钢管混凝土柱与钢梁的连接节点的制作方法

钢管混凝土柱与钢梁的连接节点的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，所述钢管混凝土柱与钢梁的连接节点包括：钢管(1)；两块钢板(3)，分别平行的从所述钢管(1)的内腔穿出所述开槽，每块所述钢板(3)垂直所述钢管(1)的轴线设置；混凝土柱，浇筑在所述钢管(1)的内腔中；肋板(4)，焊接在所述钢板(3)之上。本实用新型减少了在最大弯矩处的焊接量和节点加工量。
【专利说明】钢管混凝土柱与钢梁的连接节点

【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及建筑领域，具体涉及一种用于钢管混凝土柱--钢梁的连接节 点，即一种钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。

【背景技术】
[0002] 目前钢管混凝土具有强度高，延性好、耐疲劳、抗冲击、易施工等优越性而备受青 睐，在高层建筑中应用越来越多。由于中国大多数地区都处于地震区域，出于抗震要求，连 接节点应该满足"强节点、弱杆件"的设计要求。但钢管混凝土柱的节点研究并不成熟，多 数节点无法达到理想的"强节点、弱杆件"的设计要求。目前，钢管混凝土柱与钢梁连接节 点主要是有外加强环式节点、内加强环式节点、锚定式节点等。其主要缺点有：外加强环式 节点用钢梁大，应用中适应性和灵活性较差；内加强环式节点翼缘板和内加强环的高度对 准困难，钢管柱的内外厚焊板使节点区柱壁板处在较大的焊缝热影响区内，在地震作用下 容易开裂。总之，这些节点传力不直接，承载力、刚度、抗震性能低，节点力学性能和施工的 简易型、经济性不能两全。
[0003] 综上所述，现有技术中存在以下问题：现有的钢管混凝土柱与钢梁连接节点存在 传力不直接，力学性能差的问题。 实用新型内容
[0004] 本实用新型提供一种钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，以解决现有的钢管混凝土 柱与钢梁连接节点存在传力不直接，力学性能差的问题。
[0005] 为此，本实用新型提出一种钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，所述钢管混凝土柱 与钢梁的连接节点包括：
[0006] 钢管1，在所述钢管的侧壁上设有两对平行的开槽，每对所述开槽包括：位于所述 钢管的同一横截面上并相互连通的左开槽和右开槽，所述横截面垂直所述钢管1的轴线， 每对开槽中，所述左开槽贯穿所述钢管的左侧壁并连通钢管的内腔，所述右开槽贯穿所述 钢管的右侧壁并连通钢管的内腔，所述左开槽和右开槽的轴向长度相等，并且左开槽和右 开槽的轴向长度均小于所述钢管的轴向长度；
[0007] 两块钢板3,分别平行的从所述钢管1的内腔穿出所述开槽，每块所述钢板3垂直 所述钢管1的轴线设置，每块所述钢板3焊接在所述钢管1的左开槽和右开槽处，并且每块 所述钢板3均从所述钢管1的左开槽和右开槽穿出；每块所述钢板3包括：依次连接的位于 所述钢管1的左开槽之外的左侧钢板、位于所述钢管1内腔的内部钢板、以及位于所述钢管 1的右开槽之外的右侧钢板；
[0008] 外部钢梁2,设置在所述钢管1外，所述外部钢梁2包括左端外部钢梁和右端外部 钢梁，左端外部钢梁和右端外部钢梁分别焊接在所述钢板3的左侧和右侧；并且左端外部 钢梁连接两块所述左侧钢板，右端外部钢梁连接两块所述右侧钢板；
[0009] 混凝土柱，浇筑在所述钢管1的内腔中，并且与所述两块内部钢板和所述钢管1浇 筑为一体；
[0010] 肋板4,焊接在所述钢板3之上，所述肋板4包括左肋板和右肋板，所述左肋板焊接 在左侧钢板和钢管的外表面之间，所述右肋板焊接在右侧钢板和钢管的外表面之间，每块 所述钢板3上均焊接有一个左肋板和一个右肋板，两块所述钢板3上共焊接有两个左肋板 和两个右肋板，所述两个左肋板和所述两个右肋板均位于一个平面内，并且所述平面经过 所述钢管1的轴线；所述左肋板和所述右肋板大小和形状相同，结构对称。
[0011] 进一步地，所述肋板4是三角形或是梯形。
[0012] 进一步地，每个所述肋板4是等边直角三角形，各所述肋板4的直角边分别位于与 所述钢管的外表面的相交处和与所述钢板3的相交处。
[0013] 进一步地，所述外部钢梁2是截面为工字形钢梁、Η形钢梁或是箱形钢梁。
[0014] 进一步地，所述外部钢梁2是等截面钢梁。
[0015] 进一步地，所述钢管1是圆钢管，或是方钢管。
[0016] 进一步地，所述外部钢梁2是组合梁或是一体式结构。
[0017] 进一步地，各所述肋板4从所述钢板3延伸至与外部钢梁2连接。
[0018] 与传统节点相比，本实用新型的优点在于：
[0019] 1)减少了在最大弯矩处的焊接量和节点加工量，也就减少了焊接带来的相关问 题，也避免了因梁端焊缝开裂引起的强度过早下降；
[0020] 2)使得外部钢梁或钢板端部无须再设施焊工艺孔，避免或减少了因工艺孔引起几 何不规则而产生的应力集中；
[0021] 3)有利于拉力和剪力的有效传递，减少了钢管柱壁在梁翼缘拉力作用下的局部变 形；
[0022] 4)节点可以采用Q345GJ、Q390、Q460及以上的高强度钢材，并且在梁端部左右翼 缘增加了肋板，具有较高的整体刚性和强度，耗能性能好，是一种合理的节点形式。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 图1为本实用新型实施例的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点的主视结构示意图；
[0024] 图2为本图1的Α-Α剖视结构。
[0025] 附图标号说明：
[0026] 1钢管2外部钢梁3钢板4肋板5混凝土柱

【具体实施方式】
[0027] 为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【专利附图】

【附图说明】 本实用新型。
[0028] 如图1和图2所示，本实用新型实施例的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点包括：钢 管1，在所述钢管的侧壁上设有两对平行的开槽，每对所述开槽包括：位于所述钢管的同一 横截面上并相互连通的左开槽和右开槽，所述横截面垂直所述钢管1的轴线，两对平行的 开槽分别位于两个横截面上；每对开槽中，所述左开槽贯穿所述钢管的左侧壁并连通钢管 的内腔，所述右开槽贯穿所述钢管的右侧壁并连通钢管的内腔，所述左开槽和右开槽的轴 向长度相等，并且左开槽和右开槽的轴向长度均小于所述钢管的轴向长度；
[0029] 两块钢板3,分别平行的从所述钢管1的内腔穿出所述开槽，每块所述钢板3垂直 所述钢管1的轴线设置，每块所述钢板3焊接在所述钢管1的左开槽和右开槽处，并且每块 所述钢板3均从所述钢管1的左开槽和右开槽穿出，例如钢板33与钢管1全融透坡口焊接 形成钢管1的两翼；每块所述钢板3包括：依次连接的位于所述钢管1的左开槽之外的左侧 钢板、位于所述钢管1内腔的内部钢板、以及位于所述钢管1的右开槽之外的右侧钢板；
[0030] 外部钢梁2,设置在所述钢管1外，所述外部钢梁2包括左端外部钢梁和右端外部 钢梁，左端外部钢梁和右端外部钢梁分别焊接在所述钢板3的左侧和右侧；并且左端外部 钢梁连接两块所述左侧钢板，右端外部钢梁连接两块所述右侧钢板；
[0031] 混凝土柱5,浇筑在所述钢管1的内腔中，并且与所述两块内部钢板3和所述钢管 1浇筑为一体，混凝土柱5占据钢管1的内腔中两块所述内部钢板3之外的空间（两块所述 内部钢板3之间的空间可以没有混凝土柱）；
[0032] 肋板4,焊接在所述钢板3之上，所述肋板4包括左肋板和右肋板，所述左肋板焊 接在左侧钢板和钢管的外表面之间，所述右肋板焊接在右侧钢板和钢管的外表面之间，每 块所述钢板3上均焊接有一个左肋板和一个右肋板，两块所述钢板3上共焊接有两个左肋 板和两个右肋板，所述两个左肋板和所述两个右肋板均位于一个平面内，并且所述平面经 过所述钢管1的轴线；所述左肋板和所述右肋板大小和形状相同，结构对称。也即是，每块 钢板2与钢管1之间都焊接了肋板4,减少了在最大弯矩处（例如，外部钢梁2的端部）的 焊接量和节点加工量，也就减少了焊接带来的相关问题，也避免了因梁端（例如，外部钢梁 2的端部）焊缝开裂引起的强度过早下降；使得梁端部或钢板端部无须再设施焊工艺孔，避 免或减少了因工艺孔引起几何不规则而产生的应力集中；
[0033] 进一步地，所述肋板4是三角形或是梯形。这样，肋板4为经过钢管1的轴线的三 角形或是梯形，有利于拉力和剪力的有效传递，有利于受力的合理分配。
[0034] 进一步地，每个所述肋板4是等边直角三角形，各所述肋板4的直角边分别位于与 所述钢管的外表面的相交处和与所述钢板3的相交处。这样，钢管与所述钢板3分布能得 到均匀的受力分配，减少应力集中。
[0035] 进一步地，各所述肋板4从所述钢板3延伸至与外部钢梁2连接。肋板与外部钢 梁的焊接有利于拉力和剪力的有效传递，减少了钢管柱壁在梁翼缘（例如，外部钢梁2的端 部）拉力作用下的局部变形。
[0036] 进一步地，所述外部钢梁2是截面为工字形钢梁、Η形钢梁或是箱形钢梁。这样， 一方面增加了外部钢梁2与钢板3之间的结合力，另一方面增加了外部钢梁2的承载力，增 强了节点的整体承受能力，而且使得节点的受力分配延伸至立体空间，提高了节点的力学 性能。
[0037] 进一步地，所述外部钢梁2是等截面钢梁，以便制作，以及保持受力的规则和均 衡，或是外部钢梁2为不等截面钢梁，以便适合不规则场合以及利用各种钢材。
[0038] 进一步地，所述钢管1是圆钢管，或是方钢管或其它形状的具有闭口截面的钢管， 以便制作各种不同管型的加强式钢梁整体贯通式梁柱连接节点。
[0039] 进一步地，所述外部钢梁2是组合梁即外部钢梁2是由几个钢梁或部件焊接或连 接形成的，以便现场制作，或是外部钢梁2 -体式结构，S卩外部钢梁2是一个整体钢梁，以便 整体加工。
[0040] 本实用新型的节点可以采用Q345GJ、Q390、Q460及以上的高强度钢材，并且在梁 端部左右翼缘增加了肋板，具有较高的整体刚性和强度，耗能性能好，是一种合理的节点形 式。本实用新型的制作过程如下：（1)根据钢板3在钢管混凝土柱上的定位尺寸，在钢管1 上开槽。（2)将钢板3插入开槽，并穿过钢管1。（3)将钢板3与钢管1外壁剖口对接焊，然 后钢管内浇筑混凝土。（4)钢板3在钢管1外侧左右翼缘各焊接一块肋板4。以上施工在 钢结构加工厂完成，运输到现场进行外部钢梁2与钢板3的拼接。
[0041] 本实用新型构造简单，传力明确，延性好，节点整体刚度高，动力性能好，有利于提 高连接质量，且方便建筑进行结构布局。
[0042] 以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范 围。为本实用新型的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员， 在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新 型保护的范围。
【权利要求】
1. 一种钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述钢管混凝土柱与钢梁的连 接节点包括： 钢管（1)，在所述钢管的侧壁上设有两对平行的开槽，每对所述开槽包括：位于所述钢 管的同一横截面上并相互连通的左开槽和右开槽，所述横截面垂直所述钢管（1)的轴线， 每对开槽中，所述左开槽贯穿所述钢管的左侧壁并连通钢管的内腔，所述右开槽贯穿所述 钢管的右侧壁并连通钢管的内腔，所述左开槽和右开槽的轴向长度相等，并且左开槽和右 开槽的轴向长度均小于所述钢管的轴向长度； 两块钢板（3)，分别平行的从所述钢管（1)的内腔穿出所述开槽，每块所述钢板（3)垂 直所述钢管（1)的轴线设置，每块所述钢板（3)焊接在所述钢管（1)的左开槽和右开槽处， 并且每块所述钢板（3)均从所述钢管（1)的左开槽和右开槽穿出；每块所述钢板（3)包括： 依次连接的位于所述钢管（1)的左开槽之外的左侧钢板、位于所述钢管（1)内腔的内部钢 板、以及位于所述钢管（1)的右开槽之外的右侧钢板； 外部钢梁（2)，设置在所述钢管（1)外，所述外部钢梁（2)包括左端外部钢梁和右端外 部钢梁，左端外部钢梁和右端外部钢梁分别焊接在所述钢板（3)的左侧和右侧；并且左端 外部钢梁连接两块所述左侧钢板，右端外部钢梁连接两块所述右侧钢板； 混凝土柱，浇筑在所述钢管（1)的内腔中，并且与所述两块内部钢板和所述钢管（1)浇 筑为一体； 肋板（4)，焊接在所述钢板（3)之上，所述肋板（4)包括左肋板和右肋板，所述左肋板焊 接在左侧钢板和钢管的外表面之间，所述右肋板焊接在右侧钢板和钢管的外表面之间，每 块所述钢板（3)上均焊接有一个左肋板和一个右肋板，两块所述钢板（3)上共焊接有两个 左肋板和两个右肋板，所述两个左肋板和所述两个右肋板均位于一个平面内，并且所述平 面经过所述钢管（1)的轴线；所述左肋板和所述右肋板大小和形状相同，结构对称。
2. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述肋板（4)是 二角形或是梯形。
3. 如权利要求2所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，每个所述肋板 (4)是等边直角三角形，各所述肋板（4)的直角边分别位于与所述钢管的外表面的相交处 和与所述钢板（3)的相交处。
4. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述外部钢梁 (2)是截面为工字形钢梁、Η形钢梁或是箱形钢梁。
5. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述外部钢梁 (2)是等截面钢梁。
6. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述钢管（1)是 圆钢管，或是方钢管。
7. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，所述外部钢梁 (2)是组合梁或是一体式结构。
8. 如权利要求1所述的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，其特征在于，各所述肋板（4) 从所述钢板（3)延伸至与外部钢梁（2)连接。
【文档编号】E04B1/58GK203878777SQ201420293558
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】彭翼, 姜学宜, 孙雅欣, 余海群, 卢理杰 申请人:中冶京诚工程技术有限公司, 中国建筑设计研究院, 北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司