Z形钢管混凝土异形柱及与钢梁连接节点结构的制作方法

本实用新型涉及一种Z形钢管混凝土异形柱及与钢梁连接节点，属于工程建筑领域。

背景技术：

随着建筑工业化的推广，装配式钢结构在住宅建筑中的应用逐步加大，采用钢管混凝土异形柱，柱肢宽度与填充墙厚度基本相等，可避免室内柱楞突出，增加房间的实际使用面积，避免普通钢框架柱往往突出墙面的情况，同时钢管混凝土异形柱平面布置灵活，经济性好，符合国家建设节约型社会的要求。钢管混凝土异形柱框架和支撑或剪力墙可形成框架--支撑或框架--剪力墙体系，因此有着广阔的应用前景。目前Z形钢管混凝土异形柱截面通常采用以下形式：1）在内侧转角处设置角钢伸入内部混凝土，作为内侧转角处外管壁的平面外约束；2）内侧转角处外管壁1、外管壁8和外管壁4、外管壁5分别向柱内延长至外管壁4、外管壁3和外管壁7、外管壁8，形成五个独立腔体。第一种构造方式对内侧转角处外管壁的平面外约束较弱，尤其在强烈地震作用下混凝土进入塑性阶段时，由于混凝土开裂，锚入混凝土的角钢将发生滑移；因钢管混凝土异形柱肢宽较小，一般不大于200mm，采用第二种构造方式则易形成狭小腔体，且其节点本身的连接构造也较复杂，不利于管壁加工制作及混凝土灌注，尤其在异形柱转角处刚接钢梁时，柱内无法设置与钢梁翼缘对应的水平隔板，否则将形成封闭腔体无法灌注腔内混凝土。为进一步推广钢管混凝土异形柱的应用，需研究开发一种受力合理、构造简单且具有较高承载力和抗震性能的钢管混凝土异形柱及与框架连接节点。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术缺点，本实用新型的目的在于提供一种Z形钢管混凝土异形柱及与钢梁连接节点构造，具有受力合理、构造简单、便于构件加工、安装，能够有效提高钢管混凝土异形柱及与钢梁连接节点的承载能力和抗震性能，使钢管混凝土异形柱在住宅建筑中得以推广使用。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种Z形钢管混凝土异形柱，其特征在于：所述Z形钢管混凝土异形柱由具有内部空腔的Z型外管壁及空腔内灌注的混凝土组成，Z型外管壁由依次连接的竖向放置的外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8组成，外管壁A1和外管壁H8、外管壁D4和外管壁E5分别形成内侧转角，外管壁C3和外管壁D4、外管壁G7和外管壁H8分别形成外侧转角；空腔内还设置有竖向放置的内管壁9，内管壁9一端与内侧转角连接，另一端与外侧转角连接，内管壁9两端凸出于外管壁，并将异形柱的内部空腔斜向分割为三个相对独立的用于灌注混凝土的灌注区。

进一步地，外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8、内管壁9的连接处采用焊接连接。

外管壁A1和外管壁C3、外管壁D4和外管壁H8以及外管壁E5和外管壁G7之间均设有竖向布置的连接构件10，所述连接构件10包括相对竖直设置的两根第一角钢11以及沿第一角钢11竖直方向间隔设置的若干根第二角钢12；两根第一角钢11与外管壁采用角焊缝连接，第二角钢12的两端分别与两根第一角钢11焊接连接。

本实用新型还提供Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点结构，其特征在于，所述Z形钢管混凝土异形柱由具有内部空腔的Z型外管壁及空腔内灌注的混凝土组成，Z型外管壁由依次连接的竖向放置的外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8组成，外管壁A1和外管壁H8、外管壁D4和外管壁E5分别形成内侧转角，外管壁C3和外管壁D4、外管壁G7和外管壁H8分别形成外侧转角；空腔内还设置有竖向放置的内管壁9，内管壁9一端与内侧转角连接，另一端与外侧转角连接，内管壁9两端凸出于外管壁，并将异形柱的内部空腔斜向分割为三个相对独立的用于灌注混凝土的灌注区；Z形钢管混凝土异形柱的肢端和外侧转角处刚接钢梁；Z形异形柱的肢端刚接钢梁时，异形柱外位于钢梁翼缘两侧处设置有竖向加劲肋板15，竖向劲肋板15与钢梁上下翼缘及外管壁焊接连接，Z形钢管混凝土异形柱外侧转角处刚接钢梁时，异形柱内的钢梁上、下翼缘处分别设置上水平隔板13和下水平隔板14。

进一步地，外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8、内管壁9的连接处采用焊接连接。

外管壁A1和外管壁C3、外管壁D4和外管壁H8以及外管壁E5和外管壁G7之间均设有竖向布置的连接构件10，所述连接构件10包括相对竖直设置的两根第一角钢11以及沿第一角钢11竖直方向间隔设置的若干根第二角钢12；两根第一角钢11与外管壁采用角焊缝连接，第二角钢12的两端分别与两根第一角钢11焊接连接。

上水平隔板13、下水平隔板14贯通外管壁C3、外管壁D4、外管壁G7和外管壁H8，并与外管壁A1、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁G7、外管壁H8和内管壁9采用坡口全熔透焊连接。

上水平隔板13和下水平隔板14设置有排气孔16，外管壁C3、外管壁D4、外管壁G7、外管壁H8上设置有排气孔17。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

（1）本实用新型中，在Z形钢管混凝土异形柱内斜向布置的内管壁，增强了外管壁的平面外约束从而提高异形柱的承载力和抗震性能，而且减少钢管内腔体个数，同时转角处与钢梁刚接时柱内可设置贯通型隔板使得节点具有可靠的承载力和良好的抗震性能。

（2）本实用新型中，在Z形钢管混凝土异形柱内设置连接构件，增强了对外管壁的平面外约束及对内部混凝土的约束，从而进一步提高异形柱的承载力和抗震性能。

（3）本实用新型中，Z形钢管混凝土异形柱肢端与钢梁刚接时设置的竖向加劲肋板，不仅施工方便，传力可靠，还利于异形柱内部混凝土浇注。

附图说明

图1为一种Z形钢管混凝土异形柱的结构示意图。

图2为内部连接构件的结构示意图。

图3为Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点的结构示意图。

图4为Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点的内部结构及部件分解示意图。

具体实施方式

为使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1为一种Z形钢管混凝土异形柱的结构示意图。图2为内部连接构件的结构示意图。图3为Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点的结构示意图。图4为Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点的内部结构及部件分解示意图。

如图1所示，本实施例提供了一种Z形钢管混凝土异形柱，由具有内部空腔的Z型外管壁及空腔内灌注的混凝土组成。Z型外管壁由依次连接的竖向放置的外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8组成，外管壁A1和外管壁H8、外管壁D4和外管壁E5形成内侧转角，外管壁C3和外管壁D4、外管壁G7和外管壁H8形成外侧转角，空腔内灌注有混凝土。

Z形空腔内设置有竖向放置的内管壁9，内管壁9一端与内侧转角连接，另一端与外侧转角连接，并将Z形内部空腔斜向分割为三个相对独立的用于灌注混凝土的灌注区，内管壁9两端凸出于外管壁。

为了使异形柱受力更加合理，Z形空腔内的外管壁A1和外管壁C3、外管壁D4和外管壁H8以及外管壁E5和外管壁G7之间均设有竖向布置的连接构件10，以增强其外管壁A1、外管壁C3、外管壁D4、外管壁H8、外管壁E5和外管壁G7的平面外稳定性。

如图2所示，连接构件10包括相对竖直设置的两根第一角钢11以及沿两根第一角钢11竖直方向间隔设置的若干根第二角钢12；两根第一角钢11与外管壁采用角焊缝连接，第二角钢12的两端分别与两根第一角钢11焊接连接。

外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7、外管壁H8、内管壁9采用焊接连接，或外管壁A1、外管壁B2、外管壁C3和外管壁E5、外管壁F6、外管壁G7分别采用冷成型。

如图3、4所示的Z形钢管混凝土异形柱与钢梁连接节点结构，Z形钢管混凝土异形柱的肢端和外侧转角处刚接钢梁。Z形钢管混凝土异形柱肢端刚接钢梁A、钢梁B时，异形柱外位于钢梁翼缘两侧处设置竖向加劲肋板15，竖向劲肋板15与钢梁上下翼缘及外管壁焊接连接。Z形钢管混凝土异形柱外侧转角处刚接钢梁C、钢梁D时，异形柱内的钢梁上下翼缘处设置上水平隔板13、下水平隔板14。上水平隔板13、下水平隔板14为转角处局部设置，上水平隔板13、下水平隔板14贯通外管壁C3、外管壁D4、外管壁G7、外管壁H8，并与外管壁A1、外管壁C3、外管壁D4、外管壁E5、外管壁G7、外管壁H8、和内管壁9采用坡口全熔透焊连接。

为有利于腔体内混凝土浇注密实，在上水平隔板13、下水平隔板14设置排气孔16，在外管壁C3、外管壁D4、外管壁G7、外管壁H8设置排气孔17。