一种装配式钢骨混凝土柱-钢梁摩擦型节点及其实施方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及土木工程中的结构工程领域，具体是一种依靠摩擦连接后加非主要钢梁与原有钢骨混凝土柱的制作及其实施方法。
【背景技术】
[0002]钢骨混凝土结构是指在钢筋混凝土内部埋设型钢的一种新型结构。内含型钢可以分为实腹式和空腹式两大类，实腹式型钢除采用轧制型钢外，还可以采用钢板焊接而成的钢截面，空腹式型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢而成。对这种结构，在不同国家叫法不一，日本称之为钢骨钢筋混凝土结构，原苏联称之为劲性钢筋混凝土结构，我国习惯称之为钢骨混凝土结构。这种结构优点较多，主要表现如下。
[0003]1.钢骨混凝土结构承载力高，截面面积小。由于钢骨混凝土结构不受含钢率限制，其承载力比同样形状钢筋混凝土结构高出一倍多。
[0004]2.节省劳动力和材料。型钢在浇筑混凝土以前形成钢结构，它具有相当大的承载力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可以将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因此减少了劳动力和材料。
[0005]3.缩短施工工期，钢骨混凝土结构的多层及高层不必等到混凝土达到一定强度就可以施工上层，因此缩短了施工工期。
[0006]4.刚度和延性好，钢骨混凝土结构内部设有型钢，而型钢自身的强度和延性较好，型钢与周围混凝土相互约束，二者共同工作，因此比钢筋混凝土结构的延性与刚度要大的多。
[0007]此外，钢骨混凝土外包混凝土，而混凝土致密坚硬，抗渗性、抗火性以及抗腐蚀性都要优于钢结构。
[0008]由于具有上述优点，钢骨混凝土在我国工程结构中的应用得到大量研究和普遍关注。但现有技术对钢骨混凝土柱与钢梁性能研究较为广泛，对钢骨混凝土柱与钢梁节点研究较少。并且，随着建筑水平的提高和生活水平的改善，人们对建筑物的使用要求不断提高。尤其是工业厂房与商业用楼，随着用途的变化，对其结构要求也不同。工业厂房与商业用楼使用目的的改变，会导致其空间格局的变化。目前，研究人员对钢骨混凝土柱与钢梁参与建筑物空间构成的作用大多定位于建筑物建筑前期或期间，对建筑物竣工或投入使用后，钢骨混凝土柱与钢梁参与空间构成没有深入细致的研究，固目前工程界需要找到一种在建筑完成后参与空间格局构成且不破坏原有结构的钢骨混凝土柱-钢梁连接方法。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种后加非主要构件的装配式钢骨混凝土 -钢梁节点连接装置，本方案施工较为快捷，结构更加合理，且不破坏原有建筑物。发明的技术方案如下:
[0010]一种装配式钢骨混凝土柱-钢梁摩擦型节点及其实施方法，包括两块钢箍板、两块U型钢筋拉板、预应力高强螺栓、摩擦型高强螺栓、钢板劲肋以及带有螺栓穿孔的端板。预应力高强螺栓穿过螺栓孔将4块钢板包围在钢骨混凝土柱外侧，高强螺栓施加的预应力转化为钢箍板与钢骨混凝土柱的接触面之间的压力，钢骨混凝土柱对钢梁的支持力通过接触面的压力转化为摩擦力提供。端板通过摩擦型高强螺栓固定在U型钢拉板上，之后与钢梁内部的型钢焊接。
[0011]所述的钢箍板的宽度大于所包围的混凝土柱的长度，并在多出长度内设置螺栓孔。
[0012]所述钢板箍的加劲肋为长方型，长度大于钢箍板多出混凝土长度的尺寸。
[0013]所述U型钢拉板的加劲肋为三角形，焊接在U型钢板折角处，且所加的三角形劲肋恰好与折角形状吻合。
[0014]所述的钢箍板与U型钢拉板以及所加劲肋的材料强度为Q235、Q345或Q390，高强螺栓的强度等级为8.8级或10.9级。
[0015]所述的预应力高强螺栓与摩擦型高强螺栓配有威尔圆盘弹簧垫圈。
[0016]所述的钢箍板、U型钢拉板、长方形劲肋以及三角形劲肋表面要进行防腐处理，处理方式为镀锌或喷漆的一种。
[0017]同现有技术相比，本发明有如下优点:
[0018](I)强度高，本发明所述的钢梁的支持力由钢箍板与型钢混凝土柱接触面的摩擦力承担，并且在钢箍板受到钢梁传来的压力时，构造装置有微小转动，型钢混凝土柱对构造装置的约束作用阻止其转动，因此钢梁的压力为摩擦力与约束力共同承担。
[0019](2)预应力施加过程方便，由于箍板约束面较大，从而减少了装置的数量，且仅在两块钢箍板与两块U型钢拉板上穿过预应力高强螺栓就可完成预应力施加过程。
[0020](3)成本低廉，整套装置均采用钢板连接而成，除螺栓外，不需要其他附属装置，力口工成本较低。
[0021](4)安全性高，本装置利用钢骨混凝土柱与钢箍板接触面的摩擦力承担钢梁梁的压力，不需破坏建筑物原有结构。
【附图说明】
[0022]图1为采用本发明装置后型钢混凝土 -钢梁节点构造平面图；
[0023]图2为钢箍板的正立面图；
[0024]图3为U型钢拉板正立面图；
[0025]图4为端板与钢梁内置型钢焊接后的立面示意图；
[0026]图5为端板与U型钢拉板固定后的立面示意图；
[0027]图6为采用本装置后梁柱的立面示意图；
【具体实施方式】
[0028]第一步，根据钢梁自重与钢梁所需承担的重量及4块包裹在钢骨混凝土柱四周的钢板(I)、(2)、(3)、(4)自重，考虑可靠度系数，计算确定钢骨混凝土柱所需承担力的大小。
[0029]第二步，根据钢板与混凝土表面的摩擦力系数，以及一个预应力高强螺栓(5)可以提供的预应力大小，结合第一步确定的钢骨混凝土柱所需受力大小，计算出一根钢骨混凝土柱所需预应力高强螺栓数量(5)。
[0030]第三步，根据构造要求，在钢箍板(3)、(4)与U型钢拉板(I)、(2)及端板上开设螺栓孔。
[0031]第四步，根据四块钢板(I)、(2)、(3)、(4)预留的螺栓孔位置，在其边缘处焊接钢板劲肋(12)、(13)、(22)、(23)、(31)、(32)、(41)、(42).
[0032]第五步，根据端板(11)、(21)预留的螺栓孔位置，将摩擦型高强螺栓(111)、
(112)、(211)、(212)焊接在U型钢拉板上。
[0033]第六步，将带有螺栓孔的端板(11)、(21)与钢梁的内置型钢焊接成一个整体。
[0034]第七步，在施工现场将四块钢板(I)、(2)、(3)、(4)包裹在钢骨混凝土柱外周面，拧紧预应力高强螺栓(5)，使之保持200微应变至800微应变，从而保证钢箍板(3)、(4)与钢骨混凝土柱的贴紧。
[0035]第八步，在施工现场将端板(11)、(21)穿过U型钢拉板⑴、(2)上的摩擦型高强螺栓(111)、(112)、(211)、(212)并拧紧，保证端板与U型钢拉板的固定。
[0036]第九步，在结点外侧浇筑混凝土，使之成为保护层，防止结点装置侵蚀与生锈。
[0037]如此所述，便可较好完成本发明专利。
【主权项】
1.一种装配式钢骨混凝土柱一钢梁摩擦型节点及其实施方法，包括包括两块钢箍板、两块U型钢拉板、预应力高强螺栓、摩擦型高强螺栓、钢板劲肋以及带有螺栓穿孔的端板。其特征在于，两块钢箍板、两块U型钢拉板两侧预留有螺栓孔，预应力高强螺栓穿过螺栓孔将钢箍板与U型钢拉板包裹在混凝土柱外周面；钢板劲肋焊接在螺栓孔两侧防止钢箍板与U型钢拉板屈服变形；钢梁内的型钢焊接在带有穿孔端板上，端板通过摩擦型高强螺栓固定在U型钢拉板外侧；混凝土保护层按一定度浇筑在结点四周防止其腐蚀破坏。
2.—种权利要求1所述的连接结点的施工方法，其特征在于: 1)U型钢拉板的角部成直角状； 2)钢箍板距U型钢拉板外侧的距离为20?40mm； 3)钢箍板与U型钢拉板预留螺栓孔，其直径略大于预应力高强螺栓的直径，预留孔数量通过钢骨混凝土柱所需承担压力计算得到； 4)端板上预留螺栓孔，其直径要略大于摩擦型高强螺栓的直径，预留孔数量通过端板所需承担压力计算得到； 5)预应力高强螺栓与摩擦型高强螺栓上配有威尔圆盘弹簧垫圈； 5)摩擦型高强螺栓预先焊接在U型钢拉板上，焊接形式为坡口焊缝连接； 6)带有穿孔的端板与钢梁内的型钢焊接，焊接形式为双面角焊缝； 7)浇筑在钢箍板与U型钢拉板外侧的混凝土保护层厚度为100?150_。
【专利摘要】本发明公开了一种装配式钢骨混凝土柱-钢梁摩擦型节点及其实施方法，其构成包括两块钢箍板、两块U型钢筋拉板、预应力高强螺栓、摩擦型高强螺栓、钢板劲肋以及带有螺栓穿孔的端板。钢箍板与U型拉板通过预应力高强螺栓包裹在混凝土柱的外周面，钢板劲肋分布在预应力高强螺栓两侧，U型拉板沿边缘一定距离焊有高强螺栓，将钢梁的内置型钢与端板焊接，U型拉板上的摩擦型高强螺栓穿过螺栓孔并拧紧完成与端板连接，混凝土保护层按一定厚度浇筑在节点四周将其包裹。与现有技术相比，本发明中的连接装置通过钢箍板与混凝土柱表面的摩擦力完成与钢梁的传力过程，不会对主要构件造成破坏；连接部位以及钢梁方便维修拆卸和更换；同时，本发明预应力施加效果好，操作过程容易控制，具有很强的工程实用性。
【IPC分类】E04B1-58
【公开号】CN104712062
【申请号】CN201310687124
【发明人】张菊, 刘曙光, 杨勇, 闫长旺
【申请人】张菊, 刘曙光, 杨勇
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2013年12月17日