设置加强块的约束型装配式复式钢管混凝土柱‑钢梁节点的制作方法

本发明涉及一种建筑施工中的连接构造结构，具体来说，涉及一种设置套筒和加强块的装配式复式钢管混凝土柱-钢梁节点。

背景技术：

我国自1995年建设部发布《建筑工业化实施纲要》以来，住建部相继成立了“国家住宅产业化基地”、“新型建筑工业化集成建造工程技术研究中心”等基地或研究中心，旨在大力推进我国建筑工业化进程，2016年国务院办公厅颁布的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》更是强调装配式建筑十年内占新建筑30％，大力鼓励各类装配式结构体系的提出和推广。可见大力发展施工便捷、性能良好的装配式建筑结构体系符合我国国情需求，对实现我国产业结构改革具有重要意义，进而促进我国建筑工业化建设。

钢管混凝土结构是近些年来被提出的一种组合结构体系，具有承载力高、抗震和抗火性能好等优点，因而广泛应用于高层建筑、桥梁等结构中。复式钢管混凝土结构是在钢管混凝土基础上提出的，通过在在钢管混凝土内加入内钢管，充分发挥钢管约束性能好的特点，进而提高结构承载力和刚度，减轻柱自重并提高其抗震性能。

现有复式钢管混凝土柱-钢梁节点一般采用栓焊连接，其在结构中的连接过程一般为：

钢梁翼缘与复式钢管混凝土柱采用对接焊缝连接，通常在钢梁翼缘上部开坡口；钢梁腹板与复式钢管混凝土柱通过高强螺栓连接，通常在复式钢管混凝土一侧焊接钢板，钢板上开设螺栓孔，钢梁腹板处开设螺栓孔，通过高强螺栓连接钢板和钢梁腹板。

现有节点的栓焊连接方式中，钢梁在施焊前需要定位、支承和固定，并涉及大量的焊接作业等工序。在高层建筑结构中，传统栓焊施工方案的大量定位固定、焊接作业大多在高空进行，对工人技术要求高且存在一定施工风险，安全保护措施要求高，因此提高了建筑结构造价；另外，大量的定位工作，支承和固定所需搭设的支承架，以及大量焊接施工耗时长，提高建筑结构的时间成本。

此外，现有节点中钢梁仅与复式钢管混凝土柱的外钢管相连，当钢梁受力时可能拉扯外钢管，可能会影响柱的受力；钢梁与柱对接焊缝处为热影响区，当结构遭受地震作用时，此处为不利区域，易发生焊缝或腹板撕裂等脆性破坏现象，不利于结构抗震。

因此，急需一种抗震性能优越、摒弃传统节点性能缺陷，且便于施工、自支承固定、定位快捷、施工简便且装配式连接的复式钢管混凝土柱-钢梁节点，以便于复式钢管混凝土结构体系实现整体装配式施工，进而推广该类体系在工程中的应用。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，该连接节点采用全螺栓连接；采用该节点可实现复式钢管混凝土框架结构整体装配式连接，将梁柱节点核心区和梁柱连接处进行约束和加强，且施工简便。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于，分为“十”形节点、“t”形节点、“一”形节点和“l”形节点；其中：

所述“十”形节点，包括复式钢管混凝土柱、第一梁端连接件、第二梁端连接件、第一加强块和第二加强块；复式钢管混凝土柱四个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件和第二梁端连接件，在两个梁端连接件间插入钢梁，并在钢梁的两侧将第一加强块和第二加强块嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱相连，所有的连接均为高强螺栓连接；

所述“t”形节点，包括复式钢管混凝土柱、第一梁端连接件、第二梁端连接件、第一加强块和第二加强块；复式钢管混凝土柱三个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件和第二梁端连接件，在两个梁端连接件间插入钢梁，并在钢梁的两侧将第一加强块和第二加强块嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

所述“一”形节点，包括复式钢管混凝土柱、第一梁端连接件、第二梁端连接件、第一加强块和第二加强块；复式钢管混凝土柱两个相对方向侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件和第二梁端连接件，在两个梁端连接件间插入钢梁，并在钢梁的两侧将第一加强块和第二加强块嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱相连，所有的连接均为高强螺栓连接；

所述“l”形节点，包括复式钢管混凝土柱、第一梁端连接件、第二梁端连接件、第一加强块和第二加强块；复式钢管混凝土柱两个相邻侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件和第二梁端连接件，在两个梁端连接件间插入钢梁，并在钢梁的两侧将第一加强块和第二加强块嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

根据本发明，所述“十”形节点的约束实现过程为：在内钢管与外钢管四侧外边缘线垂直的方向共焊接4n个内配螺纹套筒，当设置第一加强块和第二加强块后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔和外钢管上开设的第一螺栓孔，最后连接在内配螺纹套筒内。

所述“t”形节点的约束实现过程为：在内钢管与外钢管三侧外边缘线垂直的方向共焊接3n个内配螺纹套筒，当设置第一加强块和第二加强块后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔和外钢管上开设的第一螺栓孔，最后连接在内配螺纹套筒内。

所述“一”形节点的约束实现过程为：在内钢管与外钢管对边两侧外边缘线垂直的方向共焊接2n个内配螺纹套筒，当设置第一加强块和第二加强块后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔和外钢管上开设的第一螺栓孔，最后连接在内配螺纹套筒内。

所述“l”形节点的约束实现过程为：在内钢管与外钢管邻边两侧外边缘线垂直的方向共焊接2n个内配螺纹套筒，当设置第一加强块和第二加强块后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔和外钢管上开设的第一螺栓孔，最后连接在内配螺纹套筒内。

进一步地，所述的第一、第二梁端连接件由一个梁端盖板、一个梁端连接板和两个梁端加劲肋焊接而成，在梁端连接盖板开设第二螺栓孔，在梁端连接板开设第一螺栓孔。

所述的第一、第二加强块由一个槽钢和一个加强块连接板焊接而成，在槽钢两侧开设第二螺栓孔，另一侧开设第三螺栓孔。

本发明的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)所有节点采用全螺栓连接，可以有效降低传统对接焊缝连接带来的施工难度和工作量，并免除对框架梁定位、固定和支承工序，施工简便快捷。

(2)可将框架结构划分成若干个节点模块，各节点模块可在工厂加工，可以实现复式钢管混凝土柱结构的整体装配式连接，现场仅需安装螺栓，施工简便。

(3)通过设置套筒和加强块，实现对节点核心区的约束，并强化梁柱连接处，提高传统节点的抗震性能。

附图说明

图1是本发明的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点其中的一种“十”形节点在结构中连接示意图。

图2是本发明的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点其中的一种“t”形节点在结构中连接示意图。

图3是本发明的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点其中的一种“一”形节点在结构中连接示意图。

图4是本发明的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点其中的一种“l”形节点在结构中连接示意图。

图5是“十”形节点的拼装过程示意图。

图6是图5中1-1剖面的构造示意图。

图7是“t”形节点在结构中连接示意图。

图8是图7中2-2剖面的构造示意图。

图9是“一”形节点在结构中连接示意图。

图10是图9中3-3剖面的构造示意图。

图11是“l”形节点在结构中连接示意图。

图12是图11中4-4剖面的构造示意图。

图13是梁端连接件的构造示意图。

图14是加强块的构造示意图。

图15是结构中钢梁的构造示意图。

图中的标记分别表示：1、“十”形节点，2、“t”形节点，3、“一”形节点，4、“l”形节点，5、复式钢管混凝土柱，6、第一梁端连接件，7、第二梁端连接件，8、钢梁，9、第一加强块，10、第二加强块，11、外钢管，12、内钢管，13、混凝土，14、第一螺栓孔，15、第二螺栓孔，16、第三螺栓孔，17、第四螺栓孔，18、内配螺纹套筒，19、梁端盖板，20、第一梁端加劲肋，21、第二梁端加劲肋，22、槽钢，23、加强块连接板，24、梁端连接板。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，本实施例给出了一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁其中的一种“十”形节点1在框架结构中的拼接应用，该“十”形节点1包括有复式钢管混凝土柱5、第一梁端连接件6、第二梁端连接件7、第一加强块9和第二加强块10；其中，复式钢管混凝土柱5四个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件6和第二梁端连接件7，在两个梁端连接件间插入钢梁8，并在钢梁的两侧将第一加强块9和第二加强块10嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱5相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

实施例2：

如图2所示，本实施例给出了一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁其中的“t”形节点2在框架结构中的拼接应用，该“t”形节点2包括有复式钢管混凝土柱5、第一梁端连接件6、第二梁端连接件7、第一加强块9和第二加强块10；其中，复式钢管混凝土柱5三个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件6和第二梁端连接件7，在两个梁端连接件间插入钢梁8，并在钢梁的两侧将第一加强块9和第二加强块10嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱5相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

实施例3：

如图3所示，本实施例给出了一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁其中的一种“一”形节点3在框架结构中的拼接应用，该“一”形节点3包括有复式钢管混凝土柱5、第一梁端连接件6、第二梁端连接件7、第一加强块9和第二加强块10；其中，复式钢管混凝土柱5对边两个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件6和第二梁端连接件7，在两个梁端连接件间插入钢梁8，并在钢梁的两侧将第一加强块9和第二加强块10嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱5相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

实施例4：

如图4所示，本实施例给出了一种设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁其中的一种“l”形节点4在框架结构中的拼接应用，该“l”形节点4包括有复式钢管混凝土柱5、第一梁端连接件6、第二梁端连接件7、第一加强块9和第二加强块10；其中，复式钢管混凝土柱5邻边两个侧面的每个侧面设置一个第一梁端连接件6和第二梁端连接件7，在两个梁端连接件间插入钢梁8，并在钢梁的两侧将第一加强块9和第二加强块10嵌入夹紧钢梁，并与复式钢管混凝土柱5相连，所有的连接均为高强螺栓连接。

实施例5：

如图5所示，本实施例给出了“十”形节点1的约束实现过程，包括内钢管12、外钢管11、内配螺纹套筒18、第一梁端连接件6和第二梁端连接件7。在内钢管12与外钢管11四侧外边缘线垂直的方向共焊接4n个内配螺纹套筒18，当设置第一加强块9和第二加强块10后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔14和外钢管11上开设的第一螺栓孔14，最后连接在内配螺纹套筒18内。

实施例6：

如图7所示，本实施例给出了“t”形节点2的约束实现过程，包括内钢管12、外钢管11、内配螺纹套筒18、第一梁端连接件6和第二梁端连接件7。在内钢管12与外钢管11三侧外边缘线垂直的方向共焊接3n个内配螺纹套筒18，当设置第一加强块9和第二加强块10后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔14和外钢管11上开设的第一螺栓孔14，最后连接在内配螺纹套筒18内。

实施例7：

如图9所示，本实施例给出了“一”形节点的约束实现过程，包括内钢管12、外钢管11、内配螺纹套筒18、第一梁端连接件6和第二梁端连接件7。在内钢管12与外钢管11对边两个侧面外边缘线垂直的方向共焊接2n个内配螺纹套筒18，当设置第一加强块9和第二加强块10后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔14和外钢管11上开设的第一螺栓孔14，最后连接在内配螺纹套筒18内。

实施例8：

如图11所示，本实施例给出了“l”形节点4的约束实现过程，包括内钢管12、外钢管11、内配螺纹套筒18、第一梁端连接件6和第二梁端连接件7。在内钢管12与外钢管11邻边两个侧面外边缘线垂直的方向共焊接2n个内配螺纹套筒18，当设置第一加强块9和第二加强块10后，将高强螺栓穿透加强块的第一螺栓孔14和外钢管11上开设的第一螺栓孔14，最后连接在内配螺纹套筒18内。

图6、图8、图10和图12分别给出了图5、图7、图9和图11中1-1、2-2、3-3和4-4剖面。

如图13所示，第一梁端连接件6和第二梁端连接件7，均由一个梁端盖板19、一个梁端连接板24和两个梁端加劲肋(20，21)焊接而成，在梁端连接盖板19开设第二螺栓孔15，在梁端连接板24开设第一螺栓孔14。

如图14所示，第一加强块9和第二加强块10，均由一个槽钢22和一个加强块连接板23焊接而成，在槽钢22两侧开设第二螺栓孔15，另一侧开设第三螺栓孔16。

如图15所示，与节点相连钢梁8，在钢梁8两侧翼缘开设第二螺栓孔15，在腹板开设第四螺栓孔17。

作为优选，内配螺纹套筒的直径不小于6mm，长度不小于10mm，且长度不超过外钢管11的内侧边缘。

作为优选，第一螺栓孔14、第二螺栓孔15、第三螺栓孔16和第四螺栓孔17的孔径均不小于7mm，孔与孔的中心距离不小于15mm，孔中心到外边缘的距离不小于20mm。

作为优选，为提高钢梁在节点处的变形能力和摩擦耗能能力，第四螺栓孔17孔径应大于第二螺栓孔15孔径，且不小于2mm。

作为优选，第一和第二加强块(9，10)的长度不小于50mm，为便于安装，高度应小于钢梁8腹板高度，且差值不小于2mm。

作为优选，第一和第二梁端连接件(6，7)中的梁端连接板24的长度不小于50mm，宽度不大于钢梁8翼缘的宽度。

作为优选，第一和第二梁端连接件(6，7)中的梁端盖板19的长度不小于50mm，且不大于第一和第二加强块(9，10)的长度。

作为优选，内配螺纹套筒的数量中，n的取值在1-20。

上述实施例给出的设置加强块的约束型复式钢管混凝土柱-钢梁节点具有便于制造、施工简便等优点，该节点大量简化传统对接焊缝连接工艺，并可实现构件的预制和现场结构整体装配式连接，且设置加强块和约束节点核心区域以提高原有节点的抗震性能，有利于促进多高层整体装配式复式钢管混凝土结构的推广应用。