一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点及其加工方法转让专利
申请号 : CN200710026214.6
文献号 : CN100999913B
文献日 : 2010-04-07
发明人 : 韩小雷 , 季静 , 郑宜 , 王燕珺
申请人 : 华南理工大学
摘要 :
本发明提供一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点及其加工方法，该节点的暗穿心牛腿穿过钢管在钢管内部相交并焊接，与钢管相交部分亦双面焊接，环筋焊接在钢管外侧钢牛腿上，板面放射筋端部弯折钩在环筋上，并伸至板底，梁主筋螺纹套筒焊接在钢牛腿端部与主筋位置对齐。本节点结构的加工方法是通过计算钢牛腿尺寸，确定放射筋数量及直径、环筋直径，在工厂完成钢管与钢牛腿、环筋与钢牛腿及螺纹套筒与钢牛腿的焊接，现场均匀布置板面放射筋并绑扎、梁主筋与螺纹套筒拧紧，其他按正常施工步骤完成钢筋的绑扎后浇注混凝土。该节点传力明确、不带环梁、能有效控制板柱交接处裂缝的开展、施工方便，有很好的工程应用前景。
权利要求 :
1.一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，其特征在于包括工字形暗穿心钢牛腿、环筋、板面放射筋、梁主筋螺纹套筒和梁主筋；4根钢牛腿穿过钢管，在钢管内部相交并焊接，钢牛腿与钢管相交部分双面焊接；所述环筋焊接在钢管外侧的各钢牛腿上，多个板面放射筋端部弯折，呈放射状均匀钩在环筋四周上，并伸至楼面板板底；所述梁主筋螺纹套筒分别焊接在各钢牛腿端部，所述梁主筋与梁主筋螺纹套筒连接。
2.根据权利要求1所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，其特征在于所述钢牛腿的焊接采用双面角焊缝。
3.根据权利要求1所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，其特征在于所述环筋焊接在钢管外侧20毫米处，钢牛腿上侧。
4.根据权利要求1所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，其特征在于所述板面放射筋端部弯折成90度钩在环筋上，并用钢丝绑牢，伸至板底。
5.根据权利要求1所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，其特征在于所述梁主筋螺纹套筒全长角焊缝焊接在钢牛腿上，与梁主筋位于同一条直线上。
6.权利要求1所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点的加工方法，其特征包括下述步骤与工艺条件：(1)根据混凝土梁截面高度减去保护层厚度及钢筋直径确定钢牛腿高度，根据混凝土梁截面宽度减去保护层厚度确定钢牛腿翼缘宽度，根据螺纹套筒与牛腿的焊接长度确定钢牛腿伸出钢管的长度；
(2)根据钢管直径大小选择板面放射筋的数量，直径1米的钢管选择均匀放置7根板面放射筋；
(3)分别进行钢牛腿与钢管的焊接、在钢管内钢牛腿之间的焊接、环筋与钢牛腿的焊接以及螺纹套筒与钢牛腿的焊接；
(4)在施工前进行梁主筋端部墩粗以及攻螺纹丝，施工时，梁主筋与螺纹套筒拧紧，板面放射筋钩在环筋上并均匀布置，用钢丝绑扎。
说明书 :
技术领域
本发明涉及土木工程中的结构工程领域，具体是指一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点结构及其施工方法。
背景技术
从20世纪60年代中期钢管混凝土开始引入我国，以其优越的力学性能广泛应用于高层及超高层建筑、大跨度桥梁建设中。一方面由于钢管对填充混凝土的约束作用，混凝土处于三向压缩的应力状态，从而能充分发挥其抗压强度；另一方面由于混凝土的填充效果，提高了钢管在轴向力作用下抵抗屈曲的能力。钢管混凝土结构的这种非常合理的材料组合，能充分发挥和利用钢和混凝土材料的特点，在性能上达到优势互补，提高构件承载能力的同时又具有较好的塑性和韧性，为高强混凝土和高强钢材的应用提供了新的途径。采用钢管混凝土结构可节省大量的建筑材料并且施工方便，经济效益也是显而易见的。
钢管混凝土梁柱节点的设计，直接影响到结构的整体刚度、受力性能和安全性，也影响到施工的难易和工程进度，因而成为钢管混凝土结构设计中的关键环节。但是由于钢管混凝土柱的节点构造复杂，传力不甚明确，至今还未有一套完善的节点构造和计算理论，有待进一步的试验研究和理论分析。现有常用的节点型式包括：加强环式节点、锚定式节点、钢筋环绕式节点、钢筋混凝土环梁节点等，而这些节点都带有加强环结构。但是在大多建筑及装饰设计的要求下，不能采用带环梁的节点形式，所以迫切需要一种具有良好受力性能的不带加强环梁的节点结构。
钢管混凝土梁柱节点的设计，直接影响到结构的整体刚度、受力性能和安全性，也影响到施工的难易和工程进度，因而成为钢管混凝土结构设计中的关键环节。但是由于钢管混凝土柱的节点构造复杂，传力不甚明确，至今还未有一套完善的节点构造和计算理论，有待进一步的试验研究和理论分析。现有常用的节点型式包括：加强环式节点、锚定式节点、钢筋环绕式节点、钢筋混凝土环梁节点等，而这些节点都带有加强环结构。但是在大多建筑及装饰设计的要求下，不能采用带环梁的节点形式，所以迫切需要一种具有良好受力性能的不带加强环梁的节点结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种不带环梁、传力明确、能有效控制板柱交接处裂缝的开展、施工方便的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点及其施工方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，包括工字形暗穿心钢牛腿、环筋、板面放射筋、梁主筋螺纹套筒和梁主筋；4根钢牛腿穿过钢管，在钢管内部相交并焊接，各钢牛腿与钢管相交部分双面焊接；所述环筋焊接在钢管外侧各钢牛腿上，多个板面放射筋端部弯折，呈放射状均匀钩在环筋四周上，并伸至楼面板板底；所述梁主筋螺纹套筒焊接在各钢牛腿端部，所述梁主筋与梁主筋螺纹套筒连接。
为进一步实现本发明目的，所述钢牛腿的焊接采用双面角焊缝。所述环筋焊接在钢管外侧20毫米处，钢牛腿上侧。所述板面放射筋端部弯折成90度钩在环筋上，并用钢丝绑牢，伸至板底。所述梁主筋螺纹套筒全长角焊缝焊接在钢牛腿上，与梁主筋位于同一条直线上。
本发明所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点的加工方法包括下述步骤与工艺条件：
(1)根据混凝土梁截面高度减去保护层厚度及钢筋直径确定钢牛腿高度，根据混凝土梁截面宽度减去保护层厚度确定钢牛腿翼缘宽度，根据螺纹套筒与牛腿的焊接长度确定钢牛腿伸出钢管的长度；
(2)根据钢管直径大小选择板面放射筋的数量，直径1米的钢管选择均匀放置7根板面放射筋；
(3)分别进行钢牛腿与钢管的焊接、在钢管内钢牛腿之间的焊接、环筋与钢牛腿的焊接以及螺纹套筒与钢牛腿的焊接；
(4)在施工前进行梁主筋端部墩粗以及攻螺纹丝，施工时，梁主筋与螺纹套筒拧紧，板面放射筋钩在环筋上并均匀布置，用钢丝绑扎。
上述步骤完成后，按照普通施工步骤绑扎板筋和梁筋，质量检验后浇筑混凝土即可。
本发明相对现有技术，具有如下优点与有益效果：
(1)传力明确，本实用新型利用穿心牛腿的翼缘和腹板承受梁端弯矩和剪力，在牛腿的上翼缘焊接环筋，用于承受楼板放射筋传来的拉力。
(2)不带环梁，本实用新型从外形上看与普通钢筋混凝土梁柱节点一样，能很好地满足建筑及装饰设计要求。
(2)能很好地控制板柱交接处裂缝的开展，板面放射筋均匀锚入环筋内，能有效地控制钢筋混凝土楼板与钢管混凝土柱交接处裂缝的开展，其传递的拉力由焊接在钢牛腿上翼缘的环筋来承受。
(3)施工方便，钢管、环筋、梁主筋螺纹套筒与钢牛腿的焊接都可在工厂完成，现场只需完成梁主筋的螺纹连接和一般的钢筋绑扎工作，大大减少了现场的焊接工作量，能更好地保证焊缝质量。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点，包括工字形暗穿心钢牛腿、环筋、板面放射筋、梁主筋螺纹套筒和梁主筋；4根钢牛腿穿过钢管，在钢管内部相交并焊接，各钢牛腿与钢管相交部分双面焊接；所述环筋焊接在钢管外侧各钢牛腿上，多个板面放射筋端部弯折，呈放射状均匀钩在环筋四周上，并伸至楼面板板底；所述梁主筋螺纹套筒焊接在各钢牛腿端部，所述梁主筋与梁主筋螺纹套筒连接。
为进一步实现本发明目的，所述钢牛腿的焊接采用双面角焊缝。所述环筋焊接在钢管外侧20毫米处，钢牛腿上侧。所述板面放射筋端部弯折成90度钩在环筋上，并用钢丝绑牢，伸至板底。所述梁主筋螺纹套筒全长角焊缝焊接在钢牛腿上，与梁主筋位于同一条直线上。
本发明所述钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点的加工方法包括下述步骤与工艺条件：
(1)根据混凝土梁截面高度减去保护层厚度及钢筋直径确定钢牛腿高度，根据混凝土梁截面宽度减去保护层厚度确定钢牛腿翼缘宽度，根据螺纹套筒与牛腿的焊接长度确定钢牛腿伸出钢管的长度；
(2)根据钢管直径大小选择板面放射筋的数量，直径1米的钢管选择均匀放置7根板面放射筋；
(3)分别进行钢牛腿与钢管的焊接、在钢管内钢牛腿之间的焊接、环筋与钢牛腿的焊接以及螺纹套筒与钢牛腿的焊接；
(4)在施工前进行梁主筋端部墩粗以及攻螺纹丝，施工时，梁主筋与螺纹套筒拧紧，板面放射筋钩在环筋上并均匀布置，用钢丝绑扎。
上述步骤完成后，按照普通施工步骤绑扎板筋和梁筋，质量检验后浇筑混凝土即可。
本发明相对现有技术，具有如下优点与有益效果：
(1)传力明确，本实用新型利用穿心牛腿的翼缘和腹板承受梁端弯矩和剪力，在牛腿的上翼缘焊接环筋，用于承受楼板放射筋传来的拉力。
(2)不带环梁，本实用新型从外形上看与普通钢筋混凝土梁柱节点一样，能很好地满足建筑及装饰设计要求。
(2)能很好地控制板柱交接处裂缝的开展，板面放射筋均匀锚入环筋内，能有效地控制钢筋混凝土楼板与钢管混凝土柱交接处裂缝的开展，其传递的拉力由焊接在钢牛腿上翼缘的环筋来承受。
(3)施工方便，钢管、环筋、梁主筋螺纹套筒与钢牛腿的焊接都可在工厂完成，现场只需完成梁主筋的螺纹连接和一般的钢筋绑扎工作，大大减少了现场的焊接工作量，能更好地保证焊缝质量。
附图说明
图1是本发明新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点的结构示意图。
图2是图1中A-A向剖视图。
图3是图1中B-B向剖视图。
图4是图1中C-C向剖面图。
图5是图1中D-D向剖面图。
图2是图1中A-A向剖视图。
图3是图1中B-B向剖视图。
图4是图1中C-C向剖面图。
图5是图1中D-D向剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不限于此。
图1为本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构的具体结构图，如图所示，本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构包括钢管1、钢牛腿2、环筋3、板面放射筋4、梁主筋螺纹套筒5、梁主筋6。4根工字形暗穿心钢牛腿2穿过钢管1在管内相交并焊接，环筋3焊接在钢牛腿2上翼缘，7根板面放射筋4均匀分布在梁之间，并伸至楼面板板底；螺纹套筒5双面角焊缝焊接在钢牛腿上端部翼缘，与梁主筋6位置在一条直线上。
图2为本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构中钢牛腿2与钢管1、螺纹套筒5及环筋3连接关系的剖视图。如图2所示，工字形暗穿心钢牛腿2与钢管1通过角焊缝7焊接；环筋3焊接在钢牛腿2上翼缘，离钢管1外壁20毫米处；螺纹套筒5焊接在钢牛腿上翼缘上，梁主筋6拧进螺纹套筒5内。
图3为钢牛腿2在钢管1内部的连接关系剖视图，两个牛腿在翼缘处采用对接焊缝8焊接，腹板处采用角焊缝7焊接。
图4为钢牛腿2与螺纹套筒5连接处的剖面图，螺纹套5筒通过角焊缝7分别焊接在钢牛腿2的上下翼缘处。
图5为板面放射筋4与环筋3的连接处剖面图，板面放射筋4弯成90度角钩在环筋3上，其高度h根据实际工程中楼板的厚度确定，当楼板厚度为H时，则高度h为楼板厚度H减去2倍混凝土保护层的厚度。
本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构的加工过程如下：
第一步：根据混凝土梁的尺寸确定钢牛腿尺寸，钢牛腿高度的选取是根据混凝土梁截面高度扣除保护层厚度及钢筋直径，翼缘宽度则用梁截面宽度扣除保护层厚度，牛腿伸出钢管的长度根据螺纹套筒与牛腿的焊接长度及构造要求确定。钢牛腿板厚根据构件承载力得到，同时考虑钢筋与钢板，钢板与钢板之间的焊缝高度。
第二步：根据钢管尺寸选择板面放射筋的数量，一般直径1米的钢管需均匀放置7根板面放射筋。根据钢管直径的变化可酌量增加或减少放射筋数量。
第三步：在工厂完成穿心钢牛腿与钢管的焊接、环筋与钢牛腿的焊接以及螺纹套筒与钢牛腿的焊接工作。
第四步：在施工前完成梁主筋端部墩粗开螺纹丝的工作，现场施工时，梁主筋与螺纹套筒拧紧；板面放射筋钩在环筋上并均匀布置，用钢丝绑扎。
第五步：按照普通施工步骤绑扎板筋和梁筋，质量检验后浇筑混凝土即可。
本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构中，钢管、钢牛腿采用Q345，钢筋HRB335，混凝土强度C35，焊条采用E50型，焊剂5014，焊缝达到一级焊缝质量要求。
如此所述，即可较好地实现本发明。
图1为本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构的具体结构图，如图所示，本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构包括钢管1、钢牛腿2、环筋3、板面放射筋4、梁主筋螺纹套筒5、梁主筋6。4根工字形暗穿心钢牛腿2穿过钢管1在管内相交并焊接，环筋3焊接在钢牛腿2上翼缘，7根板面放射筋4均匀分布在梁之间，并伸至楼面板板底；螺纹套筒5双面角焊缝焊接在钢牛腿上端部翼缘，与梁主筋6位置在一条直线上。
图2为本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构中钢牛腿2与钢管1、螺纹套筒5及环筋3连接关系的剖视图。如图2所示，工字形暗穿心钢牛腿2与钢管1通过角焊缝7焊接；环筋3焊接在钢牛腿2上翼缘，离钢管1外壁20毫米处；螺纹套筒5焊接在钢牛腿上翼缘上，梁主筋6拧进螺纹套筒5内。
图3为钢牛腿2在钢管1内部的连接关系剖视图，两个牛腿在翼缘处采用对接焊缝8焊接，腹板处采用角焊缝7焊接。
图4为钢牛腿2与螺纹套筒5连接处的剖面图，螺纹套5筒通过角焊缝7分别焊接在钢牛腿2的上下翼缘处。
图5为板面放射筋4与环筋3的连接处剖面图，板面放射筋4弯成90度角钩在环筋3上，其高度h根据实际工程中楼板的厚度确定，当楼板厚度为H时，则高度h为楼板厚度H减去2倍混凝土保护层的厚度。
本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构的加工过程如下：
第一步：根据混凝土梁的尺寸确定钢牛腿尺寸，钢牛腿高度的选取是根据混凝土梁截面高度扣除保护层厚度及钢筋直径，翼缘宽度则用梁截面宽度扣除保护层厚度，牛腿伸出钢管的长度根据螺纹套筒与牛腿的焊接长度及构造要求确定。钢牛腿板厚根据构件承载力得到，同时考虑钢筋与钢板，钢板与钢板之间的焊缝高度。
第二步：根据钢管尺寸选择板面放射筋的数量，一般直径1米的钢管需均匀放置7根板面放射筋。根据钢管直径的变化可酌量增加或减少放射筋数量。
第三步：在工厂完成穿心钢牛腿与钢管的焊接、环筋与钢牛腿的焊接以及螺纹套筒与钢牛腿的焊接工作。
第四步：在施工前完成梁主筋端部墩粗开螺纹丝的工作，现场施工时，梁主筋与螺纹套筒拧紧；板面放射筋钩在环筋上并均匀布置，用钢丝绑扎。
第五步：按照普通施工步骤绑扎板筋和梁筋，质量检验后浇筑混凝土即可。
本钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构中，钢管、钢牛腿采用Q345，钢筋HRB335，混凝土强度C35，焊条采用E50型，焊剂5014，焊缝达到一级焊缝质量要求。
如此所述，即可较好地实现本发明。