一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钢管混凝土柱‑H钢梁‑支撑‑π形组合式边柱底部节点，该节点主要由方钢管再生混凝土柱、H型钢梁、π形连接件、腹板连接板、高强螺栓、钢支撑、板凳筋以及预制再生混凝土局部楼板组成。本实用新型专利技术所述梁‑柱‑撑连接节点，对比现有技术，构造简单，施工便捷，传力路径明确，具有两道抗震防线。本实用新型专利技术创造性通过π形连接件将梁柱节点与钢支撑进行装配，并将装配式楼板局部通过板凳钢筋与节点连接形成整体，节点的抗弯、抗压能力及稳定性增强，保证了钢支撑与π形连接件连接的可靠性。该节点梁‑柱‑撑‑楼板连接牢固，整体性强，抗震性能优异，为装配式绿色住宅轻钢组合结构的工程设计提供了关键技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点
本技术涉及一种钢管混凝土柱-H型钢梁-钢支撑-π形连接件组合式边柱底部节点及作法，属于结构工程

技术介绍
随着我国住宅建设的不断发展，装配式抗震节能绿色住房建筑的研发成为国家建设的重大需求。节能环保、施工简便、抗震性能良好的装配式轻钢组合结构适应当前住宅建筑体系的主流发展方向，实现装配式轻钢组合结构工程应用的重点是开发新型轻钢框架及轻钢桁架梁柱连接节点及相应装配式构件。在多数装配式轻钢住宅中，建筑长宽比接近一。若参考传统钢结构厂房采用工字形截面柱，则会造成柱在两个抗震主轴方向的惯性矩差别过大，柱底存在失稳风险。因此采用传统工字型钢柱不仅会耗费大量钢材还会对结构的抗震性能造成十分不利的影响。方钢管再生混凝土柱作为一种组合结构构件，其两个主轴方向惯性矩相同，且在复杂应力状态下的工作性能的明显优于工字形截面柱。已有大量研究证明使用钢管混凝土柱可以有效降低柱截面面积，大大节省钢材用量，与此同时内填材料使用再生混凝土兼具环保优势。因此方钢管再生混凝土柱是装配式轻钢住宅承重构件的理想构造形式。由于装配式轻钢住宅所承担的竖向荷载较小，钢管混凝土柱截面尺寸基本可以控制在100mm～150mm。随着柱截面尺寸的减小，结构整体的抗侧力性能以及整体刚度需要一定的构造措施进行弥补，在柱间布置斜向支撑是一种提高结构整体抗震性能与抗侧刚度的高效措施。基于以上工程背景，设计一种力学性能可靠、便于装配、环保经济、绿色可持续的钢管混凝土柱-H型钢梁-斜向钢支撑的节点是亟待解决的问题。目前方钢管混凝土柱—钢梁节点连接的常见构造形式包括外环板式节点、内隔板式节点以及铸钢节点等，这些节点形式在轻钢住宅中的应用受到一定限制。上述节点主要适用于高层、大跨的建筑，其钢材耗费量大、设计复杂、装配难度高，不适用于荷载较小、装配化程度高的低、多层住宅房屋。更重要的是上述节点未能对斜向支撑以及预制楼板的装配提出良好的解决方式，尤其是轻钢住宅靠近基础位置的柱脚与底梁处节点需要更加易于装配施工且不影响保温、防水等构造施工的节点连接形式。基于此，本技术提出了一种钢管混凝土柱-H型钢梁-钢支撑-π形连接件组合式边柱底部节点及作法，该节点克服了传统节点抗震防线单一且梁柱节点处装配式楼板施工复杂的弊端，具有构造简单、受力明确、抗震性能良好、施工便捷的优势。同时通过系列构造措施创造性的实现了预制钢支撑以及预制楼板在基础柱脚部位梁柱节点的装配式连接。特别适用于低、多层轻钢框架结构住宅底部连接节点的应用，在保证结构安全可靠的前提下，提高轻钢住宅的经济性和装配效率，为住宅产业化、建筑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钢管混凝土柱-H型钢梁-钢支撑-π形连接件组合式边柱底部节点及作法，以解决轻钢框架住宅中轻钢框架底部梁柱节点及钢支撑连接部位受力不合理、耗钢量大、构造复杂、不利于装配化施工等问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种钢管混凝土柱-H型钢梁-钢支撑-π形连接件组合式边柱底部节点，该节点构造包括方钢管再生混凝土柱(1)、H型钢梁(2)、π形连接件(3)、腹板连接板(4)、30mm长高强螺栓(5)、楼板抗剪栓钉(6)、外侧角焊缝(10)、内侧角焊缝(11)、钢支撑(12)、70mm贯通高强螺栓(13)、板凳钢筋(14)、灌浆料托板(15)、预制再生混凝土楼板(16)以及楼板钢筋(17)。该节点各部件连接关系如下：π形连接件(3)由π形连接件上肢(7)以及π形连接件下肢(8)通过直角角焊缝焊接在中心开孔的矩形底板(9)上形成，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)上下对称，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)的侧部通过矩形底板(9)连接。π形连接件(3)通过外侧角焊缝(10)及内侧角焊缝(11)与方钢管再生混凝土柱(1)的侧面贴焊连接。H型钢梁(2)通过30mm长高强螺栓(5)与π形连接件(3)连接，楼板抗剪栓钉(6)等间距均匀焊接在H型钢梁(2)上翼缘顶面。腹板连接板(4)一段穿过矩形底板(9)中心矩形形孔与方钢管再生混凝土柱(1)通过双侧直角角焊缝进行焊接，另一端通过30mm长高强螺栓(5)与H型钢梁(2)梁端腹板位置连接。钢支撑(12)通过其下部开有螺栓孔的连接板与π形连接件上肢(7)通过30mm长高强螺栓(5)以及70mm贯通高强螺栓(13)连接在一起。板凳钢筋(14)一端通过70mm贯通高强螺栓(13)固定在π形连接件上肢(7)腹板位置，另一端延伸至预制再生混凝土楼板(16)中与楼板钢筋(17)绑扎在一起。预制再生混凝土楼板(16)通过抗剪螺栓预留孔以及灌浆料托板(15)处的预留孔与H型钢梁(2)进行装配，灌浆料托板(15)预埋在预制再生混凝土楼板(16)中。所述的方钢管再生混凝土柱(1)中的方钢管采用一次性热轧成型的无缝钢管，钢管截面为正方形。钢管外径为100mm～150mm，壁厚为4mm～8mm，内填再生混凝土，再生粗骨料粒径为5mm～20mm。所述的方钢管再生混凝土柱(1)具有以下优势：方钢管对内填再生混凝土具有约束作用，提高再生混凝土承载力的同时增强了混凝土的延性；内填再生混凝土限制钢管屈曲，可以有效避免钢管失稳破坏。在实际工程中，钢管混凝土柱具有刚度大、承载力高、抗火抗腐蚀性能好等优点。所述H型钢梁(2)是轻钢框架结构中的主要承重构件，其承担墙体、楼板荷载并将其传递给柱。轻钢框架中所使用的一般为热轧H型钢梁。为避免H型钢梁(2)端部因局部应力集中发生局部屈曲，在π形连接件(3)的π形连接件上肢(7)、π形连接件下肢(8)外侧设置厚度不小于H型钢梁(2)腹板厚度的加劲肋以提高端部刚度。由于π形连接件上肢(7)、π形连接件下肢(8)需要与矩形底板(8)焊接，焊缝位置会有凸起，在装配前需要将H型钢梁(2)的端部上下各打磨5mm三角形缺口，保证各螺栓孔精确对正。在H型钢梁(2)顶面均匀布置抗剪栓钉，准备用以装配式楼板的安装。所述π形连接件(3)是轻钢框架及轻钢桁架梁柱节点的关键部件，由π形连接件上肢(7)、π形连接件下肢(8)与中心开孔的矩形底板(9)构成。所述腹板连接板(4)为矩形钢板，其长度与π形连接件上肢(7)、π形连接件下肢(8)长度相同，宽度为中心开孔的矩形底板(9)矩形孔洞高度的0.8倍，厚度为H型钢梁(2)腹板厚度的1.0～1.2倍。腹板连接板(4)一侧通过两侧垂直角焊缝，透过中心开孔的矩形底板(9)矩形孔洞垂直焊接在方钢管再生混凝土柱(1)柱壁上。腹板连接板(4)通过高强螺栓与H型钢梁(2)腹板相连，形成节点抗震的第二道防线。试验证明，π形连接件(3)在地震作用下失效后腹板连接板(4)仍然可以为节点提供可靠的抗弯与抗剪承载力，因此可以有效防止轻钢框架由于梁柱节点失效造成的连续倒塌。腹板连接板(4)的宽度小于矩形底板(9)矩形孔洞的高度，从而可以避开内侧角焊缝(11)焊接在方钢管再生混凝土柱(1)柱壁上。腹板连接板(4)轴线偏离H型钢梁(2)弱轴轴线0.5倍腹板连接板(4)厚度与H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点，其特征在于：π形连接件(3)由π形连接件上肢(7)以及π形连接件下肢(8)通过直角角焊缝焊接在中心开孔的矩形底板(9)上形成，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)上下对称，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)的侧部通过矩形底板(9)连接；π形连接件(3)通过外侧角焊缝(10)及内侧角焊缝(11)与方钢管再生混凝土柱(1)的侧面贴焊连接；H型钢梁(2)通过30mm长高强螺栓(5)与π形连接件(3)连接，楼板抗剪栓钉(6)等间距均匀焊接在H型钢梁(2)上翼缘顶面；腹板连接板(4)一段穿过矩形底板(9)中心矩形形孔与方钢管再生混凝土柱(1)通过双侧直角角焊缝进行焊接，另一端通过30mm长高强螺栓(5)与H型钢梁(2)梁端腹板位置连接；钢支撑(12)通过其下部开有螺栓孔的连接板与π形连接件上肢(7)通过30mm长高强螺栓(5)以及70mm贯通高强螺栓(13)连接在一起；板凳钢筋(14)一端通过70mm贯通高强螺栓(13)固定在π形连接件上肢(7)腹板位置，另一端延伸至预制再生混凝土楼板(16)中与楼板钢筋(17)绑扎在一起；预制再生混凝土楼板(16)通过抗剪螺栓预留孔以及灌浆料托板(15)处的预留孔与H型钢梁(2)进行装配，灌浆料托板(15)预埋在预制再生混凝土楼板(16)中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点，其特征在于：π形连接件(3)由π形连接件上肢(7)以及π形连接件下肢(8)通过直角角焊缝焊接在中心开孔的矩形底板(9)上形成，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)上下对称，π形连接件上肢(7)和π形连接件下肢(8)的侧部通过矩形底板(9)连接；π形连接件(3)通过外侧角焊缝(10)及内侧角焊缝(11)与方钢管再生混凝土柱(1)的侧面贴焊连接；H型钢梁(2)通过30mm长高强螺栓(5)与π形连接件(3)连接，楼板抗剪栓钉(6)等间距均匀焊接在H型钢梁(2)上翼缘顶面；腹板连接板(4)一段穿过矩形底板(9)中心矩形形孔与方钢管再生混凝土柱(1)通过双侧直角角焊缝进行焊接，另一端通过30mm长高强螺栓(5)与H型钢梁(2)梁端腹板位置连接；钢支撑(12)通过其下部开有螺栓孔的连接板与π形连接件上肢(7)通过30mm长高强螺栓(5)以及70mm贯通高强螺栓(13)连接在一起；板凳钢筋(14)一端通过70mm贯通高强螺栓(13)固定在π形连接件上肢(7)腹板位置，另一端延伸至预制再生混凝土楼板(16)中与楼板钢筋(17)绑扎在一起；预制再生混凝土楼板(16)通过抗剪螺栓预留孔以及灌浆料托板(15)处的预留孔与H型钢梁(2)进行装配，灌浆料托板(15)预埋在预制再生混凝土楼板(16)中。


2.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点，其特征在于：所述的方钢管再生混凝土柱(1)中的方钢管采用一次性热轧成型的无缝钢管，钢管截面为正方形，内填再生混凝土。


3.根据权利要求1所述的一种钢管混凝土柱-H钢梁-支撑-π形组合式边柱底部节点，其特征在于：所述H型钢梁(2)为热轧钢。

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【专利技术属性】
技术研发人员：曹万林，杨兆源，董宏英，张奕慧，乔崎云，张建伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11