一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿及其連接施工方法技術

一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，包括上/下翼緣板及垂直連接在兩者之間的腹板，上翼緣板和下翼緣板結構相同、包括N段翼緣板和N?1段過渡段，相鄰兩段翼緣板之間通過過渡段連接，從而構成折線形的多層結構：翼緣板的標高依次逐段層降低，寬度逐層減小，相鄰兩層翼緣板之間的高度差為2d，d為鋼筋直徑；該變截面折線形鋼牛腿施工方法包括下述步驟：S1：變截面折線形鋼牛腿深化設計；S2：在加工廠分段制作鋼牛腿；S3：鋼管柱、鋼牛腿現場安裝焊接；S4：模擬試驗、鋼筋焊接、綁扎；S5：混凝土澆筑與養護。用該變截面折線形鋼牛腿連接鋼管混凝土柱與混凝土梁的施工方法，操作簡便，能施工過程質量可控、可提高了結構的安全性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種建筑結構及施工方法，特別是一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿及其施工方法。
技術介紹
鋼筋混凝土梁（RC梁）—鋼管混凝土柱組合結構梁柱節點也稱節點核心區，由于該區域的應力復雜、集中，它的破壞能夠導致整個結構系統的倒毀，因此梁柱節點的設計也是這種組合結構的重點；由于鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱連接涉及到兩種不同結構間的連接，其節點構造處理一直存在很大的技術難題：梁筋、柱筋、牛腿、加勁板等交錯匯集，節點鋼筋綁扎焊接、混凝土澆筑等施工空間狹窄，造成鋼筋錨固質量、混凝土澆筑密實度均難以控制，嚴重影響結構安全。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿及其連接施工方法，以克服已有技術所存在的上述不足。本專利技術采取的技術方案是：一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，包括上翼緣板和下翼緣板，以及垂直連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板，腹板位于上翼緣板和下翼緣板長度方向的中線上；所述上翼緣板和下翼緣板結構相同、包括N段翼緣板和N-1段過渡段，N的取值為2或3，相鄰的兩段翼緣板之間通過傾斜的過渡段連接，從而構成折線形的兩層或三層結構：第一段即第一層通過過渡段與第二段即第二層連接，第二段即第二層通過過渡段與第三段即第三層連接；翼緣板的標高依次逐段層降低，寬度逐層減小，相鄰兩層翼緣板之間的高度差為2d，連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板的上邊形狀與上翼緣板的折線形對應，腹板的下邊形狀與下翼緣板的折線形對應；上述d為擬焊接的梁鋼筋的直徑。其進一步的技術方案是：所述上翼緣板底面、下翼緣板上面以及腹板的左右兩側面分別設置抗剪栓釘,抗剪栓釘的規格為Ф19@200、雙向，長度L=100mm。更進一步：所述上翼緣板以及下翼緣板沿長度方向分別設有2排透氣孔，透氣孔孔徑為25mm，透氣孔孔洞之間的間隔為150～200mm。其另一技術方案是：一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿的連接施工方法，其特征在于：該方法是利用上述的一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿連接鋼管混凝土柱與混凝土梁的施工方法，包括下述步驟：S1：變截面折線形鋼牛腿深化設計根據梁縱筋圖紙，利用AutoCAD、探索者TSSD、TeklaStructures和Revit軟件二維、三維相結合對設計圖紙按照1:1放樣、建模；對鋼筋進行優化排布，設置相應的變截面折線形鋼牛腿，鋼牛腿尺寸：S11：根據鋼筋排數N決定上翼緣板和下翼緣板彎折次數以及過渡段的放坡坡度鋼筋排數為N，則上翼緣板和下翼緣板彎折次數為N-1，如N為2，則折次數為1，如如N為3，則折次數為2；過渡段的放坡坡度為2d/180=2×28/180=0.31=31%；S12：設計每一段、即每一層上翼緣板和下翼緣板的長度和寬度長度控制原則：每層的翼緣板的長度大于梁鋼筋的搭接長度：當連接的梁鋼筋為HPB300鋼筋時，每層翼緣板長度為L>4d，當連接的梁鋼筋為其他牌號鋼筋時，每層翼緣板長度L>5d；寬度控制原則：翼緣板的寬度小于鋼筋混凝土梁的寬度并逐層減小；翼緣板外邊緣距離梁邊的距離以保證混凝土粗骨料下落空間、振動棒放置空間以及梁筋的保護層厚度為原則；上述d為連接的梁鋼筋直徑；S2：變截面折線形鋼牛腿加工制作在加工廠分段制作鋼牛腿：S21：用于焊接第一排混凝土梁鋼筋的第一段上翼緣板和下翼緣板以及連接在該段上翼緣板與下翼緣板之間的腹板隨鋼管柱一起加工制作，從而構成連接在鋼管柱環板上的第一個工字形鋼牛腿段；S22：用于焊接第二排混凝土梁鋼筋的第二段上翼緣板和下翼緣板前端分別連接在上/下第一過渡段后端，同時焊接上/下翼緣板、上/下第一過渡段之間的腹板，從而構成待連接的第二個工字形鋼牛腿段；S23：如N為3時，在第二段上/下翼緣板后端通過上/下第二過渡段分別連接用于焊接第三排混凝土梁鋼筋的第三段上/下翼緣板，同時焊接上/下第二過渡段、第三段上/下翼緣板之間的腹板；S24：在鋼牛腿上/下翼緣板和上/下過渡段上沿長度方向等距離開設兩排透氣孔，透氣孔孔徑為25mm，透氣孔孔洞之間的間隔為150～200mm；S3：鋼管柱、鋼牛腿現場安裝焊接S31：將已加工制作好的鋼牛腿運至施工現場，第一個工字形鋼牛腿段隨鋼柱在施工現場一起安裝到位；S32：利用一塊20mm厚200mm寬鋼板作為定位組裝板，采用雙排8Φ22.0螺栓將第二個工字形鋼牛腿段的腹板與第一個工字形鋼牛腿段的腹板臨時連接固定，檢查校核牛腿標高，再采用V形全熔透焊依次將第一個工字形鋼牛腿段的上翼緣板與第二個工字形鋼牛腿段的上翼緣板焊接，然后將第一個工字形鋼牛腿段的下翼緣板與第二個工字形鋼牛腿段的下翼緣板焊接；最后卸下定位組裝板，將第一個工字形鋼牛腿段的腹板與第二個工字形鋼牛腿段的腹板焊接；S33：在上翼緣板底面、下翼緣板上面以及腹板的左右兩側面分別焊接抗剪栓釘；抗剪栓釘的規格為Ф19@200，長度L=100mm；S4：模擬試驗、鋼筋焊接、綁扎S41：模擬鋼筋焊接于鋼板上的施焊工況，制作工藝性試驗的試件，進行拉伸試驗，試驗合格后，進行下一步焊接工作；S42：嚴格按照深化后的施工圖紙有序進行鋼筋焊接作業，從最底層開始逐層焊接，先依次焊接下翼緣板的N排混凝土梁鋼筋、N-1排混凝土梁鋼筋、直至第一排混凝土梁鋼筋，再依次焊接上翼緣板的第N排混凝土梁鋼筋、N-1排混凝土梁鋼筋、直至第一排混凝土梁鋼筋，檢查主筋焊接合格后再綁扎箍筋；S43：為防止出現素混凝土過厚開裂，在變標高處鋼牛腿底部沿梁縱向設Ф4@150加強鋼筋，同梁箍筋一起組成鋼筋網；S44：焊接采用CO2氣體保護焊，焊縫形式為雙面焊8d，d為鋼筋直徑；S5：混凝土澆筑與養護S51：混凝土澆筑時從梁的一側先澆筑，將混凝土從梁一側的鋼牛腿底部壓至梁的另一側，以免牛腿底面出現空鼓現象；S52：邊澆筑邊振搗，采用插入式振動棒進行振搗，垂直插入，快插慢拔，每次振搗時間為20-30s，在鋼筋密集的地方使用鐵釬配合搗實；S53：混凝土強度達到要求拆模后立即纏繞薄膜或者涂膜進行養護。由于采用上述結構，本專利技術之一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿及其連接施工方法具有以下有益效果：1．質量得到保證：本裝置使梁柱節點鋼筋錨固質量和混凝土澆筑密實度均得到有效控制，保證了梁柱節點施工質量，提高了結構的安全性；（1）RC梁—鋼管混凝土柱組合結構梁柱節點梁鋼筋錨固質量顯著提高，通過本設計，充分保證了梁筋焊接的操作空間，焊縫尺寸達到要求，焊接質量得到有效控制，保證所有梁鋼筋得到有效地錨固，徹底解決梁鋼筋重疊時部分鋼筋無法進行焊接錨固的問題；（2）通過改變鋼牛腿截面大小，解決梁柱節點處混凝土粗骨料難以下落、難以振搗，易得蜂窩空洞等質量通病，通過折線形鋼牛腿的設計，保證振動棒有足夠放置空間，加強節點混凝土振搗，保證混凝土澆筑質量；在鋼管免開孔狀態下，可實現多層梁縱筋有效而簡便地焊接至鋼牛腿上；2．環保經濟：在同等施工環境下，鋼牛腿可預先在工廠制作，可按照計算要求進行加工，與現代建筑產業化相結合，達到節約材料的目的，綠色施工；同時施工效率提高，整體工期更短，減少現場工程20%～30%的工作量；3．新技術-BIM技術應用：使用計算機二維、三維技術輔助設計深化，預先計算鋼牛腿預拼裝、鋼筋預排列、焊接，將問題直觀、全本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，包括上翼緣板和下翼緣板，以及垂直連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板，腹板位于上翼緣板和下翼緣板長度方向的中線上；其特征在于：所述上翼緣板和下翼緣板結構相同、包括N段翼緣板和N?1段過渡段，N的取值為2或3，相鄰的兩段翼緣板之間通過傾斜的過渡段連接，從而構成折線形的兩層或三層結構：第一段即第一層通過過渡段與第二段即第二層連接，第二段即第二層通過過渡段與第三段即第三層連接；翼緣板的標高依次逐段層降低，寬度逐層減小，相鄰兩層翼緣板之間的高度差為2d，連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板的上邊形狀與上翼緣板的折線形對應，腹板的下邊形狀與下翼緣板的折線形對應；上述d為擬焊接的梁鋼筋的直徑。

【技術特征摘要】
1.一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，包括上翼緣板和下翼緣板，以及垂直連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板，腹板位于上翼緣板和下翼緣板長度方向的中線上；其特征在于：所述上翼緣板和下翼緣板結構相同、包括N段翼緣板和N-1段過渡段，N的取值為2或3，相鄰的兩段翼緣板之間通過傾斜的過渡段連接，從而構成折線形的兩層或三層結構：第一段即第一層通過過渡段與第二段即第二層連接，第二段即第二層通過過渡段與第三段即第三層連接；翼緣板的標高依次逐段層降低，寬度逐層減小，相鄰兩層翼緣板之間的高度差為2d，連接在上翼緣板與下翼緣板之間的腹板的上邊形狀與上翼緣板的折線形對應，腹板的下邊形狀與下翼緣板的折線形對應；上述d為擬焊接的梁鋼筋的直徑。2.根據權利要求1所述的一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，其特征在于：所述上翼緣板底面、下翼緣板上面以及腹板的左右兩側面分別設置抗剪栓釘,抗剪栓釘的規格為Ф19@200、雙向，長度L=100mm。3.根據權利要求2所述的一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿，其特征在于：所述上翼緣板以及下翼緣板沿長度方向分別設有2排透氣孔，透氣孔孔徑為25mm，透氣孔孔洞之間的間隔為150～200mm。4.一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿的連接施工方法，其特征在于：該方法是利用權利要求3所述的一種鋼管混凝土柱變截面折線形鋼牛腿連接鋼管混凝土柱與混凝土梁的施工方法，包括下述步驟：S1：變截面折線形鋼牛腿深化設計根據梁縱筋圖紙，利用AutoCAD、探索者TSSD、TeklaStructures和Revit軟件二維、三維相結合對設計圖紙按照1:1放樣、建模；對鋼筋進行優化排布，設置相應的變截面折線形鋼牛腿，鋼牛腿尺寸：S11：根據鋼筋排數N決定上翼緣板和下翼緣板彎折次數以及過渡段的放坡坡度鋼筋排數為N，則上翼緣板和下翼緣板彎折次數為N-1，如N為2，則折次數為1，如如N為3，則折次數為2；過渡段的放坡坡度2d/180=2×28/180=0.31=31%；S12：設計每一段、即每一層上翼緣板和下翼緣板的長度和寬度長度控制原則：每層的翼緣板的長度大于梁鋼筋的搭接長度：當連接的梁鋼筋為HPB300鋼筋時，每層翼緣板長度為L>4d，當連接的梁鋼筋為其他牌號鋼筋時，每層翼緣板長度L>5d；寬度控制原則：翼緣板的寬度小于鋼筋混凝土梁的寬度并逐層減小；翼緣板外邊緣距離梁邊的距離以保證混凝土粗骨料下落空間、振動棒放置空間以及梁筋的保護層厚度為原...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃后玉，馮錦華，梁雄，彭媛，楚洲，
申請(專利權)人：廣西建工集團第五建筑工程有限責任公司，
類型：發明
國別省市：廣西;45