CN110685363B - 混凝土柱与钢结构连接组件以及楼面建筑物的构筑方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混凝土柱与钢结构连接组件及楼面建筑物的构筑方法,多个所述套环同轴自上向下依次叠放在一起，多个套环的外周壁上均布有将多个套环相互呈间隔状连接的支撑板，支撑板的下部内卡装有连接头；套环上的钢筋孔内的主筋和套环内的钢筋笼的上端、下端分别伸进上混凝土柱和下混凝土柱，所述连接头可以与钢结构楼面的型钢框架焊接或螺栓连接，降低建筑物自重，保留混凝土柱的完整性，保证混凝土柱的承压及抗弯折能力，同时加快建筑的构建速度，降低构筑成本，本发明不仅可以使建筑在结构上更加优化，还减低了建筑的构建难度，适于推广使用。

Description

混凝土柱与钢结构连接组件以及楼面建筑物的构筑方法

技术领域

本发明涉及新型建筑技术领域，具体涉及一种混凝土柱与钢结构连接组件及楼面建筑物的构筑方法。

背景技术

传统的钢筋混凝土结构具有取材容易、造价低、耐久性好、安全性高等优点，但是传统钢筋混凝土结构自重大，施工周期长；而钢结构建筑具有建筑总重轻、施工速度快、灵活性强、节能环保等有点，但是钢结构建筑存在不耐火、抗腐蚀性能差、造价高等问题。

此时，钢筋混凝土柱-钢梁组合而成的新型结构形式正在逐渐受到越来越多科研工作者的青睐，钢筋混凝土柱-钢梁组合结构既能充分发挥混凝土柱优越的抗压性能又可以发挥钢梁优良的抗弯性能，使结构整体具有良好的耗能性能，同时具备了混凝土结构和钢结构的优点而消弱了其缺点，是一种经济高效的结构形式。

赵士永、石磊和王海龙等人在《华北地震科学》2017年7月第35卷增刊中发表的《钢筋混凝土柱-钢梁组合节点研究现状及展望》一文中公开了我国目前对钢筋混凝土柱-钢梁组合结构组合节点的研究现状，并提出我国现在对钢筋混凝土柱-钢梁的组合节点采用的是梁贯通式，而梁贯通式势必对柱子的完整程度造成一定的削弱，将大大削弱混凝土柱的承压能力及抗弯折能力。

发明内容

为解决梁贯通式钢筋混凝土柱-钢梁组合结构中的节点对混凝土柱造成削弱的问题，本发明提供了一种混凝土柱与钢结构连接组件及楼面建筑物的构筑方法，目的是保留混凝土柱的完整性，保证混凝土柱的承压及抗弯折能力，同时加快建筑的构建速度，降低构筑成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种混凝土柱与钢结构连接组件，多个套环同轴自上向下依次叠放在一起，多个套环的外周壁上均布有将多个套环相互呈间隔状连接的支撑板，支撑板的下部内卡装有连接头；所述套环包括方槽套环和燕尾槽套环，所述方槽套环为环状或框状板体，所述方槽套环的边缘上设置有长方形槽口，方槽套环上设置有多个均布排列的第一钢筋通孔；所述燕尾槽套环为环状或框状板体，所述燕尾槽套环的边缘上设置有梯形槽口，燕尾槽套环上设置有多个均布排列的第二钢筋通孔；方槽套环置于燕尾槽套环的上方，多个方槽套环的长方形槽口上下对应构成方槽，多个燕尾槽套环的梯形槽口上下对应构成燕尾槽；支撑板卡装在方槽和燕尾槽内；第一钢筋通孔和第二钢筋通孔内贯穿有上下两端伸出的主筋，方槽套环和燕尾槽套环的环内均布有上下两端伸出的钢筋笼，套环、支撑板、主筋、钢筋笼和连接头均为钢制成，相互连接在一起构成钢结构部分，伸出钢结构部分上方的主筋和钢筋笼的上端伸进钢结构部分上方的上混凝土柱内，将钢结构部分和上混凝土柱相连接，伸出钢结构部分下方的主筋和钢筋笼的下端伸进钢结构部分下方的下混凝土柱内，将钢结构部分和下混凝土柱相连接构成混凝土柱与钢结构连接组件，钢结构部分内部浇筑有和上混凝土柱、下混凝土柱均连为一体的混凝土。

进一步地，所述支撑板是竖直状的板体，所述支撑板上部中心有和方槽大小形状相配应的上槽体，支撑板下部中心有和燕尾槽大小形状相配应的下槽体，支撑板的上槽体和下槽体同轴心对接在一起构成滑道。

进一步地，所述连接头的内端为与支撑板下部的下槽体相配合的梯形柱体，所述连接头的外端固定连接有带有螺栓孔的连接板或“工”字形的形钢接头。

进一步地，所述方槽套环的数量不少于燕尾槽套环的数量。

进一步地，所述支撑板的数量与方槽或燕尾槽的数量一致，均为多个。

进一步地，所述支撑板的宽度之和小于方槽套环或燕尾槽套环的外周长。

进一步地，所述方槽套环和燕尾槽套环的内径不小于外径的70%。

进一步地，所述方槽为长方形槽体，所述燕尾槽为梯形槽体。

一种混凝土柱钢结构楼面建筑物的构筑方法，包括以下步骤：

A.以设计要求的长度间隔状浇筑等高的下混凝土柱，并在下混凝土柱顶端打毛，预留浇筑面；

B.在每个下混凝土柱的顶端设置钢结构部分；

C.在钢结构部分的上方浇筑混凝土，使混凝土浇筑进钢结构部分，将下混凝土柱与钢结构部分浇筑固定在一起，浇筑后，钢结构部分上方的混凝土为上混凝土柱，并在顶端打毛，预留浇筑面；

D.将连接头安装至支撑板的滑道下部内；

E.重复上述B～D的操作步骤，在上混凝土柱上方依次层叠钢结构部分，从而用形成混凝土柱与钢结构连接组件来增加建筑楼层。

通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明的混凝土柱与钢结构连接组件是钢结构部分嵌套在混凝土柱内，并且钢筋笼贯穿方槽套环和燕尾槽套环的环内、主筋穿过所述第一钢筋通孔和第二钢筋通孔，确保钢结构部分能够很好的与混凝土柱接合，并且保证了混凝土柱的完整性，钢结构部分与混凝土柱的连接部位不是混凝土柱的薄弱点，因此保障了建筑支撑柱的抗压能力和抗弯性能。

本发明的套环与连接头通过燕尾槽连接，在每完成一层混凝土柱的构建后即可快速连接钢结构楼面，减少了钢筋混凝土楼面的钢筋铺设和混凝土浇筑、固化过程，加快建筑的构筑速度。

本发明采用混凝土柱支撑钢结构楼面，在确保稳定及混凝土柱强度的同时减少了钢材的利用，降低建筑的构筑成本。

本发明在连接组件上设置了燕尾槽和方槽，如对钢结构楼面进行改造或更换维修时可以轻松的拆卸钢结构楼面，快速对建筑进行维修及改造，而不需破坏建筑整体，在后期的维修中有更快的快速连接及无损拆换安装的优势。

附图说明

图1是本发明一种混凝土柱与钢结构连接组件的结构示意图；

图2是本发明的方形套环与支撑板连接示意图；

图3是本发明的圆形套环与支撑板连接示意图；

图4是本发明的方槽套环结构示意图；

图5是本发明的燕尾槽套环结构示意图；

图6是本发明的支撑板结构示意图；

图7是本发明的支撑板主视图；

图8是图7的A-A向剖面图；

图9是图7的B-B向剖面图；

图10是本发明的连接头结构示意图一；

图11是本发明的连接头结构示意图二；

图12是本发明的施工过程示意图。

附图中标号为：1为套环，2为支撑板，3为连接头，4a上混凝土柱，4b下混凝土柱，5为连接板，6形钢接头，11为方槽套环，12为燕尾槽套环,21为上槽体，22为下槽体，41为主筋，42为钢筋笼，111为方槽，112为第一钢筋通孔，121为燕尾槽，122为第二钢筋通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

如图1～图12所示，一种混凝土柱与钢结构连接组件，多个套环1同轴自上向下依次叠放在一起，多个套环1的外周壁上均布有将多个套环相互呈间隔状连接的支撑板2；所述套环1包括方槽套环11和燕尾槽套环12，所述方槽套环11为环状或框状板体，所述方槽套环11的边缘上设置有长方形槽口，方槽套环11上设置有多个均布排列的第一钢筋通孔112；所述燕尾槽套环12为环状或框状板体，所述燕尾槽套环12的边缘上设置有梯形槽口，燕尾槽套环12上设置有多个均布排列的第二钢筋通孔122；方槽套环11置于燕尾槽套环12的上方，多个方槽套环的长方形槽口上下对应构成方槽111，多个燕尾槽套环12的梯形槽口上下对应构成燕尾槽121，支撑板2卡装在方槽111和燕尾槽121内；第一钢筋通孔112和第二钢筋通孔122内贯穿有上下两端伸出的主筋41，方槽套环11和燕尾槽套环12的环内均布有上下两端伸出的钢筋笼42，支撑板的下端内卡装有连接头3，套环1、支撑板2、主筋41、钢筋笼42和连接头3均为钢制成，相互连接在一起构成钢结构部分，伸出钢结构部分上方的主筋41和钢筋笼42的上端伸进钢结构部分上方的上混凝土柱4a内，将钢结构部分和上混凝土柱4a相连接，伸出钢结构部分下方的主筋41和钢筋笼42的下端伸进钢结构部分下方的下混凝土柱4b内，将钢结构部分和下混凝土柱4b相连接构成混凝土柱与钢结构连接组件，钢结构部分内部浇筑有和上混凝土柱4a、下混凝土柱4b均连为一体的混凝土。

如图6～图9所示，所述支撑板2是竖直状的板体，所述支撑板2上部中心有和方槽111大小形状相配应的上槽体，支撑板2下部中心有和燕尾槽121大小形状相配应的下槽体，支撑板的上槽体和下槽体同轴心对接在一起构成滑道，滑道的下部内卡装有连接头3；

如图10、图11所示，所述连接头3的内端为与支撑板2下部的下槽体相配合的梯形柱体，所述连接头3的外端固定连接有带有螺栓孔的连接板5或“工”字形的形钢接头6，连接板52和型钢接头6均用于连接钢结构楼面，其中连接板5用于螺栓连接带由螺栓孔的钢结构楼面框架，型钢接头6用于直接焊接连接钢结构楼面框架。

在安装时先安装连接头3，然后在连接头3的外端通过连接板5螺栓连接钢结构楼面框架或通过型钢接头6焊接钢结构楼面框架；也可以将钢结构楼面框架先焊接成一个整体，然后再将整体经本发明的连接头3相连接，之后再在钢结构框架上铺设地板材料来制作钢结构楼面，在装配钢结构楼面时，先将连接头3放入支撑板2上部的上槽体内，由于上槽体为方形槽，宽度上下一致，所以连接头3可以轻松放入支撑板2上部的上槽体内，连接头3在上槽体内向下滑动直至卡装在支撑板2下部的下槽体内，因此连接头3在下槽体内，只有可以上下移动的自由度，同时由于连接头3自重的限制连接头被固定在下槽体内，不会自主滑出下槽体。

在每完成一层混凝土柱的构建后即可快速连接钢结构楼面，减少了钢筋混凝土楼面的钢筋铺设和混凝土浇筑、固化过程，加快建筑的构筑速度。

所述方槽套环11的数量不少于燕尾槽套环12的数量，保证上槽体的高度大于下槽体的高度，因为连接头3是由上槽体进入后向下压入下槽体内的，因此上槽体高度大于下槽体高度，避免在维修拆卸连接头3的时候连接头3不能完全滑出下槽体，影响连接头3的拆卸，而上槽体高度大于下槽体则可以使连接头3向上完全滑出下槽体，进入上槽体，并从上槽体退出连接组件，如对钢结构楼面进行改造或更换维修，则可以轻松的拆卸钢结构楼面，快速对建筑进行维修及改造，而不需破坏建筑整体，在后期的维修中更加显出快速连接及无损拆换安装的优势。

所述方槽套环11和燕尾槽套环12的外形为圆环状或正方形框体，分别用于连接圆形或方形混凝土柱，保障对多种建筑类型均具有快速连接性能。

所述支撑板2的数量与方槽111或燕尾槽121的数量一致，均为多个，且所述支撑板2的宽度之和小于方槽套环11或燕尾槽套环12的外周长，即支撑板2不会完整的覆盖方槽套环11和燕尾槽套环12的侧面，有利于在混凝土浇筑时进入相互间隔的套环1之间，快速填充间隙和排气。

所述方槽套环11和燕尾槽套环12的内径不小于外径的70%，优先保障上下混凝土柱的完整性，确保上下混凝土柱的抗压能力和抗弯折性能。

所述方槽111为长方形槽体，所述燕尾槽121为梯形槽体。

一种混凝土柱钢结构楼面建筑物的构筑方法，包括以下步骤：

A.以设计要求的长度间隔状浇筑等高的下混凝土柱4b，并在下混凝土柱4b顶端打毛，预留浇筑面；

B.在每个下混凝土柱4b的顶端设置钢结构部分；

C.在钢结构部分的上方浇筑混凝土，使混凝土浇筑进钢结构部分，将下混凝土柱4b与钢结构部分浇筑固定在一起，浇筑后，钢结构部分上方的混凝土为上混凝土柱4a，并在顶端打毛，预留浇筑面；

D.将连接头3安装至支撑板2的滑道下部内；

E.重复上述B～D的操作步骤，在上混凝土柱4a上方依次层叠钢结构部分，从而用形成混凝土柱与钢结构连接组件来增加建筑楼层。

本发明采用混凝土柱支撑钢结构楼面，在确保稳定的同时减少了钢材的利用，降低建筑的构筑成本。

如图12所示，所述上混凝土柱4a和下混凝土柱4b内设置有钢筋笼42，钢筋笼42外部设置有主筋41，且钢筋笼42贯穿上混凝土柱4a和下混凝土柱4b之间的方槽套环11和燕尾槽套环12的环内、主筋41穿过所述第一钢筋通孔112和第二钢筋通孔122，确保钢结构部分能够很好的与上混凝土柱4a和下混凝土柱4b接合，同时由于套环相当于环向的钢筋，与主筋形成了***的钢筋笼形结构，不仅没有对混凝土柱进行削弱，反而加强了混凝土柱的受力强度。

经过实验验证，设置有连接组件的混凝土柱比没有设置连接组件的混凝土柱在抗压强度上提高了15%～28%，在抗弯性能上提高了33%～42%，,连接组件与混凝土柱的连接部位是混凝土柱增强点，因此保障了建筑支撑柱的抗压能力和抗弯性能。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明的精神即公开范围内，可以对本发明的技术方案进行多种变形。

Claims (9)

1.一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，多个套环（1）同轴自上向下依次叠放在一起，多个套环（1）的外周壁上均布有将多个套环（1）相互呈间隔状连接的支撑板（2），支撑板（2）的下部内卡装有连接头（3）；所述套环（1）包括方槽套环（11）和燕尾槽套环（12），所述方槽套环（11）为环状或框状板体，所述方槽套环（11）的边缘上设置有长方形槽口，方槽套环（11）上设置有多个均布排列的第一钢筋通孔（112）；所述燕尾槽套环（12）为环状或框状板体，所述燕尾槽套环（12）的边缘上设置有梯形槽口，燕尾槽套环（12）上设置有多个均布排列的第二钢筋通孔（122）；方槽套环（11）置于燕尾槽套环（12）的上方，多个方槽套环（11）的长方形槽口上下对应构成方槽（111），多个燕尾槽套环（12）的梯形槽口上下对应构成燕尾槽（121）；支撑板（2）卡装在方槽（111）和燕尾槽（121）内；第一钢筋通孔（112）和第二钢筋通孔（122）内贯穿有上下两端伸出的主筋（41），方槽套环（11）和燕尾槽套环（12）的环内均布有上下两端伸出的钢筋笼（42），套环（1）、支撑板（2）、主筋（41）、钢筋笼（42）和连接头（3）均为钢制成，相互连接在一起构成钢结构部分，伸出钢结构部分上方的主筋（41）和钢筋笼（42）的上端伸进钢结构部分上方的上混凝土柱（4a）内，将钢结构部分和上混凝土柱（4a）相连接，伸出钢结构部分下方的主筋（41）和钢筋笼（42）的下端伸进钢结构部分下方的下混凝土柱（4b）内，将钢结构部分和下混凝土柱（4b）相连接构成混凝土柱与钢结构连接组件，钢结构部分内部浇筑有和上混凝土柱（4a）、下混凝土柱（4b）均连为一体的混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述支撑板（2）是竖直状的板体，所述支撑板（2）上部中心有和方槽（111）大小形状相配应的上槽体（21），支撑板（2）下部中心有和燕尾槽（121）大小形状相配应的下槽体（22），支撑板（2）的上槽体（21）和下槽体（22）同轴心对接在一起构成滑道。

3.根据权利要求2所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述连接头（3）的内端为与支撑板（2）下部的下槽体（22）相配合的梯形柱体，所述连接头（3）的外端固定连接有带有螺栓孔的连接板（5）或“工”字形的形钢接头（6）。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述方槽套环（11）的数量不少于燕尾槽套环（12）的数量。

5.根据权利要求4所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述支撑板（2）的数量与方槽（111）或燕尾槽（121）的数量一致，均为多个。

6.根据权利要求1所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述支撑板（2）的宽度之和小于方槽套环（11）或燕尾槽套环（12）的外周长。

7.根据权利要求1所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述方槽套环（11）和燕尾槽套环（12）的内径不小于外径的70%。

8.根据权利要求1所述的一种混凝土柱与钢结构连接组件，其特征在于，所述方槽（111）为长方形槽体，所述燕尾槽（121）为梯形槽体。

9.一种混凝土柱钢结构楼面建筑物的构筑方法，其特征在于，该方法使用权利要求2的一种混凝土柱与钢结构连接组件，步骤如下：

A.以设计要求的长度间隔状浇筑等高的下混凝土柱（4b），并在下混凝土柱（4b）顶端打毛，预留浇筑面；

B.在每个下混凝土柱（4b）的顶端设置钢结构部分；

C.在钢结构部分的上方浇筑混凝土，使混凝土浇筑进钢结构部分，将下混凝土柱（4b）与钢结构部分浇筑固定在一起，浇筑后，钢结构部分上方的混凝土为上混凝土柱（4a），并在顶端打毛，预留浇筑面；

D.将连接头（3）安装至支撑板（2）的滑道下部内；

E.重复上述B～D的操作步骤，在上混凝土柱（4a）上方依次层叠钢结构部分，从而用形成混凝土柱与钢结构连接组件来增加建筑楼层。

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