CN115370008A - 一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢管混凝土柱‑钢筋混凝土梁的连接结构，其包括：钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱内设置有水平加劲肋和竖向加劲肋；钢牛腿；竖向钢板，所述竖向钢板与钢管混凝土柱焊接连接；钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁包括混凝土、上部第一纵筋、上部第二纵筋、下部第一纵筋、下部第二纵筋和腰筋，所述上部第一纵筋、下部第一纵筋分别穿设于所述的两排椭圆孔，所述上部第二纵筋与所述钢牛腿的上翼缘搭接，下部第二纵筋与所述钢牛腿的下翼缘搭接，所述腰筋与所述竖向钢板焊接连接。本发明通过在钢管混凝土柱上设置椭圆孔便于部分纵筋穿孔，设置钢牛腿与纵筋搭接，可使钢管混凝土柱两端弯矩连续传递，使梁柱节点刚接，实现强节点弱构件理念。

Description

一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及的是一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构。

背景技术

随着城市用地不断紧张，建筑高度普遍越来越高，为了控制建筑底部框架柱截面，通常会在截面内设置型钢，形成型钢混凝土柱。随着国内人口结构的变化，为解决劳动力短缺的问题，各地区都在大力推行装配式结构，从设计与施工尽可能做到免模免撑，型钢混凝土柱逐渐被钢管混凝土柱所取代。而楼盖则仍采用经济性突出、技术成熟的钢筋混凝土楼盖，此时钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接成为设计难点，也是施工质量难以保证的一个重要痛点。显然，这个难点不仅出现在采用钢管混凝土柱-钢筋混凝土楼盖的塔楼中，也会出现在上部采用钢结构，地下室采用钢筋混凝土结构中。为了实现强节点、弱构件的设计理念，需要对矩形钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点进行重点设计，做到传力合理、构造简单，还要能实现施工质量可控。

对于钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的构件连接，传统的做法是采用环梁，具体可参考《钢管混凝土结构构造》(06SJ524)、《钢管混凝土结构技术规范》(GB50936-2014)等，该做法在节点区平面投影较大，会影响建筑和设备在靠近柱的楼板预留孔洞和电梯洞口，对于楼梯部位，还存在碰头的隐患及影响楼梯的消防问题。因此，现有的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的构件连接构造需要改造，在符合强节点、弱构件的抗震设计理念，做到传力合理、构造简单及施工便捷、质量可靠。

因此，现有技术存在缺陷，有待改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，旨在解决现有的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接构件在实现强节点、弱构件的设计理念上如何实现施工简便、质量可控的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，包括：

钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱上预留有两排椭圆孔，所述钢管混凝土柱内设置有水平加劲肋和竖向加劲肋；

钢牛腿，所述钢牛腿与所述钢管混凝土柱焊接连接，且设置于所述两排椭圆孔之间；

竖向钢板，所述竖向钢板与所述钢管混凝土柱焊接连接；

钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁包括混凝土、上部第一纵筋、上部第二纵筋、下部第一纵筋、下部第二纵筋和腰筋，所述上部第一纵筋、下部第一纵筋分别穿设于所述的两排椭圆孔，所述上部第二纵筋与所述钢牛腿的上翼缘搭接，所述下部第二纵筋与所述钢牛腿的下翼缘搭接，所述腰筋与所述竖向钢板焊接连接。

所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，所述钢牛腿为H型钢，所述钢牛腿还包括设置于所述上翼缘和所述下翼缘之间的腹板。

所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，所述椭圆孔的长轴径方向与所述钢管混凝土柱的轴向方向一致，所述椭圆孔包括一排设置于所述钢管混凝土柱上与所述钢筋混凝土梁上部第一纵筋所对应位置的三个椭圆孔以及一排设置于所述钢管混凝土柱上与所述钢筋混凝土梁下部第一纵筋所对应位置的三个椭圆孔。

所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，所述每排三个椭圆孔短轴径的长度总和小于所述钢管混凝土柱周长的15％。

所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，在所述上翼缘和所述下翼缘背离所述腹板的方向以及所述腹板的两侧均设置有栓钉。所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，在所述钢牛腿的腹板两侧设置有构造钢筋所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，在所述腰筋与所述腹板的构造钢筋之间设置有拉筋。所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，所述钢管混凝土柱两侧的钢筋混凝土梁截面及标高均相同。

所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其中，所述上翼缘和所述下翼缘与所述水平加劲肋钢管混凝土柱对应设置，所述腹板与所述竖向加劲肋对应设置。

与现有技术相比，本发明提供了一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，通过在所述钢管混凝土柱上设置椭圆孔便于纵筋穿孔，可以使钢管混凝土柱两端弯矩连续传递，并且结合纵筋与钢牛腿搭接连接形成“穿筋+牛腿搭接”混合连接节点，使钢筋混凝土梁的梁端达到刚接，弯矩可靠传递，且该节点仅限于梁宽范围，既保证结构质量，又能兼顾设备需求，实现了强节点/弱构件的理念；通过本发明的结构设计可以相对减少现场的焊接工作量，施工简便，能够满足实际抗震需求，且连接节点核心区投影面积仅限于梁柱截面范围，无环梁等，受到建设单位、使用单位及建筑和设备专业人士的欢迎。

附图说明

图1是本发明中提供的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构节点示意图；

图2是本发明中提供的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中的梁端钢牛腿横断面示意图；

图3是本发明中提供的钢管混凝土柱椭圆孔结构示意图；

图4中(a)是本发明中提供的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构现场施工示意图；图4中(b)是本发明中提供的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构现场绑扎完钢筋的示意图；

图5是本发明实施例提供的钢筋混凝土梁位于钢管混凝土柱中部时钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构节点示意图；

图6是本发明实施例提供的钢筋混凝土梁正交设置于钢管混凝土柱四个侧面时钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构节点示意图。

附图标记说明：

钢管混凝土柱10，椭圆孔11，钢牛腿20，上翼缘21，下翼缘22，腹板23，钢筋混凝土梁30，钢筋混凝土梁31，上部第一纵筋32，上部第二纵筋33，腰筋34，下部第一纵筋35，下部第二纵筋36，构造钢筋37，竖向钢板40，栓钉50，箍筋60，拉筋70。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

传统做法对于钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的构件连接的方法是采用环梁，然而该做法在节点区平面投影较大，影响建筑和设备在靠近柱的楼板预留孔洞和电梯洞口，而且节点做法现场施工复杂，质量不好控制。

基于此，参阅图1和图2，本发明提供一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其包括：

钢管混凝土柱10，所述钢管混凝土柱上预留有两排椭圆孔11，所述钢管混凝土柱10内设置有水平加劲肋和竖向加劲肋；

钢牛腿20，所述钢牛腿20与所述钢管混凝土柱10焊接连接，且设置于所述两排椭圆孔11之间；

竖向钢板40，所述竖向钢板40与所述钢管混凝土柱10焊接连接；

钢筋混凝土梁30，所述钢筋混凝土梁30包括混凝土31、上部第一纵筋32、上部第二纵筋33、下部第一纵筋35、下部第二纵筋36和腰筋34，所述上部第一纵筋32、所述下部第一纵筋35分别穿设于所述椭圆孔11，所述上部第二纵筋33与所述钢牛腿的上翼缘21搭接，所述下部第二纵筋36与所述钢牛腿20的下翼缘22搭接连接，所述腰筋34与所述竖向钢板40焊接连接。

本发明通过在钢管混凝土柱上设置椭圆孔便于纵筋穿孔，可以使钢管混凝土柱的两侧钢筋混凝土梁弯矩连续传递，并且结合纵筋与钢牛腿搭接连接形成“部分穿筋+牛腿搭接”混合连接节点，使钢筋混凝土梁的梁端为刚接，做到弯矩可靠传递，并且该节点仅限于梁宽范围，既能保证结构质量，又兼顾设备需求，实现了强节点、弱构件的理念；通过本发明的结构设计可以相对减少现场的焊接工作量，施工简便，能够满足实际抗震需求，并且连接节点核心区投影面积仅限于梁柱截面范围，无环梁等，受到建筑和设备行业的欢迎。

在本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，所述钢牛腿20为H型钢，所述钢牛腿20还包括设置于所述上翼缘21和所述下翼缘22之间的腹板23。

所述钢牛腿20采用H型钢，可以有效地增强钢筋混凝土梁30端部的承载力；所述钢牛腿20与所述钢管混凝土柱10之间采用全熔透焊，所述钢牛腿20截面与所述钢管混凝土10内的水平加劲肋和竖向加劲肋分别对应，传力直接，构造简单。所述钢牛腿20位于上部第一纵筋32与下部第一纵筋35之间。

参见图3，在本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，椭圆孔11的长轴径方向与钢管混凝土柱10的轴向方向一致，所述椭圆孔11包括一排设置于所述钢管混凝土柱10上与所述钢筋混凝土梁30上部第一纵筋32所对应位置的三个椭圆孔以及一排设置于所述钢管混凝土柱10上与所述钢筋混凝土梁30下部第一纵筋35所对应位置的三个椭圆孔。

由图3中可以看出，所述两排椭圆孔包括一排长椭圆孔和一排短椭圆孔，所述长椭圆孔和所述短椭圆孔均为竖直方向的孔，其中，所述长椭圆孔内部穿射有三排钢筋，中间排钢筋为另一个方向框架梁的上部纵筋，第一排和第三排的钢筋为图中钢筋混凝土梁的上部第一纵筋，其与中间排钢筋为垂直方向穿孔的钢筋；所述短椭圆孔内部穿射有两排钢筋，为底筋并筋穿射而过；实际设计中，为了减少钢筋根数，选用的上部第一纵筋和下部第一纵筋均为32mm粗钢筋，所述椭圆孔的尺寸可随所选用的钢筋尺寸进行相应调整。

在一些实施方式中，所述每排三个椭圆孔短轴径的长度总和小于所述钢管混凝土柱周长的15％，实际施工过程中，可根据长椭圆孔的数量以及钢管混凝土柱10的边长具体选择长椭圆孔的宽度，本实施例中优选设置3个长椭圆孔，通过长椭圆孔宽度的控制以满足其在水平面上投影的长度总和小于钢管混凝土柱10周长的15％，而该限定既可以防止钢管混凝土柱10因为设置的椭圆孔过宽造成钢管削弱严重，又不使得钢管混凝土柱10的节点域承载能力不足而导致建筑的结构不牢固。

本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，在所述上翼缘21和所述下翼缘22背离所述腹板23的方向以及所述腹板23的两侧均设置有栓钉50，设置栓钉50可以使钢牛腿20与混凝土能更好地协调受力，提高钢筋混凝土梁30整体的受力性能。

在本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，在所述钢牛腿20的外侧设置有箍筋60，在所述钢牛腿20端部以外1.5倍梁高范围内也设置有箍筋60，所述箍筋60按照梁端箍筋加密区的要求进行设置，通过设置箍筋60可以满足钢筋混凝土梁30截面内的抗剪强度，增强对混凝土的约束，提高钢筋混凝土梁的抗震性能。梁端箍筋加密区的箍筋设置既能增强梁端部的抗剪能力，又能约束梁端部的纵向钢筋和混凝土；可选地，在所述钢牛腿20长度范围内的箍筋60间距和直径需满足现行规范的相关要求。

在本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，在所述钢牛腿20的腹板23两侧设置有构造钢筋37，在所述腰筋34与所述腹板23的构造钢筋37间设置有拉筋70，起到混凝土与钢筋的咬合作用。

在一些实施方式中，所述钢管混凝土柱10两侧的钢筋混凝土梁30截面及标高均相同，便于上部第一纵筋32、下部第一纵筋35贯穿钢管混凝土柱10，从而使钢管混凝土柱10两端的弯矩能够连续传递。

在本发明所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构中，所述上翼缘21和所述下翼缘22与所述水平加劲肋对应设置，所述腹板22与所述竖向加劲肋对应设置，所述加劲肋与所述钢管混凝土柱10之间可以采用焊接的方式进行连接，通过设置加劲肋既增大节点域的刚度，又能顺利实现力的传递。

在一些其他的实施方式中，根据实际需要，所述钢筋混凝土梁可以设置于所述钢管混凝土柱的中部，也可以正交设置于所述钢管混凝土柱的四个侧面，具体的连接结构节点示意图可参见图5和图6，为防止正交的空间阻碍和纠缠，在正交的钢筋设置时，需要设置其所通过的椭圆孔高度有一定距离，从而保证正交方向的钢筋互不干扰。为固定正交方向的钢筋，并使其作用力相互形成更好的网状作用，可以在正交方向钢筋的交叉点上加装固定模块，以强化相互之间的支撑作用。

综上所述，本发明提供了一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其包括：钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱上预留有两排椭圆孔，所述钢管混凝土柱内设置有水平加劲肋和竖向加劲肋；钢牛腿，所述钢牛腿与所述钢管混凝土柱焊接连接，且设置于所述两排椭圆孔之间；竖向钢板，所述竖向钢板与钢管混凝土柱焊接连接；钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁包括混凝土、上部第一纵筋、上部第二纵筋、下部第一纵筋、下部第二纵筋和腰筋，所述上部第一纵筋、下部第一纵筋分别穿设于所述的两排椭圆孔，所述上部第二纵筋与所述钢牛腿的上翼缘搭接，所述下部第二纵筋与所述钢牛腿的下翼缘搭接，所述腰筋与所述竖向钢板焊接连接。本发明通过在钢管混凝土柱上设置椭圆孔便于纵筋穿孔，可以使钢管混凝土柱的两侧弯矩连续传递，并且结合纵筋与钢牛腿搭接连接形成“部分穿筋+牛腿搭接”混合连接节点，使钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁为刚接，保证弯矩可靠传递，并且该节点仅限于梁宽范围，既能够保证结构质量，又能够兼顾设备需求，实现了强节点、弱构件的理念；通过本发明的结构设计可以相对减少现场的焊接工作量，施工简便，能够满足实际抗震需求，连接节点核心区投影面积仅限于梁柱截面范围，无环梁等，受到建设单位、使用单位、建筑和设备专业人士的欢迎。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，包括：

钢管混凝土柱，所述钢管混凝土柱上预留有两排椭圆孔，所述钢管混凝土柱内设置有水平加劲肋和竖向加劲肋；

钢牛腿，所述钢牛腿与所述钢管混凝土柱焊接连接，且设置于所述两排椭圆孔之间；

竖向钢板，所述竖向钢板与所述钢管混凝土柱焊接连接；

钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土梁包括混凝土、上部第一纵筋、上部第二纵筋、下部第一纵筋、下部第二纵筋和腰筋，所述上部第一纵筋、所述下部第一纵筋分别穿设于所述的两排椭圆孔，所述上部第二纵筋与所述钢牛腿的上翼缘搭接，所述下部第二纵筋与所述钢牛腿的下翼缘搭接，所述腰筋与所述竖向钢板焊接连接。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，所述钢牛腿为H型钢，所述钢牛腿还包括设置于所述上翼缘和所述下翼缘之间的腹板。

3.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，所述椭圆孔的长轴径方向与所述钢管混凝土柱的轴向方向一致，所述椭圆孔包括一排设置于所述钢管混凝土柱上与所述钢筋混凝土梁上部第一纵筋所对应位置的三个椭圆孔以及一排设置于所述钢管混凝土柱上与所述钢筋混凝土梁下部第一纵筋所对应位置的三个椭圆孔。

4.根据权利要求3所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，所述每排三个椭圆孔短轴径的长度总和小于所述钢管混凝土柱周长的15％。

5.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，在所述上翼缘和所述下翼缘背离所述腹板的方向以及所述腹板的两侧均设置有栓钉。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，在所述钢牛腿的腹板两侧设置有构造钢筋。

7.根据权利要求6所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，在所述腰筋与所述腹板的构造钢筋之间设置有拉筋。

8.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，所述钢管混凝土柱两侧的钢筋混凝土梁截面及标高均相同。

9.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁的连接结构，其特征在于，所述上翼缘和所述下翼缘与所述水平加劲肋对应设置，所述腹板与所述竖向加劲肋对应设置。

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