一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造制造技术

本发明专利技术公开了一种装配式穿心螺栓不等高梁‑方钢管混凝土柱节点构造及作法，该梁柱节点由方钢管混凝土柱、不等高梁、带三角肋板节点连接件、高强螺栓以及钢梁上翼缘顶面栓钉构成。本发明专利技术构造合理、受力明确，因采用不等高梁设计使该节点在复杂结构中布置灵活。同时该节点具有较高的承载力，其在地震作用下具有良好的初期刚度以及耗能能力。该节点的各组成构件均可在工厂加工，施工现场拼装，避免了焊接与湿作业极大地提高了装配效率。该类节点运输方便、节能环保可以为钢管混凝土结构的装配式设计、施工提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造
本技术涉及一种用于装配式钢管混凝土结构的穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造及作法，属于结构工程

技术介绍
我国工程建设发展迅速，具有良好抗震性能、节能环保、施工便利等优势的装配式建筑成为我国工业及民用建筑的主流发展方向。混凝土结构因其自重较大且施工过程中难以避免进行湿作业等问题造成该类结构的装配化在实际推广中具有一定局限性，而木结构现阶段在我国多用于公园等观赏性建筑中在住宅及工业建筑中尚未推广。因此发展装配式钢结构及钢管混凝土结构适应我国当前装配式建筑结构体系的需求。钢管混凝土结构较普通钢结构具有稳定性强、承载力高、抗震性能好、防火性能好等优势，实现装配式钢管混凝土工程应用的重点是开发新型钢管混凝土柱-钢梁装配式连接节点及相应装配式构件。《钢管混凝土结构技术规范》中，对钢管混凝土柱-钢梁节点建议采取以下连接形式：内隔板式节点、外环板式节点以及隔板贯通式节点。内隔板式节点构造简单、节省材料，但是由于内隔板的存在，给钢管内混凝土的浇筑带来了不便，隔板下方的混凝土密实度不易得到保证。外环板式节点构造较为复杂，占用空间较大、美观性较差，且节点用钢量较大。隔板贯通式节点承载力高、变形能力都较好，但施工复杂、用钢量大。以上三种节点形式均需在施工现场进行焊接。且焊缝工作量大，关键位置焊缝施工难度大焊接质量难以保证，因此上述节点不完全适用于装配式钢管混凝土结构的发展。与此同时，在设计跨度不等的框架结构时，当前通常在建筑整层采用截面高度相同的梁。这种方法虽然降低了设计和施工的难度，但存在以下问题：一方面造成了材料浪费；另一方面，此类设计中，部分柱在节点位置的承载力低于梁，因而使结构在地震作用下节点域易发生破坏形成柱铰机制，而使整体结构出现局部倒塌，不利于结构整体抗震性能的提升。因此，在保证结构体系安全的前提下，对于跨度较小的梁，可适当降低截面高度。近年来有研究表明，端板式穿芯螺栓钢管混凝土梁柱节点与其他节点形式相比，具有更好的抗震性能和变形能力，该类装配式节点现场无需进行焊接，施工方便快捷，施工质量容易得到保障。同时通过调整螺栓分布位置可满足钢管混凝土柱两侧布置不等高梁的需求。基于此，本技术提出了一种可用于装配式钢管混凝土结构的穿心螺栓式不等高梁-方钢管混凝土柱装配式节点构造及作法，该类节点可用于结构的梁柱连接处。该新型节点可通过调节螺栓开孔位置实现不同截面高度钢梁的安装，安装难度低、施工精度有较大提升。该节点具有构造简单、受力明确、抗震性能良好、施工便捷的优势，特别适用于钢管混凝土框架结构，在保证结构安全可靠的前提下，提高建筑结构的经济性和装配效率，为相关工业及民用建筑的产业化、装配化提供技术参考。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造及作法，以解决钢管混凝土结构梁柱连接节点耗钢量大、构造复杂、不利于装配化施工等问题。本技术采用的技术方案为一种穿心螺栓式不等高梁-方钢管混凝土柱装配式节点构造，该节点构造包括方钢管混凝土柱(1)、截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)、带三角肋板节点连接件(4)、穿芯高强螺栓(5)、连接高强螺栓(6)和钢梁上翼缘顶面栓钉(7)。带三角肋板节点连接件(4)是由翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)通过直角角焊缝焊接而成，翼缘连接板(8)、端板连接板(9)分别焊接在三角肋板(10)的两端。如图1所示。方钢管混凝土柱(1)通过穿芯高强螺栓(5)与带三角肋板节点连接件(4)螺栓连接；带三角肋板节点连接件(4)通过连接高强螺栓(6)与截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)螺栓连接；钢梁上翼缘顶面栓钉(7)焊接在截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)上作为抗剪键；翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)焊接形成带三角肋板节点连接件(4)。截面高度较低的工字钢梁(3)的截面高度为截面高度较高的工字钢梁(2)的50％～80％。截面高度较高的工字钢梁(2)的梁高依据具体结构设计确定，其高度为该梁设计跨度的1/10～1/15。所述的方钢管混凝土柱(1)中的钢管采用一次性热轧成型的无缝钢管，钢管截面为方形。钢管外径为300mm～600mm，壁厚为5mm～15mm，内填混凝土或再生混凝土，粗骨料粒径为5mm～25mm。所述的方钢管混凝土柱(1)具有以下优势：钢管混凝土构件在受力过程中，钢管可以有效地约束核心混凝土，从而延缓其受压时的纵向开裂；核心混凝土的存在可有效延缓或避免薄壁钢管过早的的发生局部屈曲。在实际工程中，钢管混凝土柱具有刚度大、承载力高、抗震性能好、抗火抗腐蚀性能好、施工方便等优点。当钢管内填再生混凝土时还具有绿色节能等优点。所述截面高度较高的工字钢梁(2)与截面高度较低的工字钢梁(3)是钢管混凝土结构中的主要承重构件，因结构跨度、荷载以及设计需求等因素影响，同一柱两侧所需梁高有所区别，受力较小的一侧梁高可适当降低，受较大荷载影响的一侧所需梁高较高，故出现了同一柱两侧梁高不同的需求。作为结构重要承重构件，其负责将楼板与墙体的荷载传递给柱，钢管混凝土结构中所使用的一般为热轧工字钢梁。为避免工字形截面钢梁端部因局部应力集中发生局部屈曲，可在带三角肋板节点连接件(4)的外侧设置厚度不小于工字形截面钢梁腹板厚度的加劲肋以提高端部刚度。由于翼缘连接板(8)与端板连接板(9)需焊接，焊缝位置会有凸起，在装配前需要将工字形截面钢梁的端部上下各打磨5mm-10mm三角形缺口，保证各螺栓孔精确对正。在工字形截面钢梁顶面均匀布置抗剪栓钉，准备安装装配式楼板。所述带三角肋板节点连接件(4)是该节点的关键部件，其主要作用是将梁端所受轴力、剪力以及弯矩向方钢管混凝土柱(1)传递。翼缘连接板(8)、端板连接板(9)为矩形钢板采用Q345级以上钢材，钢板厚度不小于截面高度较高的工字钢梁(2)与截面高度较低的工字钢梁(3)翼缘厚度，并在相应位置开螺栓孔。端板连接板(9)为矩形钢板，采用Q345级以上钢材，钢板厚度不小于方钢管混凝土柱(1)柱壁厚度。三角肋板(10)为三角形钢板采用Q345级以上钢材，钢板厚度不小于翼缘连接板(8)或端板连接板(9)厚度。在实际工程中翼缘连接板(8)承载高度较高的工字钢梁(2)与截面高度较低的工字钢梁(3)翼缘传来的轴力以及剪力，端板连接板(9)将翼缘连接板(8)传来的荷载通过穿芯高强螺栓(5)传递给方钢管混凝土柱(1)。三角肋板(10)是三角肋板节点连接件(4)的主要加强措施，焊接三角肋板(10)后可以有效地提高节点抗弯刚度、承载能力、耗能能力以及抗疲劳能力等。由于三角肋板节点连接件(4)在实际工况下处于复杂应力状态因此需将焊缝质量控制等级应为一级。所述穿芯高强螺栓(5)为长高强螺栓。穿芯高强螺栓(5)穿过柱两侧端板连接板(9)与方钢管混凝土柱(1)柱壁所开螺栓孔使用螺母对接拧紧。穿芯高强螺栓(5)强度等级应采用S10.9，螺栓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造，其特征在于：该节点构造包括方钢管混凝土柱(1)、截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)、带三角肋板节点连接件(4)、穿芯高强螺栓(5)、连接高强螺栓(6)和钢梁上翼缘顶面栓钉(7)；带三角肋板节点连接件(4)是由翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)通过直角角焊缝焊接而成，翼缘连接板(8)、端板连接板(9)分别焊接在三角肋板(10)的两端；/n方钢管混凝土柱(1)通过穿芯高强螺栓(5)与带三角肋板节点连接件(4)螺栓连接；带三角肋板节点连接件(4)通过连接高强螺栓(6)与截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)螺栓连接；钢梁上翼缘顶面栓钉(7)焊接在截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)上作为抗剪键；翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)焊接形成带三角肋板节点连接件(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造，其特征在于：该节点构造包括方钢管混凝土柱(1)、截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)、带三角肋板节点连接件(4)、穿芯高强螺栓(5)、连接高强螺栓(6)和钢梁上翼缘顶面栓钉(7)；带三角肋板节点连接件(4)是由翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)通过直角角焊缝焊接而成，翼缘连接板(8)、端板连接板(9)分别焊接在三角肋板(10)的两端；
方钢管混凝土柱(1)通过穿芯高强螺栓(5)与带三角肋板节点连接件(4)螺栓连接；带三角肋板节点连接件(4)通过连接高强螺栓(6)与截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)螺栓连接；钢梁上翼缘顶面栓钉(7)焊接在截面高度较高的工字钢梁(2)、截面高度较低的工字钢梁(3)上作为抗剪键；翼缘连接板(8)、端板连接板(9)及三角肋板(10)焊接形成带三角肋板节点连接件(4)。


2.根据权利要求1所述的一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造，其特征在于：截面高度较低的工字钢梁(3)的截面高度为截面高度较高的工字钢梁(2)的50％～80％；截面高度较高的工字钢梁(2)的梁高依据具体结构设计确定，其高度为；截面高度较高的工字钢梁(2)设计跨度的1/10～1/15。


3.根据权利要求1所述的一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造，其特征在于：所述的方钢管混凝土柱(1)中的钢管采用一次性热轧成型的无缝钢管，钢管截面为方形；钢管外径为300mm～600mm，壁厚为5mm～15mm，内填混凝土或再生混凝土，粗骨料粒径为5mm～25mm。


4.根据权利要求1所述的一种装配式穿心螺栓不等高梁-方钢管混凝土柱节点构造，其特征在于：所述截面高度较高的工字钢梁(2)与截面高度较低的工字钢梁(3)是钢管混凝土结构中的承重构件，在带三角肋板节点连接件(4)的外侧设置厚度不小于工字形截面钢梁腹板厚度的加劲肋以提高端部刚度；由于翼缘连接板(8)与端板连接板(9)需焊接，焊缝位置会有凸起，在装配前需要将工字形截面钢梁的端部上下各打磨5mm-10mm三角形缺口；在工字形截面钢梁顶面均匀布置抗剪栓钉，准备安装装配式楼板。


5.根据权利要求1所述的一种装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建伟，陈泽巧，杨兆源，阚文亮，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11