異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件，特別涉及一種鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)框架節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]異形柱目前在住宅、公寓、宿舍等建筑中應(yīng)用較多，異形柱與相鄰墻體齊平，使得建筑室內(nèi)空間規(guī)整，有利于家具擺放，提高室內(nèi)空間利用效率。但目前普遍應(yīng)用的異形鋼筋混凝土柱其抗震設(shè)計(jì)較為嚴(yán)格，最大使用高度和柱軸壓比等設(shè)計(jì)指標(biāo)遠(yuǎn)低于普通矩形鋼筋混凝土柱。其節(jié)點(diǎn)往往是異形柱框架的薄弱環(huán)節(jié)，是決定異形柱框架結(jié)構(gòu)體系力學(xué)性能優(yōu)劣的重要因素。采用異形鋼管混凝土柱及其框架節(jié)點(diǎn)能夠顯著改善異形柱框架結(jié)構(gòu)體系的抗震性能。但異形鋼管混凝土柱及其框架節(jié)點(diǎn)相對(duì)較高的用鋼量使其經(jīng)濟(jì)性能低于異形鋼筋混凝土柱框架結(jié)構(gòu)，同時(shí)柱及節(jié)點(diǎn)鋼板的局部屈曲不僅降低其自身承載力，而且降低對(duì)柱混凝土和節(jié)點(diǎn)混凝土的約束效應(yīng)，從而對(duì)異形鋼管混凝土柱框架結(jié)構(gòu)整體的承載力和延性產(chǎn)生不利影響。因此異形鋼管混凝土柱的發(fā)展和應(yīng)用，需要從控制用鋼量和提高材料利用效率兩方面入手，發(fā)揮其力學(xué)性能良好、施工方便、經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決異形鋼管混凝土柱及框架節(jié)點(diǎn)中鋼板局部屈曲的不利影響，并降低用鋼量以提高經(jīng)濟(jì)性能，本發(fā)明提供了一種異形鋼管混凝土柱一工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，包括異形鋼管、工字鋼、若干塊豎向肋板和若干根對(duì)拉鋼筋。
[0005]所述異形鋼管為:中空的T形鋼管、十字形鋼管或L形鋼管。鋼管內(nèi)部填充混凝土。所述異形鋼管的側(cè)面具有若干個(gè)柱肢。每一個(gè)柱肢的橫截面為矩形。所述柱肢與異形鋼管本體連接的左、右兩個(gè)側(cè)面，以及背向異形鋼管本體的立面均為平面。
[0006]在鋼管的陰角處和/或?qū)捄癖容^大的鋼板上開有若干個(gè)通孔。每一根對(duì)拉鋼筋均穿過兩個(gè)通孔。每一根對(duì)拉鋼筋的兩端被焊接在這些通孔的孔壁周圍。
[0007]所述工字鋼由翼緣和腹板組成。所述翼緣的寬度與異形鋼管的柱肢的立面的寬度相同。
[0008]所述工字鋼的一端與異形鋼管的柱肢的立面焊接。
[0009]所述豎向肋板分別與異形鋼管的柱肢側(cè)面和梁翼緣焊接。即所述豎向肋板連接異形鋼管的柱肢側(cè)壁和鋼梁翼緣。
[0010]值得說明的是，本發(fā)明的主要內(nèi)容是在由鋼板彎折的異形鋼管內(nèi)壁焊接對(duì)拉鋼筋加勁肋，形成十字形、T形和L形等形狀鋼管，再在框架節(jié)點(diǎn)部位將工字鋼梁與異形鋼管以固接的形式焊接，并設(shè)置豎向肋板以有效傳遞梁端彎矩，最后在異形鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成異形鋼管混凝土柱一工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
[0011]進(jìn)一步，對(duì)拉鋼筋設(shè)置在異形鋼管寬厚比較大處和陰角處。相鄰的對(duì)拉鋼筋的豎向間距取0.5-1.5倍的異形鋼管的柱肢寬度。異形鋼管材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼。對(duì)拉鋼筋采用HRB300熱軋光面鋼筋。
[0012]進(jìn)一步，鋼梁采用熱軋工字鋼或焊接工字鋼。
[0013]進(jìn)一步，豎向肋板采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制成。
[0014]本發(fā)明提出的異形鋼管混凝土柱一工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.可應(yīng)用于低層或多層框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的別墅、住宅、公寓、宿舍、辦公樓等形式建筑。改善普通方、矩形柱室內(nèi)柱楞外露的缺陷，改善室內(nèi)觀瞻，利于家居擺放，提尚室內(nèi)空間的利用效率。
[0016]2.能夠改善目前普遍應(yīng)用的混凝土異形柱抗震設(shè)計(jì)的嚴(yán)格限制，擴(kuò)大異形柱的應(yīng)用范圍。加勁鋼管和內(nèi)置混凝土良好的相互作用使其具有較高的承載力和較好的延性，提高異形柱的抗震性能，使其能夠應(yīng)用在抗震設(shè)防烈度較高的地區(qū)，或者應(yīng)用于高度更高的框架結(jié)構(gòu)和框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中。
[0017]3.異形鋼管采用較薄鋼板彎折而成，板件寬厚比較大，比普通鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件節(jié)省鋼材。對(duì)拉鋼筋加勁肋充分發(fā)揮鋼材受拉性能，焊接施工簡(jiǎn)便，能有效提高異形鋼管和混凝土的相互作用，提高約束效果。加勁異形鋼管能夠具有和更厚鋼管相當(dāng)?shù)某休d力等力學(xué)性能，材料利用效率更高，具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]4.框架節(jié)點(diǎn)區(qū)的豎向肋板能夠?qū)摿阂砭壍睦τ行鬟f給柱鋼管腹板，能有效減輕鋼梁翼緣板拉力對(duì)柱鋼管翼緣板的不利影響。同時(shí)相對(duì)于傳統(tǒng)的外環(huán)節(jié)點(diǎn)形式，豎向肋板幾乎不占用室內(nèi)空間，有利于室內(nèi)空間的靈活應(yīng)用。本發(fā)明的框架節(jié)點(diǎn)形式傳力明確合理，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工快捷方便，經(jīng)濟(jì)合理。
[0019]5.改善普通鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗火性能。普通鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下承載力迅速降低，整個(gè)結(jié)構(gòu)有可能垮塌。異形鋼管內(nèi)部澆筑混凝土后，混凝土能夠吸收火災(zāi)熱量，延緩鋼管溫度的上升；在鋼管達(dá)到耐火極限且承載力下降較多后，內(nèi)部混凝土能夠繼續(xù)承擔(dān)荷載，延緩結(jié)構(gòu)垮塌，為人員疏散預(yù)留更多時(shí)間?；炷羶?nèi)部可適當(dāng)配置受力鋼筋，在火災(zāi)下起到鋼筋混凝土的作用。
【附圖說明】
[0020]圖1是異形鋼管混凝土柱的截面圖及其組成方式示意圖。
[0021]圖2是異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0022]圖3是圖2的A-A截面圖。
[0023]圖4是圖2的B-B截面圖。
[0024]圖中:異形鋼管1、T形鋼管101、十字形鋼管102、L形鋼管103、對(duì)拉鋼筋4、通孔5、翼緣6、腹板7、焊縫8、焊縫9、豎向肋板10、焊縫11、焊縫12、混凝土 13。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0026]一種異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，包括異形鋼管1、工字鋼、若干塊豎向肋板10和若干根對(duì)拉鋼筋4。
[0027]異形鋼管I均可由薄壁鋼板彎折并焊接而成。參見圖1的(a)部分，所述異形鋼管I為中空的T形鋼管。
[0028]所述異形鋼管I的側(cè)面具有若干個(gè)柱肢。每一個(gè)柱肢的橫截面為矩形。所述柱肢與異形鋼管I本體連接的左、右兩個(gè)側(cè)面，以及背向異形鋼管I本體的立面均為平面。
[0029]在異形鋼管寬厚比較大的鋼板上和鋼管陰角處焊接對(duì)拉鋼筋加勁肋4。即每一個(gè)柱肢的左、右側(cè)面上具有若干個(gè)通孔5。每一根對(duì)拉鋼筋4均穿過兩個(gè)通孔5。每一根對(duì)拉鋼筋4的兩端被焊接在這些通孔的孔壁周圍。實(shí)施例中，鋼筋加勁肋在加勁截面內(nèi)布置4個(gè)，沿柱高方向間距為0.5-1.5倍柱肢厚度。鋼筋加勁肋采用熱軋光面鋼筋，在預(yù)焊接部位的鋼板處鉆孔5，孔徑大于鋼筋直徑l-2mm。將光面鋼筋截成若干段，每段長(zhǎng)度略大于其兩端孔距。鋼筋穿過孔后，兩端各伸出孔外5mm左右，并采用圍焊縫焊接在鋼板上。
[0030]所述工字鋼由翼緣6和腹板7組成。所述翼緣6的寬度與異形鋼管I的柱肢的寬度相同。
[0031]所述工字鋼的一端與異形鋼管I的柱肢的立面焊接。
[0032]所述豎向肋板10連接異形鋼管I的側(cè)壁和鋼梁翼緣6。實(shí)施例中，豎向肋板10具有多塊，與翼緣6和異形鋼管I的側(cè)壁焊接在一起。其中翼緣處焊縫8傳遞鋼梁彎矩，腹板處焊縫9傳遞鋼梁剪力。為了改善鋼梁翼緣6傳遞拉力的能力，在每個(gè)翼緣與異形鋼管柱肢連接處設(shè)置了豎向肋板10。豎向肋板10靠近鋼梁端內(nèi)側(cè)與鋼梁翼緣6邊緣通過角焊縫11連接，豎向肋板與異形鋼管柱肢通過圍焊縫12連接。最后在異形鋼管內(nèi)澆筑混凝土，形成異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
[0033]本實(shí)施例的構(gòu)件加工方案為:先根據(jù)異形鋼管I截面形式和尺寸確定鋼管焊接部位，將鋼板切割成固定尺寸并彎折，將幾部分彎折鋼板焊接成異形鋼管I。再根據(jù)加勁肋設(shè)置部位在鋼管I上鉆孔，將對(duì)拉鋼筋加勁肋焊接在鋼管上。將工字鋼梁翼緣6與腹板7與柱肢端板采用角焊縫焊接，將豎向肋板10靠近鋼梁端內(nèi)側(cè)與鋼梁翼緣邊緣通過角焊縫連接，豎向肋板10與異形鋼管I柱肢通過圍焊縫連接。最后澆筑混凝土 13形成異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，其特征在于:包括異形鋼管(1)、工字鋼、若干塊豎向肋板(10)和若干根對(duì)拉鋼筋(4); 所述異形鋼管(I)的側(cè)面具有若干個(gè)柱肢；每一個(gè)柱肢的橫截面為矩形；所述柱肢與異形鋼管(I)本體連接的左、右兩個(gè)側(cè)面，以及背向異形鋼管(I)本體的立面均為平面； 在鋼管的陰角處和/或?qū)捄癖容^大的鋼板上開有若干個(gè)通孔(5);每一根對(duì)拉鋼筋(4)均穿過兩個(gè)通孔(5);每一根對(duì)拉鋼筋(4)的兩端被焊接在這些通孔的孔壁周圍； 所述工字鋼由翼緣(6)和腹板(7)組成；所述翼緣￠)的寬度與異形鋼管(I)的柱肢的立面寬度相同； 所述工字鋼的一端與異形鋼管(I)的柱肢的立面焊接； 所述豎向肋板(10)分別與異形鋼管(I)的柱肢側(cè)面和梁翼緣(6)焊接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述異形鋼管(I)為中空的T形鋼管(101)、十字形鋼管(102)或L形鋼管(103);鋼管內(nèi)部填充混凝土(13)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，其特征在于:對(duì)拉鋼筋(4)設(shè)置在異形鋼管(I)寬厚比較大的鋼板處和陰角處； 相鄰的對(duì)拉鋼筋(4)的豎向間距取0.5-1.5倍的異形鋼管(I)的柱肢寬度； 異形鋼管(I)材料為Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼；對(duì)拉鋼筋(4)采用HRB300熱軋光面鋼筋。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，其特征在于:鋼梁采用熱軋工字鋼或焊接工字鋼。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，其特征在于:豎向肋板(10)采用Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼或Q345低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。為了解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土異形柱框架節(jié)點(diǎn)抗震性能較差而抗震設(shè)計(jì)要求較嚴(yán)的現(xiàn)狀，提高異形柱結(jié)構(gòu)房屋最大使用高度和柱軸壓比等設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)而推廣異形柱結(jié)構(gòu)在高設(shè)防烈度地區(qū)使用，本發(fā)明提出了一種異形鋼管混凝土柱-工字形鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。為了降低異形鋼管混凝土柱及其框架節(jié)點(diǎn)相對(duì)較高的用鋼量，同時(shí)解決柱鋼管及節(jié)點(diǎn)鋼板的局部屈曲問題，本發(fā)明在異形鋼管內(nèi)部設(shè)置對(duì)拉鋼筋加勁肋，在梁柱連接部位設(shè)置豎向肋板的構(gòu)造措施，提高異形鋼管對(duì)混凝土的約束效應(yīng)，進(jìn)而提高異形鋼管混凝土的承載力，同時(shí)提高節(jié)點(diǎn)傳遞梁柱內(nèi)力的能力，進(jìn)而改善異形柱框架節(jié)點(diǎn)的抗震能力。
【IPC分類】E04C3/34, E04B1/58
【公開號(hào)】CN104912206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510288317
【發(fā)明人】楊遠(yuǎn)龍, 劉界鵬, 周緒紅, 徐創(chuàng)澤, 劉景琛
【申請(qǐng)人】重慶大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年5月29日