一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点及其施工方法与流程

本发明涉及一种连接节点，尤其涉及一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点及其施工方法，属于钢结构领域。

背景技术：

近年来，多层钢框架结构体系在建筑行业中的应用已越来越广泛，钢框架施工速度快捷，施工现场绿色、环保已成为建筑商们热衷的对象。在带有地下室的建筑中，考虑到工程造价，通常会将地下室结构做成混凝土框架体系。由于主楼部分的箱型钢柱需落到基础顶面，如此将出现混凝土梁与箱型钢柱连接的现象。从以往矩形钢管混凝土柱与混凝土梁的连接情况来看，存在现场操作性繁琐、节点图示过于理想化等问题。在这种情况下，对箱型钢柱与混凝土梁连接的新型节点的推广，势在必行。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，节点传力清晰，受力性能出色的一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点及其施工方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点，包括箱型钢柱，所述的箱型钢柱的四个外端面分别设有向外延伸的H型钢牛腿，所述的H型钢牛腿包括牛腿上翼缘板、牛腿下翼缘板和牛腿腹板，所述的牛腿腹板的上部设有牛腿上翼缘板，所述的牛腿腹板的底部设有牛腿下翼缘板；

所述的牛腿上翼缘板与牛腿下翼缘板中分别设有若干混凝土纵筋，

4个H型钢牛腿通过至少二个环梁纵筋组件相连接，所述的环梁纵筋组件 与混凝土纵筋相固定，所述的环梁纵筋组件的四角、环梁纵筋组件与混凝土纵筋间、二个环梁纵筋组件间分别设有环梁箍筋；

所述的箱型钢柱、H型钢牛腿、混凝土纵筋、环梁纵筋组件、环梁箍筋形成节点，节点中设有混凝土。

作为优选，所述的牛腿上翼缘板的上部、牛腿上翼缘板的背面、牛腿下翼缘板的上部、牛腿下翼缘板的背面分别设有混凝土纵筋，混凝土纵筋由至少4根纵向分别的纵筋组成；牛腿上翼缘板上部的混凝土纵筋与牛腿上翼缘板背面混凝土纵筋间、牛腿下翼缘板上部的混凝土纵筋与牛腿下翼缘板背面的混凝土纵筋间分别通过环梁箍筋定位；

所述的环梁纵筋组件由若干环梁纵筋组成方形。

作为优选，所述的箱型钢柱中设有若干内隔板，所述的内隔板分别与牛腿上翼缘板、牛腿下翼缘板相配接。

一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点的施工方法，按以下步骤进行：

(1)、箱型钢柱与H型钢牛腿固定：

箱型钢柱在有混凝土梁连接侧需焊接H型钢牛腿，在H型钢牛腿上、下翼缘板对应位置处设置内隔板，内隔板与H型钢牛腿材质同箱型钢柱；

钢牛腿上、下翼缘与箱型钢柱间的连接焊缝要求坡口全熔透焊，焊缝质量等级为二级；钢牛腿腹板与箱型钢柱间的连接焊缝需根据腹板板厚区分，当腹板板厚小于等于16厚时，要求双面角焊缝；腹板板厚大于16厚时要求部分熔透焊缝，焊缝质量等级均为三级；

内隔板板厚应大于等于相应钢牛腿翼缘的板厚，其中心线应与钢牛腿翼缘中心线对齐；内隔板与箱型钢柱间连接焊缝要求坡口全熔透焊或熔嘴电渣焊，焊缝质量等级为二级；

(2)、增加混凝土纵筋：

考虑到地震作用，混凝土梁在支座位置的上、下纵筋均按受拉钢筋配置， 混凝土纵筋焊于H型钢牛腿的上、下翼缘板，以此传递大部分的梁端弯矩。

受拉纵筋材质建议采用HRB400；

受拉钢筋锚固于牛腿翼缘板的长度，当采用双面焊缝时要求≥5d，单面焊缝时要求≥10d，d为受拉钢筋直径；受拉钢筋间间距应满足《混凝土结构设计规范GB50010-2010》相应要求；

混凝土纵筋伸入混凝土与环梁纵筋呈交错放置，继而，环梁箍筋将其锚入，以此传递剩余部分的梁端弯矩；环梁箍筋材质要求采用HPB300或HRB400，直径应≥8mm；

上下混凝土纵筋呈下下错开状分布；

(3)、增加环梁箍筋：

环梁纵筋在两个方向交错位置的端部需用环梁箍筋将其互相约束，以增强环梁的整体剪切刚度；其中，环梁箍筋材质要求采用HPB300或HRB400，直径应≥8mm，间距应≤100mm；另外，环梁截面宽度需大于等于300mm，混凝土强度等级同混凝土梁。

现场钢筋作业时可先将两个方向的环梁纵筋在端部点焊，以便于环梁箍筋有效的将其固定，箍筋要求采用封闭式双肢箍，箍筋末端应弯折成不小于135°的弯钩；

混凝土梁的梁端剪力通过H型钢牛腿的腹板传递给箱型钢。

效果和优点：

1、节点传力清晰、受力性能好：

箱型钢柱与混凝土梁连接的新型节点传力上清晰、直接，受拉侧混凝土纵筋由于承担大部分的梁端弯矩，故采用焊接H型钢牛腿翼缘与其有效焊接、锚固，效果明显；受拉侧混凝土纵筋由于承担的弯矩不大，故采用环梁纵筋和环梁箍筋将其锚固，环梁刚度大，锚固作用强；梁端剪力通过H型钢牛腿的腹板传递给箱型钢柱，传力直接、可靠。

2、现场操作性强：

传统的连接方式通常会出现H型钢牛腿和钢筋接驳器联合使用的情况，或采用环梁-钢承重销式连接或穿筋式连接。这三种连接方式，对于第一种，构造上虽简单，但节点刚度不足，地震作用时容易形成薄弱点，对于抗震设计中要求的强节点弱构件更是相差甚远；再者，接驳器与柱壁间需采用等强对接焊缝，但施工单位通常将其改为角焊缝，不免存在安全隐患。第二种连接方式，传力假定合理，但现场操作上过于繁琐。第三种连接方式，由于支座位置纵筋数量较多，穿筋对柱截面削弱太大，在节点位置应避免这种情况。

对于箱型钢柱与混凝土梁连接的新型节点：

其一、H型钢牛腿部分在工厂加工、组装，焊缝质量可得到保证，现场只需将环梁纵筋与其翼缘的焊缝长度达到规范锚固要求即可；

其二、环梁中的纵筋和箍筋数量不多，形式常规，与传统的钢筋作业并无区别，此过程中只需控制两个方向的梁纵筋互相错开即可。

其三、环梁与混凝土梁整体支模、浇筑，养护完成后形成强环梁弱砼梁的有利抗震构造。

本发明提供一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点及其施工方法，结构紧凑，制作成本低，装配精度高。

附图说明

图1是本发明中H型钢牛腿与箱型钢柱的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视结构示意图；

图3是本发明中增加混凝土纵筋的结构示意图；

图4是图3中B-B剖视结构示意图；

图5是本发明中增加环梁纵筋组件与环梁箍筋的结构示意图；

图6是图5中C-C剖视结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点，包括箱型钢柱1，所述的箱型钢柱1的四个外端面分别设有向外延伸的H型钢牛腿2，所述的H型钢牛腿2包括牛腿上翼缘板3、牛腿下翼缘板4和牛腿腹板5，所述的牛腿腹板5的上部设有牛腿上翼缘板3，所述的牛腿腹板5的底部设有牛腿下翼缘板4；

所述的牛腿上翼缘板3与牛腿下翼缘板4中分别设有若干混凝土纵筋6；

4个H型钢牛腿2通过至少二个环梁纵筋组件7相连接，所述的环梁纵筋组件7与混凝土纵筋6相固定，所述的环梁纵筋组件7的四角、环梁纵筋组件7与混凝土纵筋6间、二个环梁纵筋组件7间分别设有环梁箍筋8；

所述的箱型钢柱1、H型钢牛腿2、混凝土纵筋6、环梁纵筋组件7、环梁箍筋8形成节点，节点中设有混凝土。

所述的牛腿上翼缘板3的上部、牛腿上翼缘板3的背面、牛腿下翼缘板4的上部、牛腿下翼缘板4的背面分别设有混凝土纵筋6，混凝土纵筋6由至少4根纵向分别的纵筋组成；牛腿上翼缘板3上部的混凝土纵筋与牛腿上翼缘板3背面混凝土纵筋间、牛腿下翼缘板4上部的混凝土纵筋与牛腿下翼缘板4背面的混凝土纵筋间分别通过环梁箍筋8)定位；

所述的环梁纵筋组件7由若干环梁纵筋组成方形。

所述的箱型钢柱1中设有若干内隔板9，所述的内隔板9分别与牛腿上翼缘板3、牛腿下翼缘板4相配接。

一种箱型钢柱与混凝土梁连接节点的施工方法，按以下步骤进行：

(1)、箱型钢柱与H型钢牛腿固定：

箱型钢柱在有混凝土梁连接侧需焊接H型钢牛腿，在H型钢牛腿上、下翼缘板对应位置处设置内隔板，内隔板与H型钢牛腿材质同箱型钢柱；

钢牛腿上、下翼缘与箱型钢柱间的连接焊缝要求坡口全熔透焊，焊缝质量 等级为二级；钢牛腿腹板与箱型钢柱间的连接焊缝需根据腹板板厚区分，当腹板板厚小于等于16厚时，要求双面角焊缝；腹板板厚大于16厚时要求部分熔透焊缝，焊缝质量等级均为三级；

内隔板板厚应大于等于相应钢牛腿翼缘的板厚，其中心线应与钢牛腿翼缘中心线对齐；内隔板与箱型钢柱间连接焊缝要求坡口全熔透焊或熔嘴电渣焊，焊缝质量等级为二级；

(2)、增加混凝土纵筋：

考虑到地震作用，混凝土梁在支座位置的上、下纵筋均按受拉钢筋配置，混凝土纵筋焊于H型钢牛腿的上、下翼缘板，以此传递大部分的梁端弯矩。

受拉纵筋材质建议采用HRB400；

受拉钢筋锚固于牛腿翼缘板的长度，当采用双面焊缝时要求≥5d，单面焊缝时要求≥10d，d为受拉钢筋直径；受拉钢筋间间距应满足《混凝土结构设计规范GB50010-2010》相应要求；

混凝土纵筋伸入混凝土与环梁纵筋呈交错放置，继而，环梁箍筋将其锚入，以此传递剩余部分的梁端弯矩；环梁箍筋材质要求采用HPB300或HRB400，直径应≥8mm；

上下混凝土纵筋呈下下错开状分布；

(3)、增加环梁箍筋：

环梁纵筋在两个方向交错位置的端部需用环梁箍筋将其互相约束，以增强环梁的整体剪切刚度；其中，环梁箍筋材质要求采用HPB300或HRB400，直径应≥8mm，间距应≤100mm；另外，环梁截面宽度需大于等于300mm，混凝土强度等级同混凝土梁。

现场钢筋作业时可先将两个方向的环梁纵筋在端部点焊，以便于环梁箍筋有效的将其固定，箍筋要求采用封闭式双肢箍，箍筋末端应弯折成不小于135°的弯钩；

混凝土梁的梁端剪力通过H型钢牛腿的腹板传递给箱型钢。