专利名称：钢管高强混凝土柱节点及其制造方法
技术领域：
本发明是一种用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点及其制造方法，属建筑方法技术领域，特别涉及钢管混凝土结构的制造技术。
钢管混凝土是一种具有承载力高、塑性和韧性好、节省造价、方便施工等特点的新型组合结构材料，已在工业和民用建筑等工程中应用多年，取得了较好的技术经济效益。钢管高强混凝土则是利用钢板卷制而成的钢管与内填的C60以上高强混凝土联合共同工作的构件，它的破坏状态和工作机理与钢管普通混凝土相似，但其强度得到较大提高，弹性工作范围增大，在地震区完全可以满足结构的延性要求，是应用在高层建筑中的一种经济有效的结构形式。根据我国现有条件，在高层建筑中采用钢管混凝土柱时，常需和现浇钢筋混凝土梁相连，并做成刚性连接，以组成刚架体系，连接方式就是通过节点进行连接。在抗震区设计延性刚架时，保证节点区的承载力，使之不过早破坏十分重要，因为节点区破坏或者变形过大，梁、柱构件就不再能形成抗侧力的刚架结构了。钢管混凝土梁柱节点的建造，更是直接影响到施工的难易和工程进度，因而成为钢管混凝土结构设计中的关键环节，但是现行钢管混凝土柱的节点构造复杂，传力不甚明确，国内至今还未有一套完整的计算理论，人们对钢管混凝土柱节点制造型式的评价主要是通过试验分析获得的。我国现行《钢管混凝土结构设计与施工规程》只提供了几种钢管混凝土柱节点的制造型式(1)梁端局部加宽的单梁节点、(2)连续双梁节点、(3)钢加强环式节点，并没有详细阐述各种制造型式的应用特点及优缺点，而且没有给出明确的节点制造方法。其中钢加强环式节点是《钢管混凝土结构设计与施工规程》所推荐的节点形式之一，至今为止，这种类型的节点在实际工程中应用得较多，它采用钢加强环与钢梁上下翼板焊接或与混凝土梁纵筋焊接的构造形式来实现。钢加强环式节点整体性好、传力明确、安全可靠，但加强环板和肋板均需在施工现场与钢管壁焊接成整体，现场焊接工作量非常大，施工不甚方便，而且焊接质量不易保证。
本发明的目的就是为了克服和解决现有钢加强环式节点存在的现场焊接工作量非常大，施工不甚方便，焊接质量不易保证的缺点和问题，研究设计一种受力合理、可靠性好、施工方便、焊接质量容易控制的钢管高强混凝土柱节点。
本发明的另一目的是为了克服和解决现有钢加强环式节点的制造方法存在的现场焊接工作量大，施工不甚方便，焊接质量不易保证的缺点和问题，提供一种施工方便、焊接质量容易控制的钢管高强混凝土柱节点的制造方法。
本发明是通过下述结构及方法技术方案来实现的本钢管高强混凝土柱节点由柱身段与节点段两部分组成，其中节点段包括节点段钢管、拉环、压环和穿心腹板，柱身段包括柱身段钢管和法兰环；其相互位置及连接关系为节点段的拉环与压环分别焊接在节点段钢管的上下端面，穿心腹板通过节点段钢管的中心并与节点段钢管焊接在一起，柱身段的法兰环焊接在柱身段钢管的端面，连接时将节点段的拉环端面与压环端面分别与柱身段的法兰环端面相对贴合，并通过高强螺栓将节点段与柱身段连接起来。
本钢管高强混凝土柱节点的制造方法为1、用钢板卷制两段长度分别为h1和h2的钢管，钢管最好为螺旋卷管，其中h1为(节点段混凝土梁梁高hb-上下两保护层厚度)和h2为(楼层高h-h1)；按设计要求用钢板制作拉环、压环和法兰环，并将法兰环和拉环、压环叠在一起钻螺栓孔；按设计要求用钢板制作穿心腹板；2、将穿心腹板通过钢管并与钢管焊接；将拉环、压环与钢管、穿心腹板焊接成节点段；将法兰环与钢管焊接成柱身段；3、施工时将节点段与柱身段用高强螺栓连接起来。
本发明与现有技术相比有如下的优点和有益效果(1)本钢管高强混凝土柱节点的柱身段和节点段可在工厂预制，节点各部分钢构件之间的焊接工作均可在工厂完成，在施工现场只需进行高强螺栓安装和梁端钢筋焊接两道工序，这样不但容易保证焊缝质量，而且大大提高了现场施工速度；(2)本节点不但能承载各种可能不利组合荷载的静力作用，且能承载反复的地震荷载，满足强柱弱梁、节点更强的抗震要求；(3)框架梁端的剪力和端弯矩能通过节点传递给相交的杆件(梁、柱)上，同时柱端剪力和弯矩也能通过节点传递给相交杆件，这样可使从梁端传来的载荷对钢管壁应力状态的影响较小；(4)穿心腹板的顶、底部都各垫有环板，当腹板承受梁端剪力时，由腹板底部传给钢管壁的局部压力，可通过这两层环板扩散到较大的区域，因此钢管壁不容易发生局部压屈；同样道理，腹板受弯转动时，对钢管壁局部的影响也会减小很多；(5)当钢管柱的管径较大时，穿心构件不会对管内混凝土的浇筑造成影响；(6)转动变形协调节点与相交于该节点的杆端的转动变形一致。
下面结合说明书附图对本发明钢管高强混凝土柱节点及其制造方法说明如下
图1为“十”字型钢管高强混凝土柱节点的立体图；图2为“一”字型钢管高强混凝土柱节点的立体图；图3为钢管高强混凝土柱节点的结构示意图；图4为法兰环的结构示意图；图5为“十”字型拉环、压环的结构示意图；图6为“一”字型拉环、压环的结构示意图。各图中1和7为柱身段钢管、2和8为法兰环、3和9为拉环、4和11为穿心腹板、5和12为压环、6和10为节点段钢管。
本发明的实施例1如下按图1所示用钢板卷制两段长度分别为h1(节点段混凝土梁梁高hb-上下两保护层厚度)和h2(楼层高h-h1)的节点段钢管6和柱身段钢管1；按图4和图5所示在一块钢板上开出法兰环2、拉环3、压环5，并将法兰环2分别和拉环3、压环5叠在一起钻出如图4和图5所示的螺栓孔；按图1所示用钢板制作“十”字形穿心腹板4；将节点段钢管6如图1所示剖开四边；将节点段钢管6与“十”字形穿心腹板4焊接；将拉环3、压环5分别与节点段钢管6和“十”字形穿心腹板4焊接构成节点段；将法兰环2与柱身段钢管1焊接构成柱身段；施工时将节点段与柱身段用高强螺栓连接起来。
本发明的实施例2如下按图2所示用螺旋卷管制作两段长度分别为h1(节点段混凝土梁梁高hb-上下两保护层厚度)和h2(楼层高h-h1)的节点段钢管10和柱身段钢管7；按图6和图4所示在一块钢板上开出拉环9、压环12和法兰环8，并将法兰环8分别和拉环9、压环12叠在一起钻出如图4和图6所示的螺栓孔；按图2所示用钢板制作“一”字形穿心腹板11；将节点段钢管10如图2所示剖开两边；将节点段钢管10与“一”字形穿心腹板11焊接；将拉环9、压环12分别与节点段钢管10和“一”字形穿心腹板11焊接构成节点段；将法兰环8与柱身段钢管7焊接构成柱身段；施工时将节点段与柱身段用高强螺栓连接起来。
权利要求
1.一种钢管高强混凝土柱节点，其特征在于它由柱身段与节点段两部分组成，其中节点段包括节点段钢管、拉环、压环和穿心腹板，柱身段包括柱身段钢管和法兰环；其相互位置及连接关系为节点段的拉环与压环分别焊接在节点段钢管的上下端面，穿心腹板通过节点段钢管的中心并与节点段钢管焊接在一起，柱身段的法兰环焊接在柱身段钢管的端面，连接时将节点段的拉环端面与压环端面分别与柱身段的法兰环端面相对贴合，并通过高强螺栓将节点段与柱身段连接起来。
2.根据权利要求1所述的钢管高强混凝土柱节点，其特征在于所述的钢管为螺旋卷管。
3.一种钢管高强混凝土柱节点的制造方法，其特征在于1、用钢板卷制两段长度分别为h1和h2的钢管，其中h1为(节点段混凝土梁梁高hb-上下两保护层厚度)和h2为(楼层高h-h1)；按设计要求用钢板制作拉环、压环和法兰环，并将法兰环和拉环、压环叠在一起钻螺栓孔；按设计要求用钢板制作穿心腹板；2、将穿心腹板通过钢管并与钢管焊接；将拉环、压环与钢管、穿心腹板焊接成节点段；将法兰环与钢管焊接成柱身段；3、施工时将节点段与柱身段用高强螺栓连接起来。
4.根据权利要求3所述的钢管高强混凝土柱节点的制造方法，其特征在于所述的钢管为螺旋卷管。
全文摘要
本发明是钢管高强混凝土柱节点及其制造方法。钢管高强混凝土柱节点由柱身段与节点段两部分组成;钢管高强混凝土柱节点的制造方法是节点段由节点段钢管、拉环、压环和穿心腹板焊接构成,柱身段由柱身段钢管和法兰环焊接构成;安装时节点段的拉环端面与压环端面分别与柱身段的法兰环端面相对贴合,并通过高强螺栓将节点段与柱身段连接起来。本钢管高强混凝土柱节点受力合理、传力明确、可靠性好、施工方便、焊接质量容易控制。
文档编号E04B1/19GK1242458SQ99116170
公开日2000年1月26日 申请日期1999年5月6日 优先权日1999年5月6日
发明者梁启智, 骆伟, 张力, 张耀华, 徐彬, 张正先 申请人:华南理工大学