一种综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点制造技术

本发明专利技术公开一种综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点，包括钢管混凝土柱、位于钢管混凝土柱两侧的钢梁和连接于所述方形钢管混凝土柱与钢梁之间的梁柱连接构造，钢管混凝土柱与钢梁垂直布设；钢管混凝土柱包括方形钢管柱、一组开孔纵肋和核心混凝土结构；梁柱连接构造包括外环板和箱体板；钢梁与套焊在方形钢管柱上的外环板栓焊混合连接，梁柱节点内侧焊接箱体板柱并用钢筋连接，箱体板侧钢筋用高强螺母固定，钢梁腹板主体为波纹腹板设计，本发明专利技术设计合理、施工简便且力学性能好，能有效缓解钢管混凝土柱

【技术实现步骤摘要】
一种综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点


[0001]本专利技术属于建筑施工
，尤其是涉及一种综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点。

技术介绍

[0002]随着社会经济迅速发展，我国一二线城市土地资源高度紧张，中低层建筑已经不能满足城市的功能要求和人们日益增长的生活需求。因此，高层、超高层建筑在我国经济前列城市不断涌出，它们的战略地位很重要，所以其抗震、抗倒塌等性能也尤为关键。在框架结构中，梁柱连接节点是保证梁与柱协同工作并形成结构整体的关键部件，其受力性能直接影响到结构体系的刚度、稳定性和承载能力，在地震、爆炸等偶然荷载下，节点受到水平、竖向剪力和弯矩的共同作用，破坏后后果相当严重，甚至会导致整个建筑倒塌。
[0003]由于钢管混凝土柱具有承载力高、延性好和施工方便等显著特点，已被广泛应用于大跨结构、高层建筑等工程实践中。但是以往的钢管混凝土柱节点多是通过锚栓直接连接，存在连接不可靠，施工不方便等问题，它们制约着钢管混凝土节点在工程中的广泛应用。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中的不足，本专利技术计划提供一种构造简单、设计合理、施工简便的综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点，缓解现存节点的应力和变形集中问题，有效提高结构抗震和抗倒塌性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0006]一种装配式方钢管混凝土节点，包括方形钢管混凝土柱、连接在所述方形钢管混凝土柱外侧的钢梁和连接于所述方形钢管混凝土柱与钢梁之间的梁柱连接构造，所述的方形钢管混凝土柱呈竖向布置，所述钢梁呈水平布设；
[0007]所述方形钢管混凝土柱包括方形钢管柱、沿方形钢管柱长度方向布设在方形钢管混凝土柱内的开孔纵肋和填充于方形钢管柱内的核心混凝土结构，所述开孔纵肋与方形钢管柱内侧壁垂直布设焊接固定在方形钢管柱的内侧壁上，开孔纵肋浇筑于核心混凝土内，所述开孔纵肋在钢梁方向有4个沿方形钢管柱高度方向呈矩形四角分布的通孔，钢筋穿过通孔和方形钢管混凝土柱设置；
[0008]所述梁柱连接构造包括柱外环板、剪力板和箱体板；所述外环板包括上下翼缘和连接在上下翼缘之间的竖向连接板，所述外环板的上下翼缘与波纹腹板钢梁布设在同一平面且套焊在方形钢管柱外侧；外环板的上下翼缘分别与波纹腹板钢梁的上下翼缘焊接，剪力板通过螺栓连接外环板连接板和波纹腹板钢梁的腹板；所述箱体板内置于波纹腹板钢梁端部通过穿过方形钢管混凝土柱的钢筋和螺栓栓接固定在钢梁靠近方形钢管柱的两侧；
[0009]进一步，所述钢梁为波纹腹板钢梁，腹板主体为波纹腹板，波纹夹角为52
°
，波形尺寸为31
×
63
×
40，一段完整波长为188mm，波纹腹板厚度为3mm。
[0010]进一步，还包括连接方形钢管柱和钢梁下翼缘的腋板，所述腋板焊接在钢梁下翼缘端部和方形钢管柱之间。
[0011]进一步，所述腋板为三角钢板；两直角边各靠近在钢梁下翼缘和方形钢管柱侧焊接，所述腋板高度为钢梁高度的1/3，腋板水平边与斜边夹角为30
°
。
[0012]进一步，所述箱体板为开通孔的框架状钢箱，装配到钢梁腹板与柱连接位置；所述箱体板的数量是钢梁的2倍，每个钢梁腹板两侧分别固定一个箱体板；所述箱体板与钢梁腹板高度相同。
[0013]进一步，所述开孔纵肋的厚度不大于方形钢管柱的壁厚；所述开孔纵肋宽度d1为方形钢管柱的截面宽度d2除去壁厚的尺寸，所述通孔为圆形且其孔径d3＝0.3d1～0.7d1，相邻两个所述通孔之间的间距d4≥2d3。
[0014]进一步，所述方形钢管柱和开孔纵肋为焊接钢板、对接槽钢或冷弯钢管制成。
[0015]进一步，所述钢梁为H型钢或工字钢梁。
[0016]进一步，所述方形钢管柱的长度为钢梁的梁实体高度的2.5～3.5倍，方形钢管柱边长略小于梁高。
[0017]进一步，所述箱体板与形钢管混凝土柱及钢梁的接触面焊接在一起，所述螺栓为10.9级M16高强螺栓。
[0018]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0019]装配式节点包括方形钢管混凝土柱、连接在所述方形钢管混凝土柱外侧的钢梁，主要部件为预制构件，结构简单、设计合理且施工成本较低。
[0020]箱体板内置于钢梁内能有效减小对建筑使用空间的占用，作为该装配式节点的主要预制构件能有效缩短工时、工量等，由于开孔纵肋等直接参与节点传力，改善节点的传力途径，因此取消传统节点所带有的外隔板等可以减小对建筑使用空间的占用以及对建筑功能的限制。
[0021]传力合理，设置的开孔纵肋增强了方形钢管柱与核心混凝土之间的组合作用，具有加劲作用，改善了节点的传力路径；箱体板通过钢筋加固了钢梁与柱的连接，提高了整个钢管混凝土结构的整体性，使整体传力更加明确，改善了传力分布；腋板使力线过渡比较均匀，减小了次内力；剪力板处焊缝与螺栓的混合使用对简化连接节点，改善各自受力性能有一定的效果。结构轻盈且抗震与抗扭性能良好，使用方式灵活。
[0022]缓解节点应力和应变集中，开孔纵肋通过传递节点内部拉力剪力，能有效缓解节点处应力应变集中，防止钢管屈曲和焊缝拉裂；箱体板通过通拉钢筋固定作极大提高了承载力；腋板具有缓和过渡作用，减少了扭转应力和畸变应力；栓焊混合连接使构件承载力有所提高，虽产生焊接应力，但总体有所缓解；波纹腹板受力均匀，能避免平腹板产生的局部变形，承载力高，刚性高。
[0023]抗震抗倒塌性能优越，开孔纵肋的使用使结构受力更加合理；腋板能够提高截面的抗扭和抗弯刚度，在地震作用下，本专利技术具有较强的耗能能力，具有优越的抗震性能；箱体板的拉结固定和剪力板栓焊混合使得梁柱节点更加整体化，有效提高了结构的抗倒塌能力；波纹腹板设计结构自重较小，抗震性能提高显著。
[0024]施工方法步骤简单、设计合理且施工效率高、使用效果好，施工成型的该装配式节点结构构造简单、力学性能好且结构占用空间小，具有混凝土浇筑质量保证、节点传力明确
合理、应力集中得到缓解等优点，还具有优越的抗震抗倒塌性能，能有效解决现有梁柱节点施工质量不易保证、节点区域易发生应力集中、抗震抗倒塌性能较差等问题。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中节点的平面截面示意图
[0026]图2为图1的L
‑
L平面剖面图
[0027]图3为本专利技术中节点的俯视平面图
[0028]图4为本专利技术中节点的三维立体图
[0029]图5为图4的A
‑
A立体剖面图
[0030]图6为本专利技术边节点的平面截面示意图
[0031]图7为本专利技术边节点的三维立体图
[0032]图8为开孔纵肋的三维立体详图
[0033]图9为波纹腹板细部详图及立体效果图
[0034]图10为箱体板拉接钢筋的效果图
[0035]图11为腋板的效果图
[0036]图12为栓焊混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点，其特征在于：包括方形钢管混凝土柱(1)、连接在所述方形钢管混凝土柱(1)外侧的钢梁和连接于所述方形钢管混凝土柱(1)与钢梁之间的梁柱连接构造，所述的方形钢管混凝土柱(1)呈竖向布置，所述钢梁呈水平布设；所述方形钢管混凝土柱(1)包括方形钢管柱、沿方形钢管柱长度方向布设在方形钢管混凝土柱(1)内的开孔纵肋(3)和填充于方形钢管柱内的核心混凝土结构，所述开孔纵肋(3)与方形钢管柱内侧壁垂直布设焊接固定在方形钢管柱的内侧壁上，开孔纵肋(3)浇筑于核心混凝土内，所述开孔纵肋(3)在钢梁方向有4个沿方形钢管柱高度方向呈矩形四角分布的通孔(11)，钢筋(10)穿过通孔(11)和方形钢管混凝土柱(1)设置；所述梁柱连接构造包括柱外环板(4)、剪力板(5)和箱体板(7)；所述外环板(4)包括上下翼缘和连接在上下翼缘之间的竖向连接板，所述外环板(4)的上下翼缘与波纹腹板钢梁(2)布设在同一平面且套焊在方形钢管柱外侧；外环板(4)的上下翼缘分别与波纹腹板钢梁(2)的上下翼缘焊接，剪力板(5)通过螺栓(9)连接外环板连接板和波纹腹板钢梁(2)的腹板；所述箱体板(7)内置于波纹腹板钢梁(2)端部通过穿过方形钢管混凝土柱(1)的钢筋(10)和螺栓(9)栓接固定在钢梁靠近方形钢管柱的两侧。2.如权利要求1所述的综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点，其特征在于：所述钢梁为波纹腹板钢梁(2)，腹板主体为波纹腹板(8)，波纹夹角为52
°
，波形尺寸为31
×
63
×
40，一段完整波长为188mm，波纹腹板厚度为3mm。3.如权利要求2所述的综合提升抗震和抗倒塌的装配式方钢管混凝土节点，其特征在于：还包括连接方形钢管柱和钢梁下翼缘的腋板(6)，所述腋板(6)焊接在钢梁下翼缘端部和方形钢管柱之间。4.如权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景玄，张文华，王文琦，李汉军，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：