一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法技术

一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法，连接节点由钢管混凝土柱(1)、和多个型钢梁(2)交叉连接而形成，钢管混凝土柱(1)的侧壁周向均匀间隔设置有与型钢梁(2)的剖面形式相对应的贯穿结构(3)，多个型钢梁(2)的一端依次垂直穿过相应的贯穿结构(3)从而插入钢管混凝土柱(1)内部；所述连接节点包括加强结构件(4)；所述连接节点包括连接紧固件(8)，其焊接在钢管混凝土柱(1)的外壁上用于连接紧固钢管混凝土柱(1)和型钢梁(2)。本发明专利技术属于先进结构材料产业，其结构简单，传力路径明确，能够有效的传递弯矩，起到强化节点的目的，并且施工快速高效。

A Connection Joint between Steel Beam and Concrete Filled Steel Tubular Column and Its Construction Method

【技术实现步骤摘要】
一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法
本专利技术属于先进结构材料产业，涉及土建工程结构的节点
，具体地，涉及一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法。
技术介绍
钢管混凝土柱利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的协同作用，提高结构的承载力，近年来，随着高层及超高层结构在城市中的发展，钢管混凝土柱也逐渐被应用到实际工程当中，它具有自重轻、抗弯刚度大、抗震性能好等优点。型钢的截面均是作为抗弯、抗剪为主的梁构件的理想截面，具有非常好的抗轴向和抗扭能力。钢梁与钢管混凝土柱连接节点是工程设计与施工的关键，节点构造上一般采用栓焊组合，即钢梁的翼缘与钢管柱环板坡口焊、腹板与钢管柱通过连接板螺栓连接，其相较于单纯的焊接连接节点具有安全性高、可靠性高和方便施工的优点。现有的箱型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法存在以下不足：(1)由于需要在钢管内焊接内隔板，柱外焊接短钢梁，然后钢梁再与短钢梁采用双夹板拼接，施工复杂，且焊接工作量较大。(2)通过采用两块贯穿矩形钢管壁的隔板，钢管与柱壁焊接，钢梁翼缘与隔板焊接，钢梁腹板与连接件采用高强螺栓连接。隔板贯通节点构造简单、施工方便，但是在同一层柱内需要将矩形钢管截断多次进行隔板焊接，由此带来的施工量和造价成本势必增加。(3)外隔板式连接，由于自身的构造措施，节点需要足够大的水平环板以保证节点的强度，用钢量较大。此外，较大尺寸的外环板的设置使得室内角部有凸角出现，影响美观和家居布置，给建筑设计带来了不必要的麻烦，适应性和灵活性较差。(4)由于需要在钢管内进行隔板焊接，对矩钢管的尺寸有一定的要求，因为当截面尺寸较小时不仅焊接困难，而且影响管内混凝土的浇筑，因此仅适用于钢管截面尺寸较大的节点。此外，钢管与内隔板和梁的连接均为焊接，钢管在多次焊接作用下，容易产生较大的残余应力和变形，导致节点处的钢材容易产生分层或脆性破坏，影响节点安全。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点及其施工方法。本专利技术属于先进结构材料产业，其结构简单，传力路径明确，能够有效的传递弯矩，起到强化节点的目的，并且施工快速高效。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，其由钢管混凝土柱和多个型钢梁交叉连接而形成，钢管混凝土柱的侧壁周向均匀间隔设置有与型钢梁的剖面形式相对应的贯穿结构，多个型钢梁的一端依次垂直穿过相应的贯穿结构从而插入钢管混凝土柱内部，多个型钢梁的该端部上设置有第一节点连接孔；所述连接节点包括加强结构件，所述加强结构件设有上环翼板、下环翼板和多块加强板，所述加强板上设有第二节点连接孔，所述多块加强板均焊接在上环翼板和下环翼板之间，上环翼板和下环翼板均焊接在所述钢管混凝土柱的钢管内壁上，所述多块加强板分别紧靠所述贯穿结构并焊接在钢管混凝土柱的钢管内壁上，以便于型钢梁的一端穿过相应的贯穿结构插入钢管混凝土柱内部时利用抗剪螺栓穿过第一节点连接孔和第二节点连接孔而将型钢梁与加强板连接固定；所述连接节点包括连接紧固件，其焊接在钢管混凝土柱的外壁上用于连接紧固钢管混凝土柱和型钢梁；连接紧固件呈L型，在每个型钢梁的上侧和下侧各设置一个连接紧固件，所述连接紧固件、型钢梁的上侧和下侧各设置有多个相应的连接紧固通孔，利用高强螺栓穿过所述连接紧固通孔将连接紧固件和型钢梁连接，从而实现钢管混凝土柱和型钢梁的进一步连接紧固。优选的，所述型钢梁可以是工字型钢梁或箱型钢梁；当所述型钢梁是工字型钢梁时，工字型钢梁的一端插入钢管混凝土柱内部的部分仅具有腹板，工字型钢梁的该端部的上下翼板穿过所述贯穿结构并终止于钢管混凝土柱的钢管内壁处；当所述型钢梁是箱型钢梁时，箱型钢梁的一端插入钢管混凝土柱内部的部分仅具有左右立板，箱型钢梁的该端部的上下横板穿过所述贯穿结构并终止于钢管混凝土柱的钢管内壁处。在上述任一方案中优选的是，当所述型钢梁是工字型钢梁时，在所述钢管混凝土柱的外壁上、所述工字型钢梁的上翼板的下侧、下翼板的上侧以及腹板的左右两侧与贯穿结构的接触处采用角焊缝的焊接方式连接；当所述型钢梁是箱型钢梁时，在所述钢管混凝土柱的外壁上、所述箱型钢梁的左右立板的外侧与贯穿结构的接触处采用熔透焊缝的焊接方式连接。在上述任一方案中优选的是，所述高强螺栓包括外螺栓和内螺栓，内螺栓与外螺栓螺纹连接，外螺栓的外部设有六角螺母，外螺栓的端部设有至少两块内扩片，外螺栓与内扩片为一体结构，内螺栓的端部挤压内扩片，沿着内螺栓的轴线方向的相邻两块内扩片之间形成狭槽，内扩片与型钢梁的内壁紧密接触。内螺栓包括直段和渐缩段，直段用于连接外螺栓，渐缩段用于挤压内扩片。在上述任一方案中优选的是，所述加强板的高度与工字型钢梁的腹板高度或箱型钢梁的左右立板的高度相等。在上述任一方案中优选的是，工字型钢梁的腹板左右两侧或箱型钢梁的左右立板的外侧均焊接有与钢管混凝土柱的外表面相贴合的肋板，所述肋板也与钢管混凝土柱的外壁焊接连接，并且高度与工字型钢梁的腹板高度或箱型钢梁的左右立板的高度相等，进一步加强传递梁端弯矩的效果。本专利技术为解决上述技术问题所采用的另一技术方案是一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点的施工方法，包括以下步骤：a.按要求预制钢管混凝土柱的钢管、型钢梁、加强结构件、连接紧固件和肋板，并将连接紧固件焊接在钢管混凝土柱的外壁上；b.在钢管混凝土柱的钢管内壁上、对应钢管混凝土柱的贯穿结构处依次焊接下环翼板、多块加强板和上环翼板，然后将各型钢梁从所述贯穿结构处插入钢管混凝土柱内，利用抗剪螺栓穿过第一节点连接孔和第二节点连接孔而将型钢梁与加强板连接固定；c.将型钢梁与贯穿结构的接触处采用焊接方式连接，然后利用高强螺栓穿过所述连接紧固通孔将连接紧固件和型钢梁连接；d.在型钢梁的相应位置以及钢管混凝土柱的外表面上焊接肋板；e.在钢管混凝土柱的钢管内浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后形成最终的型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点。本专利技术是根据多年的实际应用实践和经验所得，采用最佳的技术手段和措施来进行组合优化，获得了最优的技术效果，并非是技术特征的简单叠加和拼凑，因此本专利技术具有显著的意义。本专利技术的有益效果：1.本专利技术的梁柱节点采用贯穿连接，连接处对应的滞回曲线饱满，具有更好的耗能能力和变形性能；连接节点承载能力良好，更适合跨度较大的钢管混凝土柱梁连接，梁上横向剪力可通过型钢梁直接传递到核心混凝土上，受力更加明确；本专利技术中采用钢管混凝土柱，在同等含钢率条件下，其截面惯性矩比钢筋混凝土柱大，增强了混凝土柱的承载能力；核心混凝土的存在，使钢管壁不可能发生局部屈曲，同时外置的钢管对核心混凝土具有套箍作用，提高了核心混凝土的抗压强度；施工过程中，钢管可直接作为浇筑混凝土的模板，钢管可提前预制，减少了支模时间，提高了施工进度，同时钢管混凝土在浇筑时，更便于混凝土的浇筑振捣，其构造简单、施工方便。2.本专利技术的连接节点结构，节点承载力高，延性好，通过加强结构件和肋板传递弯矩，梁端利用螺栓传递剪力，结构简单；现场装配，施工质量和速度提高。3.本专利技术的连接节点不会因开孔破坏型钢梁的结构完整性而影响弯矩传递效果、不会削弱连接节点，使得连接节点的质量更为可靠、传力更加明确、受力更为均匀；本专利技术的连接节点构成了良好的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，其特征在于，其由钢管混凝土柱(1)和多个型钢梁(2)交叉连接而形成，钢管混凝土柱(1)的侧壁周向均匀间隔设置有与型钢梁(2)的剖面形式相对应的贯穿结构(3)，多个型钢梁(2)的一端依次垂直穿过相应的贯穿结构(3)从而插入钢管混凝土柱(1)内部，多个型钢梁(2)的该端部上设置有第一节点连接孔；所述连接节点包括加强结构件(4)，所述加强结构件(4)设有上环翼板(5)、下环翼板(6)和多块加强板(7)，所述加强板(7)上设有第二节点连接孔，所述多块加强板(7)均焊接在上环翼板(5)和下环翼板(6)之间，上环翼板(5)和下环翼板(6)均焊接在所述钢管混凝土柱(1)的钢管内壁上，所述多块加强板(7)分别紧靠所述贯穿结构(3)并焊接在钢管混凝土柱(1)的钢管内壁上，以便于型钢梁(2)的一端穿过相应的贯穿结构(3)插入钢管混凝土柱(1)内部时利用抗剪螺栓穿过第一节点连接孔和第二节点连接孔而将型钢梁(2)与加强板(7)连接固定；所述连接节点包括连接紧固件(8)，其焊接在钢管混凝土柱(1)的外壁上用于连接紧固钢管混凝土柱(1)和型钢梁(2)；连接紧固件(8)呈L型，在每个型钢梁(2)的上侧和下侧各设置一个连接紧固件(8)，所述连接紧固件(8)、型钢梁(2)的上侧和下侧各设置有多个相应的连接紧固通孔，利用高强螺栓穿过所述连接紧固通孔将连接紧固件(8)和型钢梁(2)连接，从而实现钢管混凝土柱(1)和型钢梁(2)的进一步连接紧固。...

【技术特征摘要】
1.一种型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，其特征在于，其由钢管混凝土柱(1)和多个型钢梁(2)交叉连接而形成，钢管混凝土柱(1)的侧壁周向均匀间隔设置有与型钢梁(2)的剖面形式相对应的贯穿结构(3)，多个型钢梁(2)的一端依次垂直穿过相应的贯穿结构(3)从而插入钢管混凝土柱(1)内部，多个型钢梁(2)的该端部上设置有第一节点连接孔；所述连接节点包括加强结构件(4)，所述加强结构件(4)设有上环翼板(5)、下环翼板(6)和多块加强板(7)，所述加强板(7)上设有第二节点连接孔，所述多块加强板(7)均焊接在上环翼板(5)和下环翼板(6)之间，上环翼板(5)和下环翼板(6)均焊接在所述钢管混凝土柱(1)的钢管内壁上，所述多块加强板(7)分别紧靠所述贯穿结构(3)并焊接在钢管混凝土柱(1)的钢管内壁上，以便于型钢梁(2)的一端穿过相应的贯穿结构(3)插入钢管混凝土柱(1)内部时利用抗剪螺栓穿过第一节点连接孔和第二节点连接孔而将型钢梁(2)与加强板(7)连接固定；所述连接节点包括连接紧固件(8)，其焊接在钢管混凝土柱(1)的外壁上用于连接紧固钢管混凝土柱(1)和型钢梁(2)；连接紧固件(8)呈L型，在每个型钢梁(2)的上侧和下侧各设置一个连接紧固件(8)，所述连接紧固件(8)、型钢梁(2)的上侧和下侧各设置有多个相应的连接紧固通孔，利用高强螺栓穿过所述连接紧固通孔将连接紧固件(8)和型钢梁(2)连接，从而实现钢管混凝土柱(1)和型钢梁(2)的进一步连接紧固。2.根据权利要求1所述的型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，其特征在于，所述型钢梁(2)可以是工字型钢梁或箱型钢梁；当所述型钢梁(2)是工字型钢梁时，工字型钢梁的一端插入钢管混凝土柱(1)内部的部分仅具有腹板，工字型钢梁的该端部的上下翼板穿过所述贯穿结构(3)并终止于钢管混凝土柱(1)的钢管内壁处；当所述型钢梁(2)是箱型钢梁时，箱型钢梁的一端插入钢管混凝土柱(1)内部的部分仅具有左右立板，箱型钢梁的该端部的上下横板穿过所述贯穿结构(3)并终止于钢管混凝土柱(1)的钢管内壁处。3.根据权利要求1-2所述的型钢梁与钢管混凝土柱的连接节点，其特征在于，当所述型钢梁(2)是工字型钢梁时，在所述钢管混凝土柱(1)的外壁上、所述工字型钢梁的上翼板的下侧、下翼板的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵大军，石欣，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22