一种可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的制作方法

本发明涉及建筑装配式结构节点设计领域，特别涉及一种可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点。

背景技术：

随着科学技术的发展，混凝土强度等级一直在不断地提高，目前，高强混凝土已经成功地应用于结构工程中，但高强混凝土的抗弯抗拉强度仍然不高，必须通过配筋来增加结构的强度，而大量配筋又带来施工浇注的困难，同时，由于混凝土收缩变形受钢筋的约束还会引起应力，导致开裂，对耐久性产生不利的影响。与普通混凝土和高强混凝土相比，超高性能混凝土通过提高组份的细度与活性，不使用粗骨料，使材料内部的缺陷(孔隙与裂缝)减到最小，以获得超高强度与高耐久性，减少钢筋的用量，大大提高构件服役寿命，具有很好的经济性。超高性能混凝土具有很高的工程应用价值和广阔的市场前景，可很好地适用于传统混凝土结构和钢结构领域。

装配式建筑具有节能、节水、工期短、施工质量高等优点，因此推广装配式建筑已经成为住房和建设部的工作重点之一。当前，多高层钢结构住宅和大型公共民用和工业建筑成为国家重点推广的项目，钢结构体系在建筑设计中应用的多样性和便于拆改、节能环保等特点已经成为当代结构设计重点考虑方向，以满足可持续发展需要的新型建筑体系。梁柱节点是多高层钢框架结构的重要组成部分之一，在框架结构中起到传递和分配内力以及保证结构整体性的作用，对于整个结构的受力与安全具有重大的影响。钢管混凝土柱和组合梁具有承载力高、刚度大、抗震性能好的优点，同时还具有截面小、质量轻和施工方便的特点，符合国家大力发展绿色建筑、装配式结构的趋势。该类构件已被大量应用于大跨度结构中。

目前，实际工程中的钢管混凝土柱与组合梁间节点多采用焊缝连接，该类节点存在如下问题：刚度大、地震荷载作用时容易在焊缝处发生脆性破坏、受气候和焊工水平的影响较大、施工质量不易保证、不具备可拆卸功能，受损后梁不易更换。寻求一种抗震性能好、建设速度快、建筑材料可回收利用的新型可拆卸预制装配式钢管混凝土柱-钢梁组合节点连接体系，符合绿色建筑和建筑工业化的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种传力合理、经济可靠、构造简单、便于施工的可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点。

本发明的技术方案为：一种可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点，包括钢管混凝土柱、h型钢梁和节点域，钢管混凝土柱的一端设有法兰环板，所述节点域包括钢管、贯通钢管的竖向连接板，钢管上方和下方均设有加强环板，钢管、竖向连接板和加强环板之间均通过焊接固定，钢管内浇筑超高性能混凝土，法兰环板与加强环板连接，四个h型钢梁呈十字形固定在节点域上。

所述竖向连接板包括两块相互垂直且焊接固定的钢板，竖向连接板的垂直点位于钢管内，两块钢板的两边均贯通钢管。

所述加强环板设有四个外伸段，相邻两个外伸段相互垂直。

所述钢管混凝土柱与法兰环板焊接固定，法兰环板和加强环板上均设有相配合的通孔，法兰环板和加强环板通过高强螺栓连接。

所述钢管上设有若干个安装孔，安装孔上设有锚栓，钢管混凝土柱上设有若干个与锚栓相对应的锚孔，锚栓穿过加强环板和法兰环板与钢管混凝土柱的的锚孔套接。锚孔和锚栓的形状为正多边形或圆形。

所述h型钢梁的翼缘与加强环板的外伸段通过翼缘拼接板连接，翼缘拼接板与翼缘之间、翼缘拼接板与加强环板之间均采用高强螺栓固定。

所述h型钢梁的腹板与竖向连接板通过腹板拼接板连接，腹板拼接板与腹板之间、腹板拼接板与竖向连接板之间均采用高强螺栓固定。

所述超高性能混凝土为包括水泥、细砂、细磨石英砂粉、矿物掺合料、高效减水剂和钢纤维的水泥基复合材料，钢纤维的体积分数为2％～5％。

所述钢管混凝土柱的截面形状为圆形或矩形，钢管和加强环板的截面形状与钢管混凝土柱的截面形状相同。

所述钢管混凝土柱竖直设置，h型钢梁水平设置。

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点，钢管混凝土柱内以及节点域内无钢筋等密集穿心部件，且节点域外围开设有安装孔，方便节点域内浇筑超高性能混凝土材料。

本钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的所有构件均在工厂加工完成，运输至施工工地后，可在施工现场进行装配拼接，减少了现场焊接工作和模板工作，保证了现场施工质量，提高了建筑工业化装配效率。

本钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点中采用翼缘拼接板、腹板拼接板以及竖向连接板，将h型钢梁对钢管混凝土柱的作用力分散，同时锚栓可以较好地传递剪力，防止钢管混凝土柱发生剪切破坏，整体保证了构件的安全性，使系统传力更加科学。

本钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点具有可拆卸的功能，h型钢梁与节点域之间通过翼缘拼接板、腹板拼接板和高强螺栓进行连接，钢管混凝土柱与节点域之间通过锚栓进行连接，当需要拆除和更换时，将高强螺栓从翼缘拼接板或腹板拼接板的通孔中取出，或将锚栓拧出螺纹套筒上端，即可实现h型钢梁或钢管混凝土柱的拆卸和更换。

本钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的节点域内浇筑超高性能混凝土，可大大提高节点区的强度和刚度，使结构不容易发生严重的垮塌性破坏。

附图说明

图1为本可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的结构示意图。

图2为本可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的构件拆分示意图，为详细展示各部件的相对位置，本图中未示出翼缘拼接板和腹板拼接板。

图3为节点域的结构示意图，本图为详细展示节点区域的细部构造，部分锚栓上移。

图4为本可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点的俯视图，本图为详细展示通孔位置，高强螺栓被隐去。

图5为钢管混凝土柱的机构示意图，本图为详细展示节点区域的细部构造，部分锚栓上移。

其中，图中所示，1为钢管混凝土柱、2为h型钢梁、3为节点域、4为钢管、5为加强环板的外伸段、6为加强环板、7为竖向连接板、8为超高性能混凝土、9为安装孔、10为法兰环板、11为通孔、12为高强螺栓、13为锚孔、14为锚栓、15为钢管混凝土柱的混凝土材料、16为翼缘拼接板、17为腹板拼接板。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

本实施例一种可拆卸的钢梁-钢管混凝土柱穿心式连接节点，如图1～5所示，包括钢管混凝土柱1、h型钢梁2和节点域3，钢管混凝土柱的一端设有法兰环板10，所述节点域包括钢管4、贯通钢管的竖向连接板7，钢管上方和下方均设有加强环板6，钢管、竖向连接板和加强环板之间均通过焊接固定，钢管内浇筑超高性能混凝土8，法兰环板与加强环板连接，四个h型钢梁呈十字形固定在节点域上。所述竖向连接板包括两块相互垂直且焊接固定的钢板，竖向连接板的垂直点位于钢管内，两块钢板的两边均贯通钢管。所述加强环板设有四个外伸段5，相邻两个外伸段相互垂直。所述钢管混凝土柱内有混凝土材料15，钢管混凝土柱与法兰环板焊接固定，法兰环板和加强环板上均设有相配合的通孔11，法兰环板和加强环板通过高强螺栓12连接。所述钢管上设有若干个安装孔9，安装孔上设有锚栓14，钢管混凝土柱上设有若干个与锚栓相对应的锚孔13，锚栓穿过加强环板和法兰环板与钢管混凝土柱的的锚孔套接。所述h型钢梁的翼缘与加强环板的外伸段通过翼缘拼接板16连接，翼缘拼接板与翼缘之间、翼缘拼接板与加强环板之间均采用高强螺栓固定。所述h型钢梁的腹板与竖向连接板通过腹板拼接板17连接，腹板拼接板与腹板之间、腹板拼接板与竖向连接板之间均采用高强螺栓固定。所述超高性能混凝土为包括水泥、细砂、细磨石英砂粉、矿物掺合料、高效减水剂和钢纤维的水泥基复合材料，钢纤维的体积分数为2％～5％。所述钢管混凝土柱的截面形状为圆形或矩形，钢管和加强环板的截面形状与钢管混凝土柱的截面形状相同。所述钢管混凝土柱竖直设置，h型钢梁水平设置。

具体的，所述钢管混凝土柱1的钢管截面外边长为300mm，壁厚为6mm，柱高为2m，所述钢管混凝土柱1通过锚栓14套接在锚孔13内，与节点域3进行紧密连接。所述锚孔13横截面形状为圆形，预埋深度为20mm。所述h型钢梁2采用q235b钢材，h型钢梁的高度为360mm，h型钢梁的上翼缘和下翼缘的宽度均为20mm，h型钢梁的腹板的宽度为24mm。所述法兰环板10的截面尺寸为520mm×520mm，厚度为15mm，所述加强环板6的截面尺寸为520mm×520mm，厚度为20mm，所述加强环板6的四个外伸段5的截面宽度与h型钢梁2的翼缘宽度一致，外伸段的外延长度为350mm。所述安装孔9的截面直径和开孔高度都为50mm，可通过安装孔9浇筑超高性能混凝土8。

本发明的一个优选实例中，所述超高性能混凝土8的配合比为水泥：石英砂：硅灰：石英粉：减水剂含量(％)：纤维＝1：1.1：0.15：0.10：1.5：0.02(占水泥质量比例)，所述超高性能混凝土8的水胶比为0.16，所述钢管混凝土柱的混凝土材料15为强度等级为c35的商品混凝土。

上述实例中，所有构件均在工厂预制完成。钢管4和竖向连接板7对接焊接在加强环板6上；法兰环板10和加强环板6对应于通孔11，通过高强螺栓12进行拼接；吊装钢管混凝土柱1，利用锚栓14套接在钢管混凝土柱1的锚孔13内，完成钢管混凝土柱1与节点域3的拼接；将h型钢梁2吊装到位，通过翼缘拼接板16将h型钢梁2的上翼缘和下翼缘拼接在加强环板6的外伸段5上；通过腹板拼接板17将h型钢梁2的腹板与竖向连接板7对接。若需拆卸和更换柱或梁，可通过拆卸翼缘拼接板16、腹板拼接板17来实现h型钢梁2与节点域3的分离；可通过拆卸锚栓14实现钢管混凝土柱1与节点域3的分离。

如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。