钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法。

背景技术：

目前，梁柱节点主要具有以下几种连接形式：

其中一种是预制装配式混凝土结构中的梁柱节点，一般在节点区设置后浇段实现预制钢筋混凝土柱与混凝土梁的连接。该种节点虽然受力可靠，但是存在着节点核心区钢筋多、易相互冲突、操作空间狭小、吊装混凝土梁难度大、现场安装需支模和安装效率不高等问题。

另一种是预制钢筋混凝土柱与钢梁连接节点，通常在梁柱节点区采用四周全钢板围合形成的钢管节点与型钢梁进行连接。该种节点是预制柱在现场安装就位后，在柱顶安装钢管节点，通过在钢管节点内后灌混凝土与预制柱形成一个整体共同工作。该种作业方式现场安装效率低，且安装精度不易控制，通常出现与钢梁拼接不上的情况。该种钢梁-预制混凝土柱节点在正常使用情况下还需进行防腐和防火处理，且处理面积较大，全生命周期的维护成本较高。

还有一种梁柱节点连接形式是在预制混凝土柱内预埋钢骨，并在钢骨四周挑出一段钢梁与现场钢梁拼接。该种节点由于有挑出钢梁，存在工厂制作不方便、运输困难和现场安装临时支撑复杂等情况，增加了施工成本和延缓了施工的效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法，旨在解决现有技术中的梁柱连接形式所存在的预制柱生产制作不便，不易于存放运输，柱梁安装现场操作困难，安装精度不可控以及全生命周期的维护成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种钢结构节点，包括位于侧面的侧板、位于底部的底板以及位于顶部的顶板、若干对拉杆件以及若干箍筋；所述顶板的侧面延伸出连接部，所述顶板的连接部与所述侧板的内侧面固定连接，所述底板的侧面延伸出连接部，所述底板的连接部与所述侧板的内侧面固定连接；所述侧板上开设有若干预留孔，相对的两块所述侧板通过所述对拉杆件连接；所述若干对拉杆件依次上下交错设置，上下相邻的所述对拉杆件之间铺设有所述箍筋；所述侧板上安装有若干凸伸出其外侧面的凸出部件，所述凸出部件的自由端具有螺纹。

进一步的，所述顶板的顶面设置有凸起结构，所述底板的底面设置有凸起结构。

进一步的，所述底板与顶板之间连接有高强螺杆，并且所述高强螺杆的顶端伸出所述顶板，形成所述的凸起结构。

进一步的，所述凸起结构为栓钉，所述栓钉的顶端宽度大于其底端；所述顶板的连接部的宽度小于所述侧板的宽度；所述底板的连接部的宽度也小于所述侧板的宽度。

进一步的，所述侧板的内侧面上固定有若干栓钉。

进一步的，所述若干凸出部件由所述对拉杆件的端部伸出所述侧板的外侧面形成，或通过螺纹连接安装于所述侧板上的若干高强螺栓形成。

本发明为解决上述技术问题，本发明还提供了一种预制柱，包括混凝土主体、钢筋笼以及上述的钢结构节点；

所述钢结构节点嵌置于所述混凝土主体的上端部，且所述凸出部件凸伸出所述混凝土主体的外侧面；

所述钢筋笼包括柱内箍筋以及竖向设置的钢筋，所述柱内箍筋与所述钢筋连接；所述钢筋的顶端伸出所述混凝土主体顶部错开所述顶板的区域；

所述箍筋与所述钢筋固定连接。

进一步的，所述侧板的宽度小于所述混凝土主体的宽度。

本发明为解决上述技术问题，还再提供了上述预制柱的制作方法，至少包括以下步骤：

制作钢结构节点步骤：

s11、提供或制备所述的侧板、顶板、底板、箍筋、对拉杆件以及凸出部件；

s12、取若干所述对拉杆件按顺序将四块侧板，两两相对的连接起来；上下相邻的两组对拉杆件以交叉形式放置，并且，在放置完一组对拉杆件后，铺设至少一个所述箍筋，再以交叉的形式放置另一组对拉杆件；

s13、然后拧动所述对拉杆件，按要求调整好各块侧板的位置；

s14、将所述顶板的各个侧面分别与四块侧板的顶部焊接，将所述底板的各个侧面分别与四块侧板的底部焊接；

s15、按要求于所述侧板上安装所述凸出部件，即完成钢结构节点的制作；

绑扎钢筋笼步骤：

s21、提供或制备套筒、位于套筒内的钢筋、工装定位工具组件以及柱内箍筋；其中，所述工装定位工具组件包括靠近套筒的套筒工装定位工具以及靠近钢筋出筋端的钢筋出筋端工装定位工具；

s22、按顺序将套筒及钢筋依次穿进分别位于两端的工装定位工具组件，校验是否符合要求；

s23、将柱内箍筋按要求套在相应位置；

s24、调整套筒及钢筋，用套筒工装定位工具定位套筒及钢筋，确保套筒进出浆口方向以及钢筋长度；

s25、调整钢筋出筋，用钢筋出筋端工装定位工具定位钢筋出筋，确保钢筋出筋长度和位置；

s26、按要求绑扎柱内箍筋，完成整个钢筋笼的制作；

钢结构节点与钢筋笼装配步骤：

s31、将钢筋笼与两端的工装定位工具组件一起运输至模台；

s32、拆开钢筋出筋端工装定位工具，将钢结构节点套入已绑扎好的钢筋笼中；

s33、按要求装回钢筋出筋端工装定位工具组件，并锁紧；

s34、按要求将钢结构节点内的箍筋与柱钢筋绑扎牢固，并调整好钢节点位置；完成两者的装配操作；

模具安装步骤：

s41、安装左边模以及右边模；

s42、拆除两端的工装定位工具组件，安装两端边模，将钢结构节点与模具相互锁紧；

s43、套筒端限位固定，在固定过程中检测套筒及套筒内钢筋是否符合要求；

s44、出筋端封堵；

s45、定位并校验钢筋出筋；

s46、安装对拉件，完成模具安装；

浇筑混凝土步骤：

s51、进行混凝土浇筑、振捣、修面以及养护，制得预制柱；

辅助工具拆除步骤：

s61、待预制柱静置养护完成后，先拆除模具间的连接部件以及对拉件；

s62、拆除左边模以及右边模；

s63、拆除两端的工装定位工具组件；

s64、拆除两端边模，再拆除模具剩下的部件，完成预制柱的制作。

本发明为解决技术问题，还提供了一种柱梁的装配方法，所述柱为上述的预制柱，所述梁为钢梁，所述方法包括以下步骤：

s71、将预制柱运输至施工现场；

s72、在具备安装条件的楼板面，先定位划线，定位出预制柱的具体位置及定位要求；

s73、在楼板面预安装预制柱的位置定位出预制柱的安装标高，并按要求放置垫块；

s74、安装预制柱下端定位卡件或七字码，限定预制柱的边线；

s75、封堵预制柱的四边，并按要求坐浆；

s76、按要求吊装预制柱；

s77、待预制柱靠近楼板时，将预制柱下端定位卡扣与预先安装的卡扣或七字码对位，并缓慢下降，确保预制柱的底部就位；

s78、安装柱斜支撑，初步固定预制柱；

s79、微调预制柱的水平度以及垂直度，符合要求后固定预制柱；

s80、拆除安装吊挂；

s81、按要求灌浆，养护；即完成预制柱安装；

s82、全部符合要求后，通过钢结构节点顶部位置的凸出部件安装底部连接角钢；

s83、按要求吊装钢梁，将其放置于底部连接角钢上，调节钢梁满足安装要求；

s84、按要求，通过钢结构节点中间位置的凸出部件安装中间连接角钢，并连接锁紧；

s85、拆除安装吊钩；

s86、按要求将钢梁的上翼缘与钢结构节点上部连接，并将钢梁的下翼缘与钢结构节点的底部连接，即完成预制柱与钢梁的装配。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的钢结构节点受力可靠，生产制作方便；具有该钢构节点的预制柱存放运输简单，现场与钢梁的安装过程简便、操作方便，现场无须支模，支撑简洁，无操作空间限制，干式施工，安装精度易于控制，后期防腐和防火处理面积小，全生命周期维护成本低，充分体现了装配式建筑的优势，提高了施工效率和施工质量，减少了浪费和建筑垃圾。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种钢结构节点的立体示意图；

图2是图1所示钢结构节点另一视角的立体示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种预制柱的立体示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种钢笼的立体示意图；

图5至图9为本发明实施例一中的钢结构节点的制作过程示意图；

图10至图12为本发明实施例一中的钢筋笼的绑扎过程示意图；

图13至图15为本发明实施例一中的钢结构节点与钢筋笼的装配过程示意图；

图16至图20为本发明实施例一中制作预制柱的模具的安装过程示意图；

图21为本发明实施例一中的预制柱浇筑混凝土后的示意图；

图22是本发明实施例一提供的预制柱成型后拆除所有模具后的示意图；

图23是本发明实施例一提供的预制柱与钢梁装配后的立体示意图；

图24是本发明实施例二提供的一种钢结构节点的立体示意图；

图25是图24所示钢结构节点另一视角的立体示意图；

图26是本发明实施例二提供的一种预制柱的立体示意图；

图27是本发明实施例二提供的预制柱与钢梁装配后的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，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。

实施例一：

请参见图1及图2，示出了本实施例提供的一种钢结构节点，包括位于侧面的侧板1、位于顶部的顶板2a、位于底部的底板2b、若干对拉杆件3、若干箍筋4以及若干凸出部件5。

本实施例的顶板2a、底板2b均呈十字形，顶板2a的侧面延伸出连接部，侧板1顶部的内侧固定连接有连接板6，底板2b的侧面延也伸出连接部，侧板1底部的内侧也固定连接有连接板6。具体的，本实施例具有四块侧板1，顶板2a的四个连接部分别与四块侧板1顶部内侧面上的连接板6焊接固定，底板2b的四个连接部分别与四块侧板1底部内侧面上的连接板6焊接固定。

侧板1上开设有若干预留孔11，相对的两块侧板1通过对拉杆件3连接；若干对拉杆件3依次上下交错设置，上下相邻的对拉杆件3之间铺设有箍筋4。具体的，本实施例的对拉杆件3的端部不穿出侧板1外侧面。

凸出部件5安装于侧板1的外侧面上，所述凸出部件5的自由端具有螺纹。本实施例的凸出部件5为螺纹安装于侧板1上的高强螺栓。

顶板2a的顶面设置有凸起结构7，底板2b的底面上也设置有凸起结构7；本实施例采用栓钉形成凸起结构7，栓钉的顶端宽度大于其底端；从而，浇筑楼面板后，栓钉可以与楼面板形成嵌扣结构，有效地加强了连接稳定性。

具体的，上述顶板2a的连接部的宽度、底板2b的连接部的宽度均小于侧板1的宽度，从而可便于竖向的钢筋穿过。

侧板1的内侧面上固定有若干栓钉8，其可以与后续浇筑混凝土主体形成嵌扣结构。

请参见图3及图4，本实施例还提供了一种预制柱100，包括上述的钢结构节点10、混凝土主体20以及钢筋笼30。

混凝土主体20浇筑后，与钢结构节点10形成一体，此时钢结构节点10嵌置于混凝土主体20的上端部，且凸出部件5凸伸出混凝土主体20的外侧面，以便与钢梁装配。

钢筋笼30包括若干柱内箍筋31、若干竖向设置的钢筋32以及若干套筒33，其中，钢筋32的一端嵌置于套筒33内。所述柱内箍筋31与钢筋32连接；所述钢筋32的顶端伸出混凝土主体20顶部错开顶板2a以及底板2b的区域，浇筑楼面板后，钢筋32的顶端能嵌入楼面板上，实现了预制柱与楼面板的连接。

箍筋4与钢筋32固定连接，从而实现了钢结构节点10与钢筋32的连接。

具体的，本实施例的侧板1的宽度小于混凝土主体20的宽度，此设计可以节省侧板1的制作材料，并且，相邻两侧板1之间有空隙，便于箍筋4的安装以及混凝土的浇筑。

本实施例的预制柱100的制作方法包括以下步骤：

1、请参见图5至图9，制作钢结构节点10步骤：

s11、按要求，提供或制备侧板1、顶板2a、底板2b、对拉杆件3、箍筋4以及凸出部件5；

s12、于各块侧板1的顶部内侧面、底部内侧面分别焊接一块连接板6，并将栓钉8按要求焊接在侧板1的内侧面上；

s13、将四块侧板1摆放在合适的位置，采用对拉杆件3将四块侧板1，两两相对的连接起来；上下相邻的对拉杆件3以垂直交叉的形式放置，并且，在放置完一组对拉杆件3后，铺设箍筋4后，再以交叉的形式放置一组对拉杆件3；

s14、然后拧动(可正向或反向拧动)对拉杆件3，按要求调整好各块侧板1的位置；

s15、将顶板2a的各个侧面与底板2b的各个侧面分别与四块侧板1顶部、底部位置上的连接板6焊接；

s16、按要求于所述侧板1上安装凸出部件5，形成稳固的板框架，即完成钢结构节点10的制作。

2、请参见图10至图12，绑扎钢筋笼30步骤：

s21、提供或制备套筒33、位于套筒33内的钢筋32、工装定位工具组件以及柱内箍筋31；其中，工装定位工具组件包括靠近套筒33的套筒工装定位工具41以及靠近钢筋出筋端的钢筋出筋端工装定位工具42。钢筋32按要求加工，并重点控制钢筋32总长度符合要求；

s22、按顺序将套筒33及钢筋32依次穿进分别位于两端的工装定位工具组件，校验是否符合要求；此时，由于还没装柱内箍筋31，所以，无需将全部套筒33及钢筋32固定；

s23、将柱内箍筋31按要求套在相应位置；

s24、调整套筒33及钢筋32，用套筒工装定位工具41定位套筒33及钢筋32，确保套筒33进出浆口方向以及钢筋32长度；

s25、调整钢筋32出筋，用钢筋出筋端工装定位工具42定位钢筋32出筋，确保钢筋32出筋长度和位置；注意查看钢筋32中间与柱内箍筋31的关系合格才锁紧钢筋出筋端工装定位工具42；

s26、按要求绑扎柱内箍筋31，完成整个钢筋笼30的制作。

3、请参见图13至图15，钢结构节点10与钢筋笼30装配步骤：

s31、将钢筋笼30与两端的工装定位工具组件一起运输至模台200；

s32、拆开钢筋出筋端工装定位工具42，将钢结构节点10套入已绑扎好的钢筋笼30中；

s33、按要求装回钢筋出筋端工装定位工具42，并锁紧；

s34、按要求将钢结构节点10内的箍筋4与柱钢筋32绑扎牢固，并调整好钢节点10位置；完成两者的装配操作。

4、请参见图16至图20，模具安装步骤：

s41、安装左边模201以及右边模202；

s42、拆除两端的工装定位工具组件，安装两端边模203，将钢结构节点10与模具相互锁紧；

s43、套筒33端限位固定，在固定过程中检测套筒33及钢筋32是否符合要求；

s44、出筋端封堵；

s45、定位并校验钢筋32出筋，并保护固定好；

s46、安装对拉件204及其他附件，完成模具安装。

5、请参见图21，浇筑混凝土步骤：

s51、进行混凝土浇筑、振捣、修面以及养护，制得预制柱100。

6、请参见图22，辅助工具拆除步骤：

s61、待预制柱静置养护完成后，先拆除模具间的连接部件以及对拉件204；

s62、拆除左边模201以及右边模202；

s63、拆除端部的工装定位工具组件；

s64、拆除两端边模203，再拆除模具剩下的部件，完成预制柱100的制作。

请参见图23，本实施例还提供了一种柱梁的装配方法，其中，柱为上述的预制柱100，梁为钢梁300，该装配方法具体包括以下步骤：

s71、将预制柱100运输至施工现场；其中，运输安装时，因使用本实施例的钢结构节点的生产出来的预制柱100都比较规整，因此堆放运输都比较简便，预制柱100的运输与其他预制构件类似，平躺放置，按要求放置垫木，堆叠预制柱，保护并固定；然后按标准预制构件的运输标准运输即可；

s72、在具备安装条件的楼板面，先定位划线，定位出预制柱100的具体位置及定位要求；

s73、在楼板面预安装预制柱100的位置定位出预制柱100的安装标高，并按要求放置垫块；

s74、安装预制柱100下端定位卡件或七字码，限定预制柱100的边线；

s75、封堵预制柱100的四边，并按要求坐浆(一般中间高，四边低，需抹浆规律)，确保不漏浆；

s76、按要求吊装预制柱100；

s77、待预制柱100靠近楼板时(间距为500mm左右)，将预制柱100下端定位卡扣与预先安装的卡扣或七字码对位，并缓慢下降，确保预制柱100的底部就位；

s78、安装柱斜支撑，初步固定预制柱100；

s79、微调预制柱100的水平度以及垂直度，符合要求后固定预制柱100；

s80、拆除安装吊挂；

s81、按要求灌浆，养护；即完成预制柱100安装；

s82、全部符合要求后，通过钢结构节点10顶部位置的凸出部件5安装底部连接角钢400；

s83、按要求吊装钢梁300，将其放置于底部连接角钢400上，调节钢梁300满足安装要求；

s84、按要求，通过钢结构节点10中间位置的凸出部件5安装中间连接角钢500，并连接锁紧；

s85、拆除安装吊钩；

s86、按要求将钢梁300的上翼缘与钢结构节点10上部焊接，并将钢梁300的下翼缘与钢结构节点10的底部焊接，即完成预制柱100与钢梁300的装配。

本实施例的钢结构节点10受力可靠，生产制作方便；具有该钢构节点10的预制柱100存放运输简单，现场与钢梁300的安装过程简便、操作方便，现场无须支模，支撑简洁，无操作空间限制，干式施工，安装精度易于控制，后期防腐和防火处理面积小，全生命周期维护成本低，充分体现了装配式建筑的优势，提高了施工效率和施工质量，减少了浪费和建筑垃圾。

实施例二：

请参见图24及图25，本实施例提供了另一种钢结构节点10，包括位于侧面的侧板1以及位于顶部的顶板2a、若干对拉杆件3、若干箍筋4以及底板2b。

除以下提及的内容外，本实施例的钢结构节点10均与实施例一相同：

本实施例的侧板1上没有额外安装凸出部件5，但是对拉杆件3的端部凸伸出侧板1外侧面，形成凸伸的凸出部件5结构。同时，侧板1的内侧面上也没有设置栓钉。

本实施例的底板2b与顶板2a之间连接有高强螺杆7a，并且高强螺杆7a的顶端伸出顶板2a，其底端伸出底板2b，形成凸起结构，即是通过高强螺杆7a的顶部取代实施例一中顶板上的栓钉。

同时，请参见图26及图27，本实施例还提供了一种具有本实施例的钢结构节点10的预制柱100以及相应的柱梁的装配方法。

其中，柱梁的装配方法的步骤s86中，本实施例具体为：按要求将钢梁300的上翼缘与钢结构节点10上部通过螺栓连接，并将钢梁300的下翼缘与钢结构节点10的底部通过螺栓连接，即完成预制柱100与钢梁300的装配。

综合而言，本发明例举的两种钢结构节点10、预制柱100以及柱梁的装配方法分别在生产制造，运输安装，施工安装这三方面有些细微的区别而已，大方向就是通过简化梁柱节点，使其生产，运输，安装更简单高效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。