套筒式钢-混凝土梁节点连接结构及其安装方法与流程

本发明涉及一种装配式建筑，具体涉及一种套筒式钢-混凝土梁节点连接结构及其安装方法。

背景技术：

传统建筑主体框架均采用现浇混凝土的方式制作梁柱，具有平面设计多样、整体性、抗震性能好等优点。但是，随着建筑工业化的进程逐渐加快，现浇混凝土结构的弊端亦日益显著，诸如施工周期长、耗费污染严重等。基于上述原因，同时由于节能减排国策要求的提高，以及劳动力价格的大幅度上涨、同时由于先进技术在装配式结构中的普遍推广，装配式建筑逐渐被重视和推广。现有的装配式建筑运用工业化的生产模式，首先在工厂预制生产单个构件，继而运至施工现场进行一系列的组装工作，使其成为一个整体。而在装配式建筑组装过程中，梁柱节点连接性能的好坏直接关系到整个建筑的抗震性能。

现有的预制梁在工厂用统一模具浇筑而成，呈长方体状，这种预制梁吊装时重量大，不易吊装，不适用于高层建筑。同时，上述预制梁与预制柱之间通过牛腿焊接连接，其连接节点中梁柱之间的整体性较差，抗震性能也差。为了解决上述问题，中国国家知识产权局公布了，公布号为108049572的一种装配式预制叠合梁壳，包括混凝土层与混凝土层内部的钢筋笼，钢筋笼的下半部分埋在混凝土里，钢筋笼的上半部分裸露在外，叠合梁壳的端部设有“u”型的现浇缺口。这种预制梁通过在其端部设置现浇缺口来减轻其自重，同时增加梁柱节点的整体性能和抗震性能。但该预制梁只有端部开设有现浇缺口，还是存在自重较大的问题，同时，该预制梁与预制柱之间仅通过所浇筑的混凝土连接在一起，其节点处的抗震性能不够好。另外，上述预制梁整体长度大，很难一次吊装成功，吊装时间长，一定程度上影响了整个梁柱的装配效率。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种抗震性能和梁柱整体性能好，且自重小，方便吊装的套筒式钢-混凝土梁节点连接结构及其安装方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种套筒式钢-混凝土梁节点连接结构，其特征在于，它包括预制柱和其中一端固定安装在预制柱内、另一端伸出预制柱外并沿梁长度方向设置的梁内筒，在梁内筒伸出预制柱外的一端套设有一个里端紧贴预制柱且与梁内筒固定连接的梁外筒，在梁外筒的末端设有一个与其外端面对齐并固定连接的预制空心梁；所述梁内筒由两个槽口相向设置的槽钢组成，两槽钢之间具有一个间隙，所述梁外筒为一个矩形钢套筒，在梁外筒的上端面设有一个与槽钢之间间隙相连通的开孔，所述预制空心梁与梁外筒相接的一端部分套在梁内筒上，并与梁内筒固定连接，在预制空心梁的上端面、沿其长度方向设有一个与槽钢之间间隙相联通的混凝土浇筑口，或多个沿预制空心梁长度方向间隔设置并与槽钢之间间隙相联通的混凝土浇筑孔。这样，梁柱节点处的梁内筒一端置于预制柱内，一端伸出预制柱外，同时在梁内筒上套设有一个与其固定连接的梁外筒，由于梁内筒为槽钢，梁外筒为钢制套筒，因此，两者相套接后其强度极高，且梁内筒的一端置于预制柱内后，能够将一部分重力分担到预制柱内，使得该梁柱节点的抗震性能和强度都极高。另外，梁外筒和预制空心梁上分别设有与槽钢间隙相连通的开孔和混凝土浇筑口，在吊装钢梁时，只需将预制好的梁外筒和预制空心梁分别吊装后再通过梁外筒的开孔和混凝土浇筑口浇筑混凝土，以形成钢-混凝土梁，由于上述开孔和混凝土浇筑口均设置在梁上方位置，因此，可直接浇筑混凝土而无需现场搭设脚手架安装模壳，减少了施工量，同时，由于是吊装完成后再浇筑混凝土，钢梁的自重更轻，吊装更加容易。

进一步的，梁外筒与预制空心梁相接的一端、预制空心梁与梁外筒相接的一端均呈倾斜状，并通过焊接固定连接。这样，将梁外筒与预制空心梁相接一端设置为倾斜状后，能够增大预制空心梁与梁外筒之间的焊接面积，使两者的连接强度更好。

进一步的，所述梁外筒与预制空心梁连接端的下端伸出梁内筒外端外，上端靠近梁内筒外端。这样，梁外筒的下端长，上端短，因此，当预制空心梁与其焊接过后能够将预制空心梁的重力分担一部分到梁外筒和梁外筒内的梁内筒处，减少预制空心梁所受应力和重力，进而可不用在预制空心梁内设置钢筋，直接浇筑混凝土后也能达到梁的强度要求，减少钢梁的施工成本。

进一步的，所述梁外筒与预制空心梁连接端的倾斜角度为30°-45°，梁外筒的长度为1.5~2倍梁高。这样，将梁外筒与预制空心梁连接端的倾斜角度设为30°-45°后，既便于制作，又能够实现梁外筒和预制空心梁的紧密连接。梁外筒的长度不易过长，过长后其强度不能够达到设计要求。

进一步的，所述梁外筒的里端与预制柱外壁通过焊接固定连接，梁外筒的内壁与梁内筒的外壁紧贴，并通过焊接固定连接。这样，梁外筒不但与梁内筒通过焊接固定，还与预制柱通过焊接固定，使得梁外筒的安装十分稳固。

进一步的，所述梁内筒中两槽钢之间的间隙为55mm-60mm。这样，将间隙设为该数值后，不但便于混凝土从该间隙中顺畅又快速地进入到槽钢内，还不会影响梁内筒的强度。

进一步的，所述混凝土浇筑口的宽度均大于或等于梁内筒中两槽钢之间的间隙宽度。这样，在浇筑混凝土时，混凝土的流动通道宽度一致，不会出现流速的改变，使混凝土的流动更为顺畅。

一种套筒式钢-混凝土梁节点的安装方法，其特征在于，包括如下步骤：s1，根据梁柱节点的设计图纸在工厂预制梁内筒、梁外筒、预制空心梁以及预制柱；s2，在预制梁内筒、梁外筒、预制空心梁上设置相应数量的吊装耳板或吊装孔；s3，按照梁柱节点的设计图纸，采用吊机依次安装预制柱、梁内筒、梁外筒和预制空心梁，每吊装完一个构件后需将其和与之相邻的构件进行临时固定连接，再对其安装位置进行检测并校正，在确认安装位置无误后，再对其进行永久性连接；s4，向吊装完成后的预制梁内浇筑混凝土并采用振捣棒进行振捣；s5，在梁外筒的开孔和预制空心梁的混凝土浇筑口处安装留有排气孔的隔板或封顶板，对预制梁上端进行临时封闭；s6，对预制梁内的混凝土质量进行检测，若混凝土达到设计强度且成型质量好，则将隔板或封顶板按设计要求补焊固定，若混凝土有不密实现象，则对不密实位置采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔位置进行补焊密封后再对隔板或封顶板补焊固定。这样，将预制梁各个构件逐一吊装时先初步固定，在确定安装位置后再永久固定，可确保各预制梁安装位置精确。将预制梁各构件吊装完成后再浇筑混凝土的方式可有效减少吊装难度，进而减少吊装时间。

进一步的，在设置吊装耳板或吊装孔时，需根据各个构件的长度设置相应数量的吊装耳板或吊装孔，具体来说，每个构件至少有两个起吊点，若构件长度大于21m，则至少设置3-4个起吊点。这样，通过设置吊装耳板或吊装孔，可便于预制梁各个构件的吊装，而根据构件长度设置相应数量的吊装耳板或吊装孔可确保各个构件在吊装过程中保持平稳。

进一步的，在向预制梁上端浇筑混凝土时，应在梁外筒的开孔和预制空心梁的混凝土浇筑口内插入上端状有混凝土料斗的钢制导管，每根钢制导管的下端距梁外筒和预制空心梁上端面不小于300mm，钢制导管与预制柱内水平隔板的浇筑孔的侧隙不小于50mm；在浇筑混凝土时，可直接将混凝土浇筑到溢出梁外筒的开孔和预制空心梁的混凝土浇筑口外后再临时封闭隔板或封顶板，并在混凝土达到设计强度的50％后，将隔板或封顶板按设计要求补焊固定；也可以将混凝土浇灌到稍低于梁外筒的开孔和预制空心梁的混凝土浇筑口位置，并在混凝土达到设计强度的50％后，用相同等级的水泥砂浆补填至梁外筒和预制空心梁的顶面，再将隔板或封顶板一次性封焊到位。这样，设置钢制导管对预制梁进行浇筑，可有效将混凝土料与预制梁上端的开孔或混凝土浇筑口对齐，减少混凝土的外溢和浪费。在混凝土达到设计强度50％后再对预制梁顶面进行封闭，既能够有效缩短混凝土成型的时间，又能够确保混凝土成型质量。

与现有技术相比，本发明得到的套筒式钢-混凝土梁节点连接结构及其安装方法具有如下优点：

1、梁柱节点处的梁内筒一端置于预制柱内，一端伸出预制柱外，同时在梁内筒上套设有一个与其固定连接的梁外筒，这种套装的方式不但能够增加梁柱节点处的强度和抗震性能，且其安装方式也更为简单。

2、梁外筒和预制空心梁均呈空心状，且在梁外筒和预制空心梁上设有用于浇筑混凝土的通道，施工时，先将梁内筒、梁外筒和预制空心梁吊装后再通过浇筑混凝土的方式形成钢-混凝土梁节点，从而吊装时各个钢梁的部件都较轻，吊装十分方便，能有效减小吊装难度。

3、梁外筒与预制空心梁通过斜接的方式固定连接，这种连接方式能够增大预制空心梁与梁外筒之间的焊接面积，使两者的连接强度更好。

附图说明

图1为实施例中的套筒式钢-混凝土梁节点连接结构示意图；

图2为图1中a-a的剖面结构示意图；

图3为图1中b-b的剖面结构示意图；

图4为实施例中预制空心梁上端面开设混凝土浇筑口的俯视结构图；

图5为实施例中预制空心梁上端面开设混凝土浇筑孔的俯视结构图。

图中：预制柱1、梁内筒2、梁外筒3、预制空心梁4、混凝土浇筑口41、混凝土浇筑孔42。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如图1、图2所示，本实施例提供了一种套筒式钢-混凝土梁节点连接结构及其安装方法，具体的，本实施例中套筒式钢-混凝土梁节点连接结构包括预制柱1和其中一端固定安装在预制柱1内、另一端伸出预制柱1外并沿梁长度方向设置的梁内筒2，在梁内筒2伸出预制柱1外的一端套设有一个里端紧贴预制柱1且与梁内筒2固定连接的梁外筒3，在梁外筒3的末端设有一个与其外端面对齐并通过焊接固定连接的预制空心梁4；所述梁内筒2由两个槽口相向设置的槽钢21组成，两槽钢21之间具有一个间隙22，所述梁外筒3和预制空心梁4均为一个矩形钢套筒，在梁外筒3的上端面设有一个与槽钢2之间间隙22相连通的开孔31，所述预制空心梁4与梁外筒3相接的一端部分套在梁内筒2上，并与梁内筒2固定连接，在预制空心梁4上端面、沿其长度方向设有一个与槽钢21之间间隙22相联通的混凝土浇筑口41（如图3、图4所示），所述混凝土浇筑口41为一个矩形口，其开口长度与预制空心梁4的上端面长度相等，该混凝土浇筑口41和梁外筒3的开孔31均是用于浇筑混凝土用。在具体实施时，可在预制空心梁4的上端面上间隔设置多个混凝土浇筑孔42来代替混凝土浇筑口，具体如图5所示。另外，为了进一步增加梁柱节点处的强度，在预制柱1内还设有至少两根贯穿预制柱1并紧贴槽钢21下腹板的钢筋，该钢筋通过焊接的方式与槽钢12固定连接。

本实施例中的预制柱1有多个矩形空心钢柱组装而成，在施工时，现将预制柱1固定焊接完成后，再依次吊装槽钢21、梁外筒3和预制空心梁4。在焊接时，应对接口处进行满焊，不能漏焊，以免后期漏浆，同时，影响各部件之间的连接强度。

如图1所示，为了增加梁外筒3和预制空心梁4之间的连接强度，梁外筒3与预制空心梁4相接的一端、预制空心梁4与梁外筒3相接的一端均呈倾斜状，并通过焊接固定连接；且梁外筒3与预制空心梁4连接端的下端伸出梁内筒2外端外，上端靠近梁内筒2外端。为确保梁外筒3和预制空心梁4的连接紧密型，同时，便于焊接，所述梁外筒3和预制空心梁4的倾斜角度一致。

本实施例中的梁外筒3与预制空心梁4连接端的倾斜角度为30°-45°，梁外筒3的长度为1.5~2倍梁高，且梁外筒3的内壁与梁内筒2的外壁紧贴，并通过焊接固定连接。

另外，为了确保后期混凝土的浇筑，本实施例中梁内筒2中两槽钢21之间的间隙22为55mm-60mm，同时，为了确保混凝土流动的畅通性能，混凝土浇筑口41、混凝土浇筑孔42的宽度大于梁内筒2中两槽钢21之间的间隙22宽度。

具体的，本实施例中套筒式钢-混凝土梁节点的安装方法包括如下步骤：s1，根据梁柱节点的设计图纸在工厂预制梁内筒2、梁外筒3、预制空心梁4以及预制柱1；s2，在预制梁内筒2、梁外筒3、预制空心梁4上设置相应数量的吊装耳板或吊装孔；s3，按照梁柱节点的设计图纸，采用吊机依次安装预制柱1、梁内筒2、梁外筒3和预制空心梁4，每吊装完一个构件后需将其和与之相邻的构件进行临时固定连接，再对其安装位置进行检测并校正，在确认安装位置无误后，再对其进行永久性连接；s4，向吊装完成后的预制梁内浇筑混凝土并采用振捣棒进行振捣；s5，在梁外筒3的开孔31和预制空心梁4的混凝土浇筑口41处安装留有排气孔的隔板或封顶板，对预制梁上端进行临时封闭；s6，对预制梁内的混凝土质量进行检测，若混凝土达到设计强度且成型质量好，则将隔板或封顶板按设计要求补焊固定，若混凝土有不密实现象，则对不密实位置采用钻孔压浆法进行补强，然后将钻孔位置进行补焊密封后再对隔板或封顶板补焊固定。上述钻孔压浆法是指在不密实部位进行钻孔后通过注浆管向该处注浆。

在设置吊装耳板或吊装孔时，需根据各个构件的长度设置相应数量的吊装耳板或吊装孔，具体来说，每个构件至少有两个起吊点，若构件长度大于21m，则至少设置3-4个起吊点。

在吊装预制梁内筒2、梁外筒3、预制空心梁4以及预制柱1前，需对各个构件进行表面除锈和涂装。在浇筑混凝土前，需先将各构件内异物、积水清除干净。

在向预制梁上端浇筑混凝土时，应在梁外筒3的开孔31和预制空心梁4的混凝土浇筑口41内插入上端状有混凝土料斗的钢制导管，每根钢制导管的下端距梁外筒3和预制空心梁4上端面不小于300mm，钢制导管与预制柱1内水平隔板的浇筑孔的侧隙不小于50mm；在浇筑混凝土时，可直接将混凝土浇筑到溢出梁外筒3的开孔31和预制空心梁4的混凝土浇筑口41外后再临时封闭隔板或封顶板，并在混凝土达到设计强度的50％后，将隔板或封顶板按设计要求补焊固定；也可以将混凝土浇灌到稍低于梁外筒3的开孔31和预制空心梁4的混凝土浇筑口41位置，并在混凝土达到设计强度的50％后，用相同等级的水泥砂浆补填至梁外筒3和预制空心梁4的顶面，再将隔板或封顶板一次性封焊到位。

在对混凝土浇筑质量进行检测前，可通过敲击梁外筒3和预制空心梁4的方式对混凝土的浇筑质量初步检测。用小锤敲击钢管壁，当敲击声沉闷无振感时说明钢管壁与混凝土较密贴；当有异响，振感强烈且声音清脆可以判定钢管壁和混凝土结合不密贴，说明有异常，可用超声波进行检测。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。