专利名称：钢管混凝土连接器及其施工方法
技术领域：
本发明涉及钢管混凝土结构的连接，具体是一种钢管混凝土连接器及其施工方法。
背景技术：
目前，钢管混凝土结构在高层建筑中大量应用。通常钢管混凝土结构的连接采用法兰连接、焊接或套管连接。法兰连接是将钢管构件端部固定法兰盘，再将两个法兰盘通过螺栓紧固的连接方法。法兰连接虽然施工方便，但是接口缝隙容易遭受腐蚀，造成连接失效，同时对连接器件的加工精度要求过高，造价成本投入过大。焊接是利用连接件之间的金属分子在高温下互相渗透而结合成整体的连接方法。焊接可以保证钢管构件的紧密连接，但是对施焊环境和操作者技术要求较高，而且容易产生焊接缺陷，无法实现标准化作业。套管连接是将内外套管同轴搭接，在内外套管间灌注膨胀水泥并附设抗剪件，依靠粘结摩擦作用而结合的连接方法。套管连接技术简单实用，但是节点处理要求较高，套管粘结长度大，大大提升了耗钢量，也挤占大量轴向空间，同时难以实现高强度抗拉和抗压要求。
发明内容
本发明旨在解决现有钢管混凝土结构连接方法存在的问题，而提供一种能显著提高钢管混凝土节点连接强度，保证节点连接牢固性，增强节点连接抗疲劳性能，同时实现现场施工作业快速化的钢管混凝土连接器及其施工方法。
本发明解决所述问题采用的技术方案是一种钢管混凝土连接器，包括盖板、卡盘、套筒，所述盖板是一个外缘呈圆形的环状体， 其上边缘设置有等分布置的限位块，其下边缘设置有与所述限位块对应布置的盖板凸齿； 所述卡盘中间开有与被连接钢管外径等尺寸的套口，该套口边缘设置有等分布置的加劲肋板；所述套筒其底板上开有与被连接钢管外径等尺寸的套口，其上边缘设置有等分布置的套筒凸齿，该套筒凸齿的位置与盖板上的限位块和盖板凸齿对应，且盖板上的限位块和盖板凸齿的上下间距与该套筒凸齿等厚。
更进一步，所述盖板其上边缘按四等分固定限位块，其下边缘按四等分固定盖板凸齿；所述卡盘套口边缘按被连接钢管内壁上焊接的十字导向抗剪板位置，四等分固定加劲肋板；所述套筒上边缘四等分固定套筒凸齿。
上述钢管混凝土连接器的施工方法，按如下步骤进行a.按钢管混凝土的钢管外形尺寸和连接强度要求，在工厂设计并加工制作钢管混凝土连接器的盖板、卡盘、套筒和十字导向抗剪板；b.在施工现场，将上钢管的下端套入盖板，并将卡盘套口与上钢管的下缘焊接；将套筒套口与下钢管的上缘焊接，并在下钢管的上端内壁焊接十字导向抗剪板；c.将加工好的上钢管吊装，依靠上钢管的加劲肋板和下钢管的十字导向抗剪板对正定位，落位后采用临时支撑固定，临时固定后调整上钢管上的盖板，使盖板的限位块和盖板凸齿与套筒的套筒凸齿错口对正，然后将盖板下落至套筒上缘并旋转45度，使限位块和盖板凸齿牢固卡紧套筒的套筒凸齿；d.向套筒内灌入掺有纤维的强度等级大于C80的高强微膨胀灌浆料，待达到设计强度，撤去临时支撑即完成上钢管和下钢管的连接；e、向连接好的钢管内浇注混凝土，待达到设计强度，既完成钢管混凝土的施工。
本发明上述技术方案，采用了组合构件的卡固和高强灌浆粘结连接结构，套筒内灌浆料受到钢管和套筒的内外约束处于三向受压状态，其极限强度和变形均显著提高，其受力机理不同于以往连接方法；钢管混凝土受拉时灌浆料受卡盘和盖板的挤压形成受压套筒，将力通过连接套筒和卡盘完成上、下钢管力的传递，其连接效果明显优于已有连接方法；设计计算可通过调整套筒、盖板、卡盘的尺寸，达到连接节点承载力和刚度大于钢管混凝土，保证节点不发生破坏。
与现有技术相比，本发明的优点是施工安装便捷，连接措施安全，整体连接牢固， 适宜复杂施工环境，可用于房屋建筑工程中的方钢管混凝土和圆钢管混凝土施工，尤其连接节点具有良好的轴向受力性能、受弯性能和抗疲劳性能，避免了法兰连接、焊接和套管连接的种种弊端，具有广泛的应用空间和良好的实用效果。
图1是本发明实施例的钢管混凝土连接器结构示意图。
图2是本实施例中的盖板俯视图。
图3是本实施例中的卡盘俯视图。
图4是本实施例中的套筒俯视图。
图中1-盖板，2-卡盘，3-套筒，4-十字导向抗剪板，5-下钢管，6_加劲肋板，7_盖板凸齿，8-套筒凸齿，9-限位块，10-上钢管，11-混凝土，12-灌浆料，13-卡盘套口，14-套筒底板，15-套筒套口。
具体实施例方式以下结合实施例详述本发明。
参见图1、图2、图3、图4，钢管混凝土连接器是由盖板1、卡盘2、套筒3三个分离构件组合而成的。盖板1是一个外缘呈圆形的环状体，其上边缘按四等分固定四个限位块 9，其下边缘外侧按四等分固定四个呈弧形的盖板凸齿7，四个盖板凸齿7与四个限位块9位置对应；卡盘2中间开有卡盘套口 13，卡盘套口 13的口径与被连接的上钢管10和下钢管 5的外径等尺寸(方口)，卡盘套口 13边缘按下钢管5内壁上焊接的十字导向抗剪板4的位置，四等分焊接四个加劲肋板6 ；套筒底板14上开有与被连接的上钢管10和下钢管5的外径等尺寸的套筒套口 15 (方口)，套筒3上边缘四等分固定四个套筒凸齿8，套筒凸齿8的位置与盖板1上的限位块9和盖板凸齿7对应，且盖板1上的限位块9和盖板凸齿7的上下间距与套筒凸齿8的厚度等厚。
采用这种钢管混凝土连接器的施工方法，其顺序如下1.根据钢管混凝土的钢管外形尺寸和连接强度要求，在工厂分别设计并加工制作盖板 1、卡盘2、套筒3及十字导向抗剪板4 ；2.在施工现场，将上钢管10的下端套入盖板1，并将卡盘2的卡盘套口13与上钢管 10的下缘焊接；将套筒3的套筒套口 15与下钢管5的上缘焊接，并在下钢管5的上端内壁焊接十字导向抗剪板4;3.将加工好的上钢管10吊装，依靠与上钢管10焊接为一体的加劲肋板6和下钢管5上的十字导向抗剪板4对正定位，落位后采用临时支撑固定，临时固定后调整上钢管10上的盖板1，使盖板1的限位块9和盖板凸齿7与套筒3的套筒凸齿8错口对正，然后将盖板 1下落至套筒3上缘并旋转45度，使限位块9和盖板凸齿7牢固卡紧套筒3的套筒凸齿8 ；
4.向套筒3内灌入掺有纤维的高强(强度等级大于C80)微膨胀灌浆料12，待达到设计强度，撤去临时支撑即完成上钢管10和下钢管5的连接；
5.向连接好的钢管内浇注混凝土11，待达到设计强度，既完成钢管混凝土的施工。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种钢管混凝土连接器，包括盖板、卡盘、套筒，其特征在于，所述盖板是一个外缘呈圆形的环状体，其上边缘设置有等分布置的限位块，其下边缘设置有与所述限位块对应布置的盖板凸齿；所述卡盘中间开有与被连接钢管外径等尺寸的套口，该套口边缘设置有等分布置的加劲肋板；所述套筒其底板上开有与被连接钢管外径等尺寸的套口，其上边缘设置有等分布置的套筒凸齿，该套筒凸齿的位置与盖板上的限位块和盖板凸齿对应，且盖板上的限位块和盖板凸齿的上下间距与该套筒凸齿等厚。
2.如权利要求书1所述的钢管混凝土连接器，其特征在于，所述盖板其上边缘按四等分固定限位块，其下边缘按四等分固定盖板凸齿。
3.如权利要求书1所述的钢管混凝土连接器，其特征在于，所述卡盘套口边缘按被连接钢管内壁上焊接的十字导向抗剪板位置，四等分固定加劲肋板。
4.如权利要求书1所述的钢管混凝土连接器，其特征在于，所述套筒上边缘四等分固定套筒凸齿。
5.一种如权利要求1所述钢管混凝土连接器的施工方法，按如下步骤进行a.按钢管混凝土的钢管外形尺寸和连接强度要求，在工厂设计并加工制作钢管混凝土连接器的盖板、卡盘、套筒和十字导向抗剪板；b.在施工现场，将上钢管的下端套入盖板，并将卡盘套口与上钢管的下缘焊接；将套筒套口与下钢管的上缘焊接，并在下钢管的上端内壁焊接十字导向抗剪板；c.将加工好的上钢管吊装，依靠上钢管的加劲肋板和下钢管的十字导向抗剪板对正定位，落位后采用临时支撑固定，临时固定后调整上钢管上的盖板，使盖板的限位块和盖板凸齿与套筒的套筒凸齿错口对正，然后将盖板下落至套筒上缘并旋转45度，使限位块和盖板凸齿牢固卡紧套筒的套筒凸齿；d.向套筒内灌入掺有纤维的强度等级大于C80的高强微膨胀灌浆料，待达到设计强度，撤去临时支撑即完成上钢管和下钢管的连接；e.向连接好的钢管内浇注混凝土，待达到设计强度，既完成钢管混凝土的施工。
全文摘要
本发明涉及钢管混凝土结构的连接，具体是一种钢管混凝土连接器及其施工方法。该钢管混凝土连接器由盖板、卡盘和套筒组成，各部件根据被连接钢管尺寸和连接强度要求，在工厂设计并加工制作。安装时将各部件分别与钢管端部连接，并按施工工艺要求进行卡固和临时固定，然后灌入掺有纤维的高强微膨胀灌浆料，待达到设计强度后撤去临时支撑并灌注钢管混凝土。高强微膨胀灌浆料在受载时处于钢管和套筒的三向约束状态，即保证了荷载的顺利传递，也提高了连接的刚度和强度。本发明钢管混凝土连接器使得连接节点具有良好的轴向受力性能、受弯性能和抗疲劳性能，且具有施工作业快速化和便捷化的优势，可避免传统的法兰连接、焊接和套管连接存在的种种弊端。
文档编号E04G21/00GK102561528SQ201210054810
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月5日 优先权日2012年3月5日
发明者徐国强, 苏幼坡, 陈建伟, 陈海彬, 高林 申请人:河北联合大学