復式鋼管混凝土柱?鋼梁裝配式框架節點制造技術

本發明專利技術復式鋼管混凝土柱?鋼梁裝配式框架節點，涉及一種復式鋼管混凝土柱與鋼梁的框架節點連接形式，屬于建筑工程領域。由復式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構件組成。復式鋼管混凝土柱由外鋼管、內鋼管和混凝土組成；鋼梁由上下翼緣和腹板組成；傳力構件包括開孔帶肋連接件、高強抗剪螺栓、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）和鋼固定約束件。在節點連接處，外鋼管和內鋼管開孔、預埋高強長螺栓（或單邊緊固螺栓），然后澆筑混凝土；鋼梁端部上下翼緣開孔，與開孔帶肋連接件通過高強抗剪螺栓連接；同時，開孔帶肋連接件與高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）、鋼固定約束件進行組裝。本發明專利技術復式鋼管混凝土柱?鋼梁裝配式框架節點加工安裝方便，組件可在工廠預制運輸到現場進行組裝，現場施工完全無焊接，可適應工業化生產的需求。

【技術實現步驟摘要】
復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點
本專利技術屬于建筑結構程技工術領域，特別涉及一種復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點設計。
技術介紹
復式鋼管混凝土柱是在普通鋼管混凝土柱中增加內鋼管形成的一種新型組合柱。現有的研究成果表明復式鋼管混凝土柱一般具有如下優點：①由于外鋼管與內鋼管均能為核心混凝土提供約束作用，與普通鋼管混凝土柱相比，復式鋼管混凝土柱的抗壓、抗剪、抗彎承載力大為提高；②可避免厚壁鋼管的使用，減少鋼管制作和加工上的困難；③當發生火災時，內鋼管被混凝土包裹，外層鋼管屈服后，內層鋼管基本不會屈服，可繼續約束內部核心混凝土承擔荷載，為人員逃生爭取寶貴時間。因此，復式鋼管混凝土柱可作為高層、超高層裝配式框架結構及其混合結構中的重載柱。然而，現有的復式鋼管混凝土-鋼梁框架節點形式主要有：豎向肋板節點、外（肋）環板節點、鋼梁（牛腿）穿心（半穿心）加腋節點。這幾種節點雖可實現“強節點，弱構件”的抗震設防理念，但由于節點域焊接量大焊縫質量不易保證，實際工程應用中易造成焊縫的斷裂破壞，不利于板件充分發揮材料強度。
技術實現思路
本專利技術基于建筑結構生產工業化、制作裝配化的發展趨勢，提出一種復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，并闡述了該節點的連接構造形式和制作方法。本專利技術施工簡便、無現場焊接、工業化程度高并能可靠地傳遞梁柱之間的彎矩和剪力，梁端塑性鉸的位置及節點的剛性程度可以通過調整開孔帶肋連接件與鋼梁翼緣的連接長度及傳力構件中螺栓的數量來實現，可以滿足不同設計條件下的抗震需求。本專利技術復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，由復式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構件組成。所述的復式鋼管混凝土柱包括外鋼管1、內鋼管2及混凝土3，所述的鋼梁4包括上下翼緣和腹板，所述的傳力構件包括開孔帶肋連接件5、高強抗剪螺栓6、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7、鋼固定約束件8；其特征為：在節點連接處，外鋼管1和內鋼管2開孔、預埋高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7，然后澆筑混凝土3；在鋼梁4端部一定長度范圍內上下翼緣處開孔，通過高強抗剪螺栓6與開孔帶肋連接件5連接；同時，開孔帶肋連接件5與高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7、鋼固定約束件8進行組裝，形成所述的復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點。所述的復式鋼管混凝土柱類型為復式空心鋼管混凝土柱或實復式鋼管混凝土柱，內鋼管和外鋼管的截面組合形式為：內圓外圓、內方外方、內圓外方、內方外圓或內矩形外矩形、內矩形外方形、內矩形外圓形。所述的混凝土為普通混凝土或高強混凝土或自密實混凝土。所述的內鋼管與外鋼管采用碳素鋼或不銹鋼或合金鋼制成的薄壁鋼管。所述的開孔帶肋連接件由豎向板、水平板和豎肋組成，豎向截面形式為“”型，其中豎向板和水平板均預設孔洞，豎向板通過高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）與復式鋼管混凝土柱連接，上下水平板凈距為鋼梁高以便與鋼梁上下翼緣通過高強抗剪螺栓連接；豎向板和水平板之間設豎肋，可為單肋或多肋，當為單肋時，居中布置，當為多肋時，等間距布置且避開高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）位置；開孔帶肋連接件的最小厚度不宜小于鋼梁翼緣厚度與外鋼管壁厚的最大值。當外鋼管為矩形或正方形時，所述的開孔帶肋連接件豎向板采用平板形式；當外鋼管為圓形時，所述的開孔帶肋連接件豎向板采用弧板形式，其曲率與圓鋼管曲率相同。所述的高強長螺栓或單邊緊固螺栓可根據需要進行選擇：當復式鋼管混凝土柱外鋼管截面尺寸較大時，建議選擇單邊緊固螺栓實現單邊半穿心裝配式連接；當復式鋼管混凝土柱外鋼管截面尺寸較小時，可采用高強長螺栓實現雙邊穿心裝配式連接，且當有兩個方向的鋼梁與復式鋼管混凝土柱裝配連接時，應錯開兩個方向的高強長螺栓位置。當外鋼管為矩形或正方形時，所述的鋼固定約束件為L形角鋼；當外鋼管為圓形時，所述的鋼固定約束件采用弧形鋼板，其曲率與圓鋼管曲率相同。有益效果：本專利技術復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，采用開孔帶肋連接件、高強抗剪螺栓、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）以及鋼固定約束件實現了鋼梁與復式鋼管混凝土柱的裝配式連接，具有如下有益效果：①所采用的開孔帶肋連接件克服了現有端板式連接件需要與鋼梁端部焊接以及T形連接件平面外剛度較小的缺點，并采用鋼固定約束件將開孔帶肋連接件固定約束到復式鋼管混凝土柱上，可進一步延緩了開孔帶肋連接件的平面外屈曲，有助于節點區域各板件發揮自身材料強度，節點整體性增強。②在裝配高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）過程中能最大限度地保證鋼管的完整性且避免在鋼管內部進行復雜的操作以及焊接帶來的施工弊端。開孔帶肋連接件可在工廠預制運輸到現場進行組裝，加工安裝方便，現場施工完全無焊接，從而適應工業化生產的需求。③梁端塑性鉸的位置及節點的剛性程度可以通過調整開孔帶肋連接件與鋼梁翼緣連接長度及傳力構件中螺栓的數量來實現，可以滿足不同設計條件下的抗震需求。④節點域傳力路線簡單明確。梁端荷載依次通過高強抗剪螺栓、開孔肋連接件、鋼固定約束件以及高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）傳遞到柱身。總之，本專利技術復式鋼管混凝土柱與鋼梁的框架節點設計簡單、工業化程度高且具有良好的抗震性能和施工簡便等優勢，可廣泛地應用到高層、超高層框架結構及其混合結構中。構造及具體實施方式下面以內圓外圓實復式鋼管混凝土柱以及內圓外方實復式鋼管混凝土柱為例參照附圖對專利技術構造及制作步驟進行詳細說明。圖1a、1b分別為上述兩種實復式鋼管混凝土柱截面形式圖；圖2a、2b分別為圖1中兩種實復式鋼管混凝土柱-鋼梁的裝配式框架節點平剖面示意圖；圖3a、3b分別為圖2a、2b中A-A剖面及B-B剖面示意圖。本專利技術復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點由復式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構件組成。復式鋼管混凝土柱包括外鋼管1、內鋼管2及混凝土3，如圖1所示；鋼梁4包括上下翼緣和腹板；傳力構件包括開孔帶肋連接件5、高強抗剪螺栓6、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7、鋼固定約束件8。如圖2、圖3所示，具體實施如下：步驟一：首先根據設計要求，在節點連接處，外鋼管1和內鋼管2開設一定數量孔洞，預埋一定數量高強長螺栓（或單邊緊固螺栓），并完成柱內混凝土澆筑。步驟二：鋼梁4端部一定長度范圍內上下翼緣處開設一定數量孔洞，通過高強抗剪螺栓6與預制的開孔帶肋連接件5連接。步驟三：將開孔帶肋連接件5與高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7、鋼固定約束件8進行組裝，最后采用扭矩扳手將高強抗剪螺栓6和高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）7進行機械擰緊，最終完成復式鋼管混凝土柱與鋼梁的裝配式框架節點。本專利技術復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，所涉及的開孔帶肋連接件由豎向板、水平板和豎肋組成，豎向截面形式為“”型，開孔帶肋連接件可在工廠預制運輸到現場進行組裝。豎向板和水平板均預設孔洞，其中豎向板通過高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）與復式鋼管混凝土柱連接，上下水平板凈距為鋼梁高以便與鋼梁上下翼緣通過高強抗剪螺栓連接；豎向板和水平板之間設豎肋，可為單肋或多肋，當為單肋時，居中布置，當為多肋時，等間距布置且避開高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）位置。開孔帶肋連接件的最小厚度不宜小于鋼梁翼緣厚度與外鋼管壁厚的最大值。當外鋼管為矩形或正方形時，所述的開孔帶肋連接件豎向板采用平板形式；當外鋼管為圓形時，所述的開孔帶肋連接件豎向板采用弧板形式，其曲率與圓鋼管曲率相同本文檔來自技高網...

【技術保護點】
復式鋼管混凝土柱?鋼梁裝配式框架節點，由復式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構件組成，所述的復式鋼管混凝土柱包括外鋼管（1）、內鋼管（2）及混凝土（3），所述的鋼梁（4）包括上下翼緣和腹板，所述的傳力構件包括開孔帶肋連接件（5）、高強抗剪螺栓（6）、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7）、鋼固定約束件（8）；其特征在于：在節點連接處，外鋼管（1）和內鋼管（2）開孔、預埋高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7），然后澆筑混凝土（3）；鋼梁（4）端部一定長度范圍內上下翼緣開孔，通過高強抗剪螺栓（6）與開孔帶肋連接件（5）連接；同時，開孔帶肋連接件（5）與高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7）、鋼固定約束件（8）進行組裝。

【技術特征摘要】
1.復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，由復式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構件組成，所述的復式鋼管混凝土柱包括外鋼管（1）、內鋼管（2）及混凝土（3），所述的鋼梁（4）包括上下翼緣和腹板，所述的傳力構件包括開孔帶肋連接件（5）、高強抗剪螺栓（6）、高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7）、鋼固定約束件（8）；其特征在于：在節點連接處，外鋼管（1）和內鋼管（2）開孔、預埋高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7），然后澆筑混凝土（3）；鋼梁（4）端部一定長度范圍內上下翼緣開孔，通過高強抗剪螺栓（6）與開孔帶肋連接件（5）連接；同時，開孔帶肋連接件（5）與高強長螺栓（或單邊緊固螺栓）（7）、鋼固定約束件（8）進行組裝。2.如權利要求1所述的復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，其特征在于：所述的復式鋼管混凝土柱類型為復式空心鋼管混凝土柱或實復式鋼管混凝土柱，內鋼管和外鋼管的截面組合形式為：內圓外圓、內方外方、內圓外方、內方外圓或內矩形外矩形、內矩形外方形、內矩形外圓形。3.如權利要求1所述的復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，其特征為：所述的柱內混凝土為普通混凝土或高強混凝土或自密實混凝土。4.如權利要求1所述的復式鋼管混凝土柱-鋼梁裝配式框架節點，其特征為：所述的外鋼管與內鋼管采用碳素鋼或不銹鋼或合金鋼制成的薄壁鋼管。5.如權利要求1所述的復式鋼管...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張玉芬，王強，
申請(專利權)人：北方工業大學，
類型：發明
國別省市：北京,11