一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点制造技术

一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，包括外部具有混凝土保护层内部具有填充混凝土的钢管柱，所述钢管柱侧壁通过自锁式单向螺栓固定有位于混凝土保护层内的钢垫板；所述钢垫板外侧固定设置有钢梁；所述钢梁的顶面固定设置有楼板，钢梁的外部设置有超高韧性水泥基复合材料层。本实用新型专利技术旨在提供一种考虑钢管混凝土柱、钢梁、自锁式单向螺栓连接力学性能，施工方便，防火保护效果优异的钢管混凝土柱‑钢梁节点。

【技术实现步骤摘要】
一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点
本技术涉及工程建筑领域，尤其涉及一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点。
技术介绍
钢管混凝土结构能够共同工作的前提条件，是钢管和混凝土良好的粘结性能。以钢管混凝土柱承受轴向压力荷载为例，火灾情况下，钢管位于试件的最外侧，由于高温下钢材的热膨胀系数高于混凝土的热膨胀系数，如果钢管外部没有设置有效的防火保护措施，在钢管与混凝土的界面处会产生缝隙，使得钢管与混凝土不能有效的共同工作，钢管和混凝土各自承受压力荷载，而原本处于三项受力状态的钢管内的填充混凝土受到外部钢管的约束作用减弱，钢管内部填充混凝土可以承受的极限受压承载力降低，造成钢管混凝土柱的极限受压承载力降低。在火灾下，没有防火保护的钢管混凝土柱，其耐火极限一般不能达到规范规定的耐火极限要求，需要采用防火保护措施提高其耐火极限。型钢梁是钢-混凝土组合结构建筑或者钢结构建筑中普遍采用的梁构件，无防火保护的钢结构耐火极限只有15min左右。当温度大于200℃钢材出现蓝脆和徐变现象；在300～400℃时，钢材强度开始迅速下降，当温度达到400℃时，钢材的屈服强度将降至室温下强度的一半；当温度达到600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度。一般建筑火灾现场的温度可达到800～1000℃，在这样的高温下，钢结构构件强度会迅速降低，很快出现塑性变形，产生局部破坏，最终造成钢结构建筑物整体倒塌。与火灾中的其他建筑构件相比，建筑结构节点由于受到火灾影响，造成力学性能下降的程度更大。以框架结构为例：在发生火灾的区域内，板构件主要为发生火灾区域的下部空间的板面受火或者发生火灾区域的上部空间的板底受火，框架梁主要为发生火灾区域的上部空间的梁底面和梁侧面受火，框架柱可能为侧面的一面、两面、三面或者四面受火，如果有隔墙，隔墙主要为朝向发生火灾区域空间的一侧受火，而节点区域受到板、梁、柱，墙构件传递温度的共同作用，因此力学性能可能降幅更为严重。自锁式单向螺栓克服了传统螺栓不方便应用于钢管等闭合截面的缺点，可以单侧拧紧、布置灵活、施工方便、且用钢量相对较少。可以根据需要设计成半刚性节点或者刚性节点。但是应用于普通钢管混凝土柱的自锁式单向螺栓在受力时仍然容易导致钢管柱壁局部屈曲，采用自锁式单向螺栓外部增设混凝土保护层，外部混凝土层与内部钢管混凝土柱结构共同受力，不但可以有效降低受力时自锁式单向螺栓容易导致钢管柱壁局部屈曲的风险，同时作为自锁式单向螺栓的防火保护层可以有效提高自锁式单向螺栓的耐火性能。对于钢管混凝土柱-钢梁节点区，综合考虑力学性能、防火保护效果、施工的难易程度和经济性，采用单一的防火保护方式难以取得令人满意的防火保护效果。因此，现急需一种考虑钢管混凝土柱、钢梁、自锁式单向螺栓连接力学性能，施工方便，防火保护效果优异的钢管混凝土柱-钢梁节点。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种考虑钢管混凝土柱、钢梁、自锁式单向螺栓连接力学性能，施工方便，防火保护效果优异的钢管混凝土柱-钢梁节点。为达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，包括外部具有混凝土保护层内部具有填充混凝土的钢管柱，所述钢管柱侧壁通过自锁式单向螺栓固定有位于混凝土保护层内的钢垫板；所述钢垫板外侧固定设置有钢梁；所述钢梁的顶面固定设置有楼板，钢梁的外部设置有超高韧性水泥基复合材料层。进一步的，所述填充混凝土内设置有内钢筋笼，所述混凝土保护层的厚度≥5cm时，混凝土保护层内设置有外钢筋笼，内钢筋笼和外钢筋笼均由纵向钢筋和箍筋构成，纵向钢筋至少设置有四根。进一步的，所述超高韧性水泥基复合材料层的厚度≥2cm时，超高韧性水泥基复合材料层内设置有网格布。进一步的，所述网格布包括碳纤维网格布、玻璃纤维网格布或玄武岩纤维网格布。进一步的，所述钢管柱、内钢筋笼和外钢筋笼的截面均为圆形、方形、矩形、椭圆形、五边形或六边形其中的一种构成，所述钢管柱与内钢筋笼的截面形状相同，外钢筋笼与混凝土保护层的截面形状相同。进一步的，所述混凝土保护层的混凝土材料强度不宜超过40MPa，可为普通混凝土、钢筋混凝土或纤维混凝土；所述填充混凝土为普通混凝土、高强混凝土或纤维混凝土；所述纤维混凝土包括钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、碳纤维混凝土、玻璃纤维混凝土或玄武岩纤维混凝土。进一步的，所述钢梁由工字钢、槽钢、角钢、方钢或H型钢其中的一种构成。相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：1、本技术中的钢管柱外部采用混凝土材料作为防火保护，具有耐久性好，不易破坏，增强火灾下钢管柱的力学性能，具有防止受压时钢管管壁过早屈曲等优点，混凝土材料不但可以起到防火保护的作用，还可以与其内部的钢管混凝土柱共同受力，增强钢管混凝土柱的力学性能。钢管柱外的混凝土保护层亦可对自锁式单向螺栓进行防火保护，具有耐久性好，不易破坏，并且可以有效降低受力时自锁式单向螺栓容易导致钢管柱壁局部屈曲的风险。2、钢梁采用超高韧性水泥基复合材料进行防火保护，超高韧性水泥基复合材料与钢梁粘结牢固，且具有良好的变形能力和抗拉性能，即使钢梁在火灾中发生变形，超高韧性水泥基复合材料仍然能够对钢梁进行较好的防火保护，喷涂超高韧性水泥基复合材料施工方便，采用机械操作，保护效果离散型较小，超高韧性水泥基复合材料防火保护法的耐久性好。超高韧性水泥基复合材料与钢梁共同受力，增强了钢梁的承载力和刚度等力学性能。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为图1的俯视结构示意图；图3为本技术中钢梁的结构示意图；图4为本技术中钢筋笼的结构示意图；图5为本技术中圆形钢管柱和方形钢筋笼的结构示意图；图6为本技术中钢管柱和钢筋笼均为圆形的结构示意图。附图标记说明：1-钢管柱，2-填充混凝土，3-内钢筋笼，4-外钢筋笼，5-混凝土保护层，6-自锁式单向螺栓，7-钢垫板，8-钢梁，9-超高韧性水泥基复合材料层，10-网格布，11-箍筋，12-纵向钢筋，13-楼板。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。如图1至图4所示，一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，包括外部具有混凝土保护层5内部具有填充混凝土2的钢管柱1，所述钢管柱1侧壁通过自锁式单向螺6栓固定有位于混凝土保护层5内的钢垫板7；所述钢垫板7外侧固定设置有钢梁8；所述钢梁8的顶面固定设置有楼板13，钢梁8不接触楼板13的各端面均喷涂有超高韧性水泥基复合材料层9；所述填充混凝土2内设置有内钢筋笼3，所述混凝土保护层5的厚度≥5cm时，混凝土保护层5内设置有外钢筋笼4，内钢筋笼3和外钢筋笼4均由纵向钢筋12和箍筋11构成，纵向钢筋12至少设置有四根；所述超高韧性水泥基复合材料层9的厚度≥2cm时，超高韧性水泥基复合材料层9内设置有网格布10，所述网格布10包括碳纤维网格布、玻璃纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，包括外部具有混凝土保护层内部具有填充混凝土的钢管柱，其特征在于：所述钢管柱侧壁通过自锁式单向螺栓固定有位于混凝土保护层内的钢垫板；所述钢垫板外侧固定设置有钢梁；所述钢梁的顶面固定设置有楼板，钢梁的外部设置有超高韧性水泥基复合材料层。/n

【技术特征摘要】
1.一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，包括外部具有混凝土保护层内部具有填充混凝土的钢管柱，其特征在于：所述钢管柱侧壁通过自锁式单向螺栓固定有位于混凝土保护层内的钢垫板；所述钢垫板外侧固定设置有钢梁；所述钢梁的顶面固定设置有楼板，钢梁的外部设置有超高韧性水泥基复合材料层。


2.根据权利要求1所述的一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，其特征在于：所述填充混凝土内设置有内钢筋笼，所述混凝土保护层的厚度≥5cm时，混凝土保护层内设置有外钢筋笼，内钢筋笼和外钢筋笼均由纵向钢筋和箍筋构成，纵向钢筋至少设置有四根。


3.根据权利要求1所述的一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，其特征在于：所述超高韧性水泥基复合材料层的厚度≥2cm时，超高韧性水泥基复合材料层内设置有网格布。


4.根据权利要求3所述的一种可提高钢管混凝土柱防火效果的钢梁连接节点，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：项凯，潘雁翀，张崇祥，
申请(专利权)人：应急管理部天津消防研究所，
类型：新型
国别省市：天津;12