專利名稱：鋼管高強混凝土柱節(jié)點及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于梁柱連接的鋼管高強混凝土柱節(jié)點及其制造方法，屬建筑方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。
鋼管混凝土是一種具有承載力高、塑性和韌性好、節(jié)省造價、方便施工等特點的新型組合結(jié)構(gòu)材料，已在工業(yè)和民用建筑等工程中應(yīng)用多年，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。鋼管高強混凝土則是利用鋼板卷制而成的鋼管與內(nèi)填的C60以上高強混凝土聯(lián)合共同工作的構(gòu)件，它的破壞狀態(tài)和工作機理與鋼管普通混凝土相似，但其強度得到較大提高，彈性工作范圍增大，在地震區(qū)完全可以滿足結(jié)構(gòu)的延性要求，是應(yīng)用在高層建筑中的一種經(jīng)濟有效的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)我國現(xiàn)有條件，在高層建筑中采用鋼管混凝土柱時，常需和現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁相連，并做成剛性連接，以組成剛架體系，連接方式就是通過節(jié)點進行連接。在抗震區(qū)設(shè)計延性剛架時，保證節(jié)點區(qū)的承載力，使之不過早破壞十分重要，因為節(jié)點區(qū)破壞或者變形過大，梁、柱構(gòu)件就不再能形成抗側(cè)力的剛架結(jié)構(gòu)了。鋼管混凝土梁柱節(jié)點的建造，更是直接影響到施工的難易和工程進度，因而成為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但是現(xiàn)行鋼管混凝土柱的節(jié)點構(gòu)造復(fù)雜，傳力不甚明確，國內(nèi)至今還未有一套完整的計算理論，人們對鋼管混凝土柱節(jié)點制造型式的評價主要是通過試驗分析獲得的。我國現(xiàn)行《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》只提供了幾種鋼管混凝土柱節(jié)點的制造型式(1)梁端局部加寬的單梁節(jié)點、(2)連續(xù)雙梁節(jié)點、(3)鋼加強環(huán)式節(jié)點，并沒有詳細(xì)闡述各種制造型式的應(yīng)用特點及優(yōu)缺點，而且沒有給出明確的節(jié)點制造方法。其中鋼加強環(huán)式節(jié)點是《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》所推薦的節(jié)點形式之一，至今為止，這種類型的節(jié)點在實際工程中應(yīng)用得較多，它采用鋼加強環(huán)與鋼梁上下翼板焊接或與混凝土梁縱筋焊接的構(gòu)造形式來實現(xiàn)。鋼加強環(huán)式節(jié)點整體性好、傳力明確、安全可靠，但加強環(huán)板和肋板均需在施工現(xiàn)場與鋼管壁焊接成整體，現(xiàn)場焊接工作量非常大，施工不甚方便，而且焊接質(zhì)量不易保證。
本發(fā)明的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有鋼加強環(huán)式節(jié)點存在的現(xiàn)場焊接工作量非常大，施工不甚方便，焊接質(zhì)量不易保證的缺點和問題，研究設(shè)計一種受力合理、可靠性好、施工方便、焊接質(zhì)量容易控制的鋼管高強混凝土柱節(jié)點。
本發(fā)明的另一目的是為了克服和解決現(xiàn)有鋼加強環(huán)式節(jié)點的制造方法存在的現(xiàn)場焊接工作量大，施工不甚方便，焊接質(zhì)量不易保證的缺點和問題，提供一種施工方便、焊接質(zhì)量容易控制的鋼管高強混凝土柱節(jié)點的制造方法。
本發(fā)明是通過下述結(jié)構(gòu)及方法技術(shù)方案來實現(xiàn)的本鋼管高強混凝土柱節(jié)點由柱身段與節(jié)點段兩部分組成，其中節(jié)點段包括節(jié)點段鋼管、拉環(huán)、壓環(huán)和穿心腹板，柱身段包括柱身段鋼管和法蘭環(huán)；其相互位置及連接關(guān)系為節(jié)點段的拉環(huán)與壓環(huán)分別焊接在節(jié)點段鋼管的上下端面，穿心腹板通過節(jié)點段鋼管的中心并與節(jié)點段鋼管焊接在一起，柱身段的法蘭環(huán)焊接在柱身段鋼管的端面，連接時將節(jié)點段的拉環(huán)端面與壓環(huán)端面分別與柱身段的法蘭環(huán)端面相對貼合，并通過高強螺栓將節(jié)點段與柱身段連接起來。
本鋼管高強混凝土柱節(jié)點的制造方法為1、用鋼板卷制兩段長度分別為h1和h2的鋼管，鋼管最好為螺旋卷管，其中h1為(節(jié)點段混凝土梁梁高h(yuǎn)b-上下兩保護層厚度)和h2為(樓層高h(yuǎn)-h1)；按設(shè)計要求用鋼板制作拉環(huán)、壓環(huán)和法蘭環(huán)，并將法蘭環(huán)和拉環(huán)、壓環(huán)疊在一起鉆螺栓孔；按設(shè)計要求用鋼板制作穿心腹板；2、將穿心腹板通過鋼管并與鋼管焊接；將拉環(huán)、壓環(huán)與鋼管、穿心腹板焊接成節(jié)點段；將法蘭環(huán)與鋼管焊接成柱身段；3、施工時將節(jié)點段與柱身段用高強螺栓連接起來。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點和有益效果(1)本鋼管高強混凝土柱節(jié)點的柱身段和節(jié)點段可在工廠預(yù)制，節(jié)點各部分鋼構(gòu)件之間的焊接工作均可在工廠完成，在施工現(xiàn)場只需進行高強螺栓安裝和梁端鋼筋焊接兩道工序，這樣不但容易保證焊縫質(zhì)量，而且大大提高了現(xiàn)場施工速度；(2)本節(jié)點不但能承載各種可能不利組合荷載的靜力作用，且能承載反復(fù)的地震荷載，滿足強柱弱梁、節(jié)點更強的抗震要求；(3)框架梁端的剪力和端彎矩能通過節(jié)點傳遞給相交的桿件(梁、柱)上，同時柱端剪力和彎矩也能通過節(jié)點傳遞給相交桿件，這樣可使從梁端傳來的載荷對鋼管壁應(yīng)力狀態(tài)的影響較??；(4)穿心腹板的頂、底部都各墊有環(huán)板，當(dāng)腹板承受梁端剪力時，由腹板底部傳給鋼管壁的局部壓力，可通過這兩層環(huán)板擴散到較大的區(qū)域，因此鋼管壁不容易發(fā)生局部壓屈；同樣道理，腹板受彎轉(zhuǎn)動時，對鋼管壁局部的影響也會減小很多；(5)當(dāng)鋼管柱的管徑較大時，穿心構(gòu)件不會對管內(nèi)混凝土的澆筑造成影響；(6)轉(zhuǎn)動變形協(xié)調(diào)節(jié)點與相交于該節(jié)點的桿端的轉(zhuǎn)動變形一致。
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明鋼管高強混凝土柱節(jié)點及其制造方法說明如下

圖1為“十”字型鋼管高強混凝土柱節(jié)點的立體圖；圖2為“一”字型鋼管高強混凝土柱節(jié)點的立體圖；圖3為鋼管高強混凝土柱節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為法蘭環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為“十”字型拉環(huán)、壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為“一”字型拉環(huán)、壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。各圖中1和7為柱身段鋼管、2和8為法蘭環(huán)、3和9為拉環(huán)、4和11為穿心腹板、5和12為壓環(huán)、6和10為節(jié)點段鋼管。
本發(fā)明的實施例1如下按圖1所示用鋼板卷制兩段長度分別為h1(節(jié)點段混凝土梁梁高h(yuǎn)b-上下兩保護層厚度)和h2(樓層高h(yuǎn)-h1)的節(jié)點段鋼管6和柱身段鋼管1；按圖4和圖5所示在一塊鋼板上開出法蘭環(huán)2、拉環(huán)3、壓環(huán)5，并將法蘭環(huán)2分別和拉環(huán)3、壓環(huán)5疊在一起鉆出如圖4和圖5所示的螺栓孔；按圖1所示用鋼板制作“十”字形穿心腹板4；將節(jié)點段鋼管6如圖1所示剖開四邊；將節(jié)點段鋼管6與“十”字形穿心腹板4焊接；將拉環(huán)3、壓環(huán)5分別與節(jié)點段鋼管6和“十”字形穿心腹板4焊接構(gòu)成節(jié)點段；將法蘭環(huán)2與柱身段鋼管1焊接構(gòu)成柱身段；施工時將節(jié)點段與柱身段用高強螺栓連接起來。
本發(fā)明的實施例2如下按圖2所示用螺旋卷管制作兩段長度分別為h1(節(jié)點段混凝土梁梁高h(yuǎn)b-上下兩保護層厚度)和h2(樓層高h(yuǎn)-h1)的節(jié)點段鋼管10和柱身段鋼管7；按圖6和圖4所示在一塊鋼板上開出拉環(huán)9、壓環(huán)12和法蘭環(huán)8，并將法蘭環(huán)8分別和拉環(huán)9、壓環(huán)12疊在一起鉆出如圖4和圖6所示的螺栓孔；按圖2所示用鋼板制作“一”字形穿心腹板11；將節(jié)點段鋼管10如圖2所示剖開兩邊；將節(jié)點段鋼管10與“一”字形穿心腹板11焊接；將拉環(huán)9、壓環(huán)12分別與節(jié)點段鋼管10和“一”字形穿心腹板11焊接構(gòu)成節(jié)點段；將法蘭環(huán)8與柱身段鋼管7焊接構(gòu)成柱身段；施工時將節(jié)點段與柱身段用高強螺栓連接起來。
權(quán)利要求
1.一種鋼管高強混凝土柱節(jié)點，其特征在于它由柱身段與節(jié)點段兩部分組成，其中節(jié)點段包括節(jié)點段鋼管、拉環(huán)、壓環(huán)和穿心腹板，柱身段包括柱身段鋼管和法蘭環(huán)；其相互位置及連接關(guān)系為節(jié)點段的拉環(huán)與壓環(huán)分別焊接在節(jié)點段鋼管的上下端面，穿心腹板通過節(jié)點段鋼管的中心并與節(jié)點段鋼管焊接在一起，柱身段的法蘭環(huán)焊接在柱身段鋼管的端面，連接時將節(jié)點段的拉環(huán)端面與壓環(huán)端面分別與柱身段的法蘭環(huán)端面相對貼合，并通過高強螺栓將節(jié)點段與柱身段連接起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管高強混凝土柱節(jié)點，其特征在于所述的鋼管為螺旋卷管。
3.一種鋼管高強混凝土柱節(jié)點的制造方法，其特征在于1、用鋼板卷制兩段長度分別為h1和h2的鋼管，其中h1為(節(jié)點段混凝土梁梁高h(yuǎn)b-上下兩保護層厚度)和h2為(樓層高h(yuǎn)-h1)；按設(shè)計要求用鋼板制作拉環(huán)、壓環(huán)和法蘭環(huán)，并將法蘭環(huán)和拉環(huán)、壓環(huán)疊在一起鉆螺栓孔；按設(shè)計要求用鋼板制作穿心腹板；2、將穿心腹板通過鋼管并與鋼管焊接；將拉環(huán)、壓環(huán)與鋼管、穿心腹板焊接成節(jié)點段；將法蘭環(huán)與鋼管焊接成柱身段；3、施工時將節(jié)點段與柱身段用高強螺栓連接起來。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼管高強混凝土柱節(jié)點的制造方法，其特征在于所述的鋼管為螺旋卷管。
全文摘要
本發(fā)明是鋼管高強混凝土柱節(jié)點及其制造方法。鋼管高強混凝土柱節(jié)點由柱身段與節(jié)點段兩部分組成;鋼管高強混凝土柱節(jié)點的制造方法是節(jié)點段由節(jié)點段鋼管、拉環(huán)、壓環(huán)和穿心腹板焊接構(gòu)成,柱身段由柱身段鋼管和法蘭環(huán)焊接構(gòu)成;安裝時節(jié)點段的拉環(huán)端面與壓環(huán)端面分別與柱身段的法蘭環(huán)端面相對貼合,并通過高強螺栓將節(jié)點段與柱身段連接起來。本鋼管高強混凝土柱節(jié)點受力合理、傳力明確、可靠性好、施工方便、焊接質(zhì)量容易控制。
文檔編號E04B1/19GK1242458SQ99116170
公開日2000年1月26日 申請日期1999年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月6日
發(fā)明者梁啟智, 駱偉, 張力, 張耀華, 徐彬, 張正先 申請人:華南理工大學(xué)