CN104179256A - 矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点及其施工方法，包括矩形钢管柱与钢梁，所述钢梁端部焊接有端板，所述端板通过紧固件安装固定于钢管柱侧壁，所述端板与钢管柱上沿纵向成对开设有若干相对应的螺栓孔，所述钢管柱节点核心区设置有加强构造，与现有技术相比，本发明有以下有益效果：该类新型节点承载力高、塑性延性好、耗能能力高、力学性能可靠；与采用外加强环的刚性节点相比，该类钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点不需要现场焊接，除了浇筑混凝土外所有的加工工序均在工厂完成，因此加工质量更可靠；该类钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，具有现场安装方便、施工速度快的优点。

Description

矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点及其施工方法

技术领域

本发明涉及一类建筑结构中的框架节点，具体涉及到一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点及其施工方法。

背景技术

加强环式刚性节点是钢管混凝土柱-钢梁节点中应用最为广泛的一种节点形式，该类节点具有承载力高、刚度大、传力路径简洁明确等优点，但该类节点的现场焊接工作量大，焊缝质量不易保证，因此采用螺栓连接的钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点正引起越来越多研究者和工程师的关注。而钢管为封闭截面，普通螺栓难以直接应用于管结构中，这导致采用螺栓连接的钢管混凝土柱-钢梁半刚性节点的形式较少。单边螺栓紧固件的出现，可很好地解决以上问题，该类螺栓具有单边拧紧、施工方便、受力性能可靠等优点。但和单边螺栓直接相连的矩形钢管管壁在面外集中荷载的作用下容易发生局部屈曲破坏，因此采用单边螺栓连接的钢管混凝土柱-钢梁节点的承载力、刚度、延性和耗能能力均较差。因此有必要采取一定的构造措施来提高螺栓连接区域附近矩形钢管管壁的局部稳定性，从而提高该类节点的力学性能，推动该类节点的推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的采用单边螺栓连接的钢管混凝土柱-钢梁节点存在的缺陷，提供一种承载力高、传力简洁明确、构造简单、施工快速方便的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点及其施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，包括矩形钢管柱与钢梁，所述钢梁端部焊接有端板，所述端板通过紧固件安装固定于钢管柱侧壁，所述端板与钢管柱上沿纵向成对开设有若干相对应的螺栓孔，所述钢管柱节点核心区设置有加强构造。

进一步的，所述紧固件为单边螺栓。

进一步的，所述加强构造为约束拉杆、外加强板或内置短H型钢中的任意一种。

进一步的，所述外加强板由两块槽钢组成，所述内置短H型钢其截面宽度和高度均略小于钢管柱截面内侧壁的宽度和高度,其长度略大于钢梁截面高度。

   进一步的，所述槽钢腹板处成对开设有若干与钢梁和端板相配合的螺栓孔。

进一步的，所述钢管柱截面形式为矩形冷弯钢管或矩形直缝焊接钢管。

一种钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点的施工方法，包括以下步骤：

（1）将钢梁与端板焊接牢固；

（2）在矩形钢管柱节点核心区设置加强构造，当加强构造为外加强板时，首先将两块槽钢与钢管柱采用围焊可靠连接，然后在钢管柱、加强板和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；当加强构造为内置短H型钢时，首先将短H型钢塞入节点核心处，并与钢管柱内壁点焊，然后在钢管柱、内置短H型钢和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；当加强构造为约束拉杆时，首先在钢管柱上开设塞焊孔，约束拉杆在开孔处通过塞焊孔与钢管柱两侧管壁可靠连接，然后在钢管柱和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；

（3）将焊接好端板的钢梁吊装至指定位置，使用扭矩扳手上紧单边螺栓，将钢管柱与端板可靠连接；

（4）在钢管柱内浇筑混凝土，完成节点施工。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：该类新型节点承载力高、塑性延性好、耗能能力高、力学性能可靠；与采用外加强环的刚性节点相比，该类钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点不需要现场焊接，除了浇筑混凝土外所有的加工工序均在工厂完成，因此加工质量更可靠；该类钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，具有现场安装方便、施工速度快的优点，有利于实现工程建设标准化生产，经济效益显著。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是加强构造采用外加强板实施结构示意图；

图2是图1的A-A截面剖视图；

图3是加强构造采用内置短H型钢实施结构示意图；

图4是图3的B-B截面剖视图；

图5是加强构造采用约束拉杆实施结构示意图；

图6是图5的C-C截面剖视图；

图中标号，1-钢管柱；2-混凝土；3-端板；4-钢梁；5-单边螺栓；6-外加强板；7-内置短H型钢；8-约束拉杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1～6所示，一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，包括矩形钢管柱1与钢梁4，所述钢梁4端部焊接有端板3，所述端板3通过紧固件安装固定于钢管柱1侧壁，所述端板3与钢管柱1上沿纵向成对开设有若干相对应的螺栓孔，所述钢管柱1节点核心区设置有加强构造。

在本实施例中，所述紧固件为单边螺栓5。

在本实施例中，所述加强构造为外加强板6、内置短H型钢7或约束拉杆8中的任意一种。

在本实施例中，所述外加强板6由两块槽钢组成，所述内置短H型钢7其截面宽度和高度均略小于钢管柱1截面内侧壁的宽度和高度，其长度略大于钢梁4截面高度。

   在本实施例中，所述槽钢腹板处成对开设有若干与钢管柱1和端板3相配合的螺栓孔。

在本实施例中，所述钢管柱1截面形式为矩形冷弯钢管或矩形直缝焊接钢管。

一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点的施工方法，包括以下步骤：

（1）将钢梁4与端板3焊接牢固；

（2）在矩形钢管柱1节点核心区设置加强构造，当加强构造为外加强板6时，首先将两块槽钢与钢管柱1采用围焊可靠连接，然后在钢管柱1、外加强板6和端板3相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓5；当加强构造为内置短H型钢7时，首先将短H型钢7塞入节点核心处，并与钢管柱1内壁点焊，然后在钢管柱1、内置短H型钢7和端板3相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓5；当加强构造为约束拉杆8时，首先在钢管柱1上开设塞焊孔，约束拉杆8在开孔处通过塞焊孔与钢管柱1两侧管壁可靠连接，然后在钢管柱1和端板3相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓5；

（3）将焊接好端板3的钢梁4吊装至指定位置，使用扭矩扳手上紧单边螺栓5，将钢管柱1与端板3可靠连接；

（4）在钢管柱1内浇筑混凝土2，完成节点施工。

具体实施方式：

实施例1：

本实施例的结构如图1、图2所示，外加强板6由两块槽钢组成，每块槽钢由三块钢板拼焊而成或者由一块钢板冷弯而成，首先将钢梁4与端板3焊接牢固，接着将两块槽钢与钢管柱1管壁采用围焊可靠连接，然后在钢管柱1壁、槽钢腹板及端板3相应位置处开螺栓孔用于安装单边螺栓5，现场施工时，将钢梁4吊装至指定位置，采用扭矩扳手上紧单边螺栓5，将端板3、外加强板6和钢管柱1壁三者可靠连接，最后在钢管柱1内浇筑混凝土2，完成节点的施工。

实施例2：

本实施例的结构如图3、图4所示，首先制作内置短H型钢7，其截面宽度和高度均略小于钢管柱1截面内侧壁的宽度和高度，其长度略大于钢梁3截面高度，接着将短H型钢7塞入节点核心区，并同钢管柱1内壁点焊，然后将钢梁4与端板3焊接牢固，并在钢管柱1壁、内置短H型钢7及端板3相应位置处开螺栓孔用于安装单边螺栓5，现场施工时，将钢梁3吊装指定位置，采用扭矩扳手上紧单边螺栓4，将端板3、内置短H型钢7的翼缘和钢管柱1壁三者可靠连接，最后在钢管柱1内浇筑混凝土2，完成节点的施工。

实施例3：

本实施例的结构如图5、图6所示，首先在钢管柱1壁开塞焊孔，约束拉杆8在开孔处通过塞焊缝与两侧管壁可靠连接，接着将钢梁4与端板3焊接牢固，然后在钢管柱1壁及端板3相应位置处开螺栓孔用于安装单边螺栓5，现场施工时，将钢梁4吊装至指定位置，采用扭矩扳手上紧单边螺栓5，将端板3与钢管柱1壁可靠连接，最后在钢管柱1内浇筑混凝土2，完成节点的施工。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，包括矩形钢管柱与钢梁，其特征在于：所述钢梁端部焊接有端板，所述端板通过紧固件安装固定于钢管柱侧壁，所述端板与钢管柱上沿纵向成对开设有若干相对应的螺栓孔，所述钢管柱节点核心区设置有加强构造。

2.根据权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，其特征在于：所述紧固件为单边螺栓。

3.根据权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，其特征在于：所述加强构造为约束拉杆、外加强板或内置短H型钢中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，其特征在于：所述外加强板由两块槽钢组成，所述内置短H型钢其截面宽度和高度均略小于钢管柱截面内侧壁的宽度和高度,其长度略大于钢梁截面高度。

5.根据权利要求4所述的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，其特征在于：所述槽钢腹板处成对开设有若干与钢梁和端板相配合的螺栓孔。

6.根据权利要求1所述的矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点，其特征在于：所述钢管柱截面形式为矩形冷弯钢管或矩形直缝焊接钢管。

7.一种矩形钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将钢梁与端板焊接牢固；

（2）在矩形钢管柱节点核心区设置加强构造，当加强构造为外加强板时，首先将两块槽钢与钢管柱采用围焊可靠连接，然后在钢管柱、加强板和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；当加强构造为内置短H型钢时，首先将短H型钢塞入节点核心处，并与钢管柱内壁点焊，然后在钢管柱、内置短H型钢和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；当加强构造为约束拉杆时，首先在钢管柱上开设塞焊孔，约束拉杆在开孔处通过塞焊孔与钢管柱两侧管壁可靠连接，然后在钢管柱和端板相应位置处开设螺栓孔，以用于安装单边螺栓；

（3）将焊接好端板的钢梁吊装至指定位置，使用扭矩扳手上紧单边螺栓，将钢管柱与端板可靠连接；

（4）在钢管柱内浇筑混凝土，完成节点施工。