产效率高、质量可靠。所述X型连接支撑中两根杆件之间的角度在60-90o。为了克服现有技术的不足，本专利技术还提供了一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点，包括矩形钢管混凝土柱和内置空间网格结构，在矩形钢管混凝土柱内设置所述的一种内置空间网格结构，在矩形钢管柱的内部也就是在空间网格结构的内部及四周均灌注核心混凝土，这样节点内混凝土与空间网格结构相互嵌固、共同作用，以提高抗震作用。在所述矩形钢管混凝土柱外侧且与内置空间网格结构相应位置处设置与矩形钢管混凝土柱连接的钢梁；进一步地，在钢梁与钢管混凝土柱的外侧之间连接有腹部连接板。为了克服现有技术的方法，本专利技术还提供了一种增强钢管混凝土柱节点抗震性能的方法，采用所述的一种内置空间网格结构。为了克服现有技术的不足，本专利技术还提供了一种增强钢管混凝土柱节点抗震性能的安装方法，具体步骤如下：1)制作多个网格板、杆件；2)将杆件焊接成X型连接支撑，X型连接支撑具有四个，并将X型连接支撑的端部分别与相邻的两个网格板的角部进行焊接；3)设置矩形钢管混凝土柱的三面钢板壁；4)对应钢梁的上、下翼缘的水平位置处，将步骤2)完成的空间网格结构安装就位，并将网格板与三面钢板壁的内壁焊接；5)对应于网格板及杆件的交叉处，预先在矩形钢管第四块钢板壁上分段开设洞槽；6)对矩形钢管第四块钢板壁进行安装，并在预留的洞槽处，进行网格板与矩形钢管第四块钢板壁的缝焊缝施工，将内置空间网格结构与矩形钢管的第四块壁板连接，最后形成内置空间网格结构加强节点。所述步骤1)中网格板的制作方法如下：通过在块状钢板上切割加工完成；或者，由多条条状钢板或者钢筋焊接而成。在所述步骤2)中完成后，可设置竖向连接立柱，竖向连接立柱的两端分别与相邻的两个网格板焊接连接；进一步地，最顶层网格板与最底层网格板之间的高度与钢梁的高度相同。根据钢梁的高度，确定网格板的数量，当钢梁高度大于设定值时，所述网格板的数量为3。其特征在于，所述步骤3)可与步骤1)同时进行，进一步地，在步骤2)中，X型连接支撑和相邻网格板的连接可以与竖向连接立柱和相邻网格板的连接同时进行，但应优先保证X型连接支撑和相邻网格板的可靠连接。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术的连接节点，内置空间网格结构为高次超静定的空间结构构件，在荷载作用下具有三维受力特性、呈立体工作状态。内置空间网格结构的受力机理是以上、下弦网格板的对角线肋杆与X型连接支撑形成八个斜向立体三角形几何不变体来抵抗地震作用的剪力，同时，上、下弦网格板的外框在两端对这些几何不变体加以约束，再联合上、下弦网格板的其他肋杆及竖向连接立柱共同抵抗外部受力，呈现空间立体受力模式。内置空间网格结构的所有杆件同时承载外力、杆件布置合理、传力清晰、受力均匀，比平面受力的传统内隔板节点更加优越；整个连接节点传力明清晰、连接可靠、抗震性能好，特别适用于地震烈度高的地区。2.本专利技术的连接节点，内置空间网格结构与核心混凝土材料相互填充、相互嵌固、共同工作：钢梁翼缘传来的拉力作用主要由内置空间网格结构承担，钢梁翼缘传来的压力主要由钢管内部的核心混凝土和内置空间网格结构共同承担；核心混凝土填充嵌固在内置空间网格结构的立体空间内，在上、下弦网格板的对角线肋杆与X型连接支撑所形成八个斜向立体三角形几何不变体的加劲作用下，核心混凝土的抗剪和抗压性能大大提高，有效阻止地震剪力作用下节点域核心混凝土的开裂。同时浇筑密实的核心混凝土还给内置空间网格结构提供了一定的刚度，有效防止内置空间网格结构杆件和矩形钢管管壁的失稳和变形，整个框架节点的承载力大大增强。3.本专利技术的连接节点，内置空间网格结构与矩形钢管混凝土柱的连接，采用合理的施工焊接顺序，均可以在工厂预制完成，施工质量可靠，安装装配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间网格结构，其特征在于，包括：至少两层网格板，相邻两层网格板之间间隔设定距离设置；沿着钢管混凝土柱长度方向设置的X型连接支撑，X型连接支撑包括两根交叉设置的杆件，每一根杆件的两端分别与相邻两层网格板的连接。

【技术特征摘要】
1.一种空间网格结构，其特征在于，包括：至少两层网格板，相邻两层网格板之间间隔设定距离设置；沿着钢管混凝土柱长度方向设置的X型连接支撑，X型连接支撑包括两根交叉设置的杆件，每一根杆件的两端分别与相邻两层网格板的连接。2.根据权利要求1所述的一种空间网格结构，其特征在于，还包括竖向连接立柱，竖向连接立柱的端部与所述的相邻的两个网格板连接。3.根据权利要求1所述的一种空间网格结构，其特征在于，所述X型连接支撑中两根杆件之间的角度在60-90°。4.一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点，其特征在于，包括矩形钢管混凝土柱和根据权利要求1-3中任一项所述的一种内置空间网格结构，在矩形钢管混凝土柱内设置内置空间网格结构，在空间网格结构的内部及四周均灌注核心混凝土。5.根据权利要求4所述的一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点，其特征在于，在所述矩形钢管混凝土柱外侧且与内置空间网格结构相应位置处设置与矩形钢管混凝土柱连接的钢梁；进一步地，在钢梁腹板与钢管混凝土柱的外侧之间连接有腹部连接板。6.一种增强钢管混凝土柱节点抗震性能的方法，其特征在于，采用根据权利要求4或5所述的一种空间网格型钢管混凝土柱连接节点。7.一种增强钢管混凝土柱连接节点抗震性能的安装方法，其特征在于，具体步骤如下：1)制作多个网格板、杆件；2)将杆件焊接成X型连接支撑，X型连接支撑具有四个，并将X型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王来，陈惠荣，陈海涛，臧晓琳，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37