一种组合柱的转换节点结构的制作方法

本实用新型属于土木工程中钢与混凝土组合结构技术领域，尤其涉及一种组合柱的转换节点结构。

背景技术：
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传统对于钢管的接长主要是通过每段的吊装，现场焊接而成，这种形式单一且在现场出现明火作业，使得施工质量难以保证。如果将不同楼层的钢管混凝土柱形式变化，例如下层采用钢管混凝土柱，上层采用中空夹层钢管混凝土柱或钢管混凝土叠合柱等构成组合柱，那么在现场更加难以施工。当下层采用钢管混凝土柱、上层采用中空夹层钢管混凝土柱构成组合柱时，无法保证中空夹层钢管混凝土柱内管的定位和施工，并且钢管混凝土柱和中空夹层钢管混凝土柱的混凝土也难以变化强度和类型，柱的截面尺寸也难以变化。当下层采用钢管混凝土柱、上层采用钢管混凝土叠合柱构成组合柱时，二者的钢管位置不同，而且叠合柱还需要在外部设置钢筋和模板然后浇筑混凝土，他们之间的转换难以满足要求和施工。

目前装配式结构发展迅速，也有一些学者开始研究钢管混凝土柱的装配形式，但大多还是基于钢梁连接后浇筑内部混凝土。如果是下层采用钢管混凝土柱、上层采用中空夹层钢管混凝土柱，且两者均为事先预制好，那么在节点的连接处更加难以实现，其节点连接处的受力性能难以满足要求。如果下层采用钢管混凝土柱、上层采用钢管混凝土叠合柱，且两者均为事先成型，那么二者之间的连接成为一个关键问题，如果连接不可靠，将成为结构的危险性，但目前还没有二者之间的转换结构和方法。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于针对以上不足之处，提供一种组合柱的转换节点结构，不仅结构简单、连接快速可靠、施工方便，而且施工质量好。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种组合柱的转换节点结构，包括上柱体、下柱体以及用以连接上柱体与下柱体的节点连接件，所述上柱体的内部同轴设有连接钢管，所述连接钢管的下端伸入下柱体的上端内部；所述节点连接件固定套设在下柱体的上端外侧，节点连接件的上端与上柱体的下端通过螺栓连接。

进一步的，所述下柱体为钢管混凝土柱，下柱体包括柱钢管，柱钢管的上端设有以利于连接钢管伸入的节点区，柱钢管的内部于节点区的下方填充有柱混凝土；所述节点连接件包括与柱钢管同轴设置的上连接环板和下连接环板，所述上连接环板固联在柱钢管的顶部，上连接环板的内侧端延伸至柱钢管的内侧，所述下连接环板位于节点区的下端且固定套设在柱钢管的外壁。

进一步的，所述节点连接件还包括对称设于上连接环板及下连接环板两侧的两根钢梁，所述钢梁包括上钢梁翼缘、下钢梁翼缘以及钢梁腹板，所述钢梁腹板与柱钢管的外壁固联，钢梁腹板的上、下两端分别设有上钢梁翼缘和下钢梁翼缘，每个钢梁的上钢梁翼缘、下钢梁翼缘以及钢梁腹板组成工字型截面，每个钢梁的上钢梁翼缘和下钢梁翼缘分别与上连接环板和下连接环板位于同一平面且相固联，形成整体。

进一步的，所述下连接环板与上连接环板之间设有若干个沿柱钢管的轴线呈圆周分布的节点加劲肋；所述下连接环板与柱钢管之间设有若干个沿柱钢管的轴线呈圆周分布的下柱加劲肋。

进一步的，所述连接钢管于伸入节点区的一端外壁固联有复数个栓钉；所述节点区内填充有节点混凝土，所述节点混凝土延伸至连接钢管内部且向上伸出节点区。

进一步的，所述上柱体为中空夹层柱，上柱体包括外钢管和同轴设于外钢管内侧的连接钢管，所述外钢管与连接钢管之间的夹层填充有夹层混凝土，外钢管的下端设有用以与上连接环板相对接的环状端板A，所述端板A的内侧端与连接钢管固联，端板A的外侧端与上连接环板均开设有复数个沿外钢管的轴线圆周分布的螺栓孔A，端板A上的螺栓孔A与上连接环板上的螺栓孔A一一对应，所述螺栓贯穿螺栓孔A并与螺母配合锁紧；所述外钢管与端板A之间设有若干个沿外钢管的轴线呈圆周分布的上柱加劲肋A。

进一步的，所述上柱体为叠合柱，上柱体包括连接钢管和包覆在连接钢管外部的外混凝土，所述外混凝土内设有若干根绕连接钢管的轴线圆周分布的纵筋，若干根纵筋从上往下间隔固定套设有若干个箍筋；所述外混凝土的下端外侧套设有底部加强管，所述底部加强管的下端设有用以与上连接环板相对接的环状端板B，所述端板B的内侧端与连接钢管固联，端板B的外侧端与上连接环板均开设有复数个沿外钢管的轴线圆周分布的螺栓孔B，端板B上的螺栓孔B与上连接环板上的螺栓孔B一一对应，所述螺栓贯穿螺栓孔B并与螺母配合锁紧；所述底部加强管与端板B之间设有若干个沿底部加强管的轴线呈圆周分布的上柱加劲肋B；所述连接钢管内部于节点混凝土的上侧填充有内混凝土。

与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：（1）本实用新型结构简单，上柱体通过节点连接件与上螺栓连接，实现组合柱的快速施工，且现场无明火作业，施工方便、质量好；（2）上的连接钢管下端伸入节点区一定长度并焊接有栓钉，而节点混凝土沿连接钢管向上延伸至节点区的上侧，加强了粘结性能，整体性好，大大提高了节点的抗剪能力，受力性能和抗震性能更好。

附图说明：

图1是本实用新型实施例一的主视构造示意图；

图2是图1中的A-A剖面示意图；

图3是本实用新型实施例一中组合柱为中空夹层柱的构造示意图；

图4是本实用新型实施例一种下柱体与节点连接件的装配构造示意图；

图5是本实用新型实施例二的主视构造示意图；

图6是图5中的B-B剖面示意图；

图7是本实用新型实施例二中组合柱为叠合柱的构造示意图。

图中：

1-下柱体；11-柱钢管；12-柱混凝土；13-节点区；2-节点连接件；21-上连接环板；22-下连接环板；23-下柱加劲肋；24-节点加劲肋；25-钢梁；251-上钢梁翼缘；252-下钢梁翼缘；253-钢梁腹板；26-节点混凝土；3-中空夹层柱；31-外钢管；32-端板A；33-上柱加劲肋A；34-夹层混凝土；35-螺栓孔A；4-连接钢管；5-栓钉；6-螺栓；7-上柱体；8-叠合柱；81-外混凝土；82-纵筋；83-箍筋；84-底部加强管；85-端板B；86-上柱加劲肋B；87-螺栓孔B；88-内混凝土。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一：

本实施例中，下柱体为钢管混凝土柱，上柱体为中空夹层钢管混凝土柱（即中空夹层柱）。所述钢管混凝土柱为：在钢管内部填充混凝土形成的柱；所述中空夹层柱：由两个钢管同心放置，然后在两个钢管之间的夹层填充混凝土形成的柱。

如图1～4所示，本实用新型一种组合柱的转换节点结构，包括上柱体7、下柱体1以及用以连接上柱体7与下柱体1的节点连接件2，所述上柱体7的内部同轴设有连接钢管4，所述连接钢管4的下端伸入下柱体1的上端内部；所述节点连接件2固定套设在下柱体1的上端外侧，节点连接件2的上端与上柱体7的下端通过螺栓6连接。

本实施例中，所述下柱体1为钢管混凝土柱，下柱体1包括柱钢管11，柱钢管11的上端设有以利于连接钢管4伸入的节点区13，柱钢管11的内部于节点区13的下方填充有柱混凝土11；所述节点连接件2包括与柱钢管11同轴设置的上连接环板21和下连接环板22，所述上连接环板21固联在柱钢管11的顶部，上连接环板21的内侧端延伸至柱钢管11的内侧，所述下连接环板22位于节点区13的下端且固定套设在柱钢管11的外壁，下连接环板22与柱钢管11的外壁焊接。

本实施例中，所述节点连接件2还包括对称设于上连接环板21及下连接环板22两侧的两根钢梁25，所述钢梁25包括上钢梁翼缘251、下钢梁翼缘252以及钢梁腹板253，所述钢梁腹板253与柱钢管11的外壁焊接，钢梁腹板253的上、下两端分别焊接有上钢梁翼缘251和下钢梁翼缘252，每个钢梁25的上钢梁翼缘251、下钢梁翼缘252以及钢梁腹板253组成工字型截面，每个钢梁25的上钢梁翼缘251和下钢梁翼缘252分别与上连接环板21和下连接环板22位于同一平面且相焊接，形成整体。

本实施例中，所述下连接环板22与上连接环板21之间设有若干个沿柱钢管11的轴线呈圆周分布的节点加劲肋24，节点加劲肋24分别与上连接环板21、下连接环板22以及柱钢管11焊接，以提高结构强度。

本实施例中，所述下连接环板22与柱钢管11之间设有若干个沿柱钢管11的轴线呈圆周分布的下柱加劲肋23，下柱加劲肋23分别与柱钢管11和下连接环板22焊接，以提高结构强度。

本实施例中，所述连接钢管4于伸入节点区的一端外壁固联有复数个栓钉5；所述节点区13内填充有节点混凝土26，所述节点混凝土26延伸至连接钢管4内部且向上伸出节点区13；节点混凝土26包裹住连接钢管4及栓钉5并向上伸出节点区13，可加强粘结性能，整体性好，大大提高了节点的抗剪能力，受力性能和抗震性能更好。

本实施例中，所述上柱体7为中空夹层柱3，上柱体7包括外钢管31和同轴设于外钢管31内侧的连接钢管4，所述外钢管31与连接钢管4之间的夹层填充有夹层混凝土34，外钢管31的下端设有用以与上连接环板21相对接的环状端板A32，所述端板A32的内侧端与连接钢管4固联，端板A32的外侧端与上连接环板21均开设有复数个沿外钢管31的轴线圆周分布的螺栓孔A35，端板A32上的螺栓孔A35与上连接环板21上的螺栓孔A35一一对应，所述螺栓6贯穿螺栓孔A35并与螺母配合锁紧，施工方便。

本实施例中，所述外钢管31与端板A32之间设有若干个沿外钢管31的轴线呈圆周分布的上柱加劲肋A33，上柱加劲肋A33分别与外钢管31和端板A32焊接，以提高结构强度。

本实施例中，柱混凝土、夹层混凝土可在现场浇筑，也可以事先预制好；节点混凝土由中空夹层柱的连接钢管内在现场浇筑。

本实施例中，所述上连接环板21与下连接环板22均可采用圆形、方形或者多边形。

本实施例中，所述柱钢管11、外钢管31以及连接钢管4的截面形式可相同，也可以不同，可采用圆形、方形、矩形、椭圆形或异形。

本实施例中，所述上连接环板21的中部的孔形状与连接钢管4的截面形状一致，上连接环板的内径大于连接钢管的外截面尺寸加上两边栓钉的长度。

本实施例中，柱混凝土、夹层混凝土以及节点混凝土的混凝土强度和类型，可以相同，也可以不同，可采用普通混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土、地聚合物混凝土。

本实施例中，具体施工方法包含如下步骤：

步骤S1：预制好柱钢管11、下连接环板22、开设好螺栓孔的上连接环板21、下柱加劲肋23、节点加劲肋24、钢梁25以及中空夹层柱3，中空夹层柱3的连接钢管4内部中空且下端外壁焊接栓钉5；

步骤S2：事先在柱钢管11上焊接形成节点连接件2，在施工现场固定好柱钢管11，接着吊装中空夹层柱3，将中空夹层柱3的连接钢管4的下端插入柱钢管11的节点区13内，将中空夹层柱下端的端板A的螺栓孔A与上连接环板的螺栓孔A对齐，采用螺栓紧固；

步骤S3：在施工现场中，先往连接钢管4中填充入柱混凝土，柱混凝土12与柱钢管11形成钢管混凝土柱，接着继续往连接钢管4中填充入节点混凝土26，节点混凝土26沿着连接钢管4向上伸出节点区13，并且在填充完节点混凝土后，在组合柱的外钢管与连接钢管之间的夹层填充夹层混凝土。

本实施例中，还可以将柱混凝土12与柱钢管11预先制好形成钢管混凝土柱，夹层混凝土34也事先预制，填充入外钢管31与连接钢管4之间，形成中空夹层柱3，然后安装好钢管混凝土柱和中空夹层柱后，在现场填充节点混凝土。

本实施例中，该转换节点结构的优点在于：（1）钢管混凝土柱上端节点连接件的上连接环板与中空夹层柱下端的端板A通过螺栓连接，施工快速方便，现场无明火作业，施工质量好。（2）中空夹层柱的连接钢管下端伸入节点区一定长度，连接钢管下端焊接有栓钉，同时节点混凝土伸入连接钢管内并向上延伸至节点区上侧，加强了粘结性能，整体性好，也大大提高了节点的抗剪能力，受力性能和抗震性能好。（3）该转换节点实现了下部钢管混凝土柱和上部中空夹层柱的转换，拓宽了中空夹层柱的应用，同时，上部中空夹层柱与下部钢管混凝土柱可采用不同类型混凝土或不同强度混凝土，上下柱的截面形式和截面尺寸可以相同或不同，因此设计灵活美观。（4）现场后浇筑节点混凝土，通过连接钢管浇筑，构思巧妙，解决了传统在节点区无法浇筑混凝土的问题，如果柱混凝土和夹层混凝土事先预制，则更可以充分利用装配式结构的优点，现场只有节点混凝土的少数混凝土现浇，有利于保护环境和工业化需求。

实施例二：

本实施例中，下柱体为钢管混凝土柱，上柱体为钢管混凝土叠合柱（即叠合柱）。所述钢管混凝土柱为：在钢管内部填充混凝土形成的柱；所述叠合柱：在传统钢筋混凝土柱的内部设置钢管形成的柱，如果钢管内部没有混凝土，则为中空叠合柱，若钢管内部有混凝土，则为实心叠合柱。

如图5～7所示，本实施例与实施例一的区别点在于：所述上柱体7为叠合柱8，上柱体7包括连接钢管4和包覆在连接钢管4外部的外混凝土81，所述外混凝土81内设有若干根绕连接钢管4的轴线圆周分布的纵筋82，若干根纵筋82从上往下间隔固定套设有若干个箍筋83，箍筋与纵筋焊接；所述外混凝土81的下端外侧套设有底部加强管84，所述底部加强管84的下端设有用以与上连接环板21相对接的环状端板B85，所述端板B85的内侧端与连接钢管4固联，端板B85的外侧端与上连接环板21均开设有复数个沿外钢管81轴线圆周分布的螺栓孔B87，端板B85上的螺栓孔B87与上连接环板21上的螺栓孔B一一对应，所述螺栓6贯穿螺栓孔B并与螺母配合锁紧；

本实施例中，所述底部加强管84与端板B85之间设有若干个沿底部加强管的轴线呈圆周分布的上柱加劲肋B86，上柱加劲肋B86分别与底部加强管84和端板B85 焊接，以提高结构强度。底部加强管的高度大于或等于上柱加劲肋B的高度。

本实施例中，所述连接钢管4内部于节点混凝土26的上侧填充有内混凝土88，该内混凝土为现场浇筑，以形成实心叠合柱。若没有内混凝土，则为中空叠合柱。

本实施例中，纵筋的下端与端板B焊接。

本实施例中，叠合柱的截面形式可采用圆形、方形、矩形、椭圆形或多边形。

本实施例中，柱混凝土、节点混凝土、外混凝土和内混凝土的混凝土强度和类型可以相同，也可以不同，可采用普通混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土、轻骨料混凝土、地聚合物混凝土。

本实施例中，具体施工方法包含如下步骤：

步骤S1：预制好柱钢管、下连接环板、开设好螺栓孔的上连接环板、下柱加劲肋、节点加劲肋、钢梁以及叠合柱，叠合柱的连接钢管外部包覆外混凝土，外混凝土的内部设有若干根绕连接钢管的轴线圆周分布的纵筋，若干根纵筋从上往下间隔固定套设有若干个箍筋，叠合柱的连接钢管内部中空且下端外壁焊接栓钉，形成中空叠合柱；

步骤S2：事先在柱钢管上焊接形成节点连接件，在施工现场固定好柱钢管，接着吊装叠合柱，将叠合柱的连接钢管的下端插入柱钢管的节点区内，将叠合柱下端的端板B的螺栓孔B与上连接环板的螺栓孔B对齐，采用螺栓紧固；

步骤S3：在施工现场中，先往连接钢管中填充入柱混凝土，柱混凝土与柱钢管形成下柱体，接着继续往连接钢管中填充入节点混凝土，节点混凝土沿着连接钢管向上伸出节点区。

本实施例中，在步骤S3中，当填充完节点混凝土后，继续往连接钢管内填充内混凝土，形成实心叠合柱；也可以不填充内混凝土，即形成中空叠合柱。

本实施例中，还可以将柱混凝土与柱钢管事先预制好形成钢管混凝土柱，填充入连接钢管内形成节点混凝土并伸出节点区一定高度，叠合柱保持中空叠合柱；若继续在连接钢管内填满内混凝土，则形成实心叠合柱。

本实施例中，该转换节点结构的优点在于：（1）钢管混凝土柱上端节点连接件的上连接环板与叠合柱下端的端板B通过螺栓连接，施工快速方便，现场无明火作业，施工质量好。（2）叠合柱的连接钢管下端伸入节点区一定长度，连接钢管下端焊接有栓钉，同时节点混凝土伸入连接钢管内并向上延伸至节点区上侧，加强了粘结性能，整体性好，也大大提高了节点的抗剪能力，受力性能和抗震性能好。（3）叠合柱事先预制成为中空叠合柱，内混凝土先不浇筑，中空提供了浇筑柱混凝土、节点混凝土和内混凝土的条件，构思新颖，解决了传统在节点区难以浇筑混凝土的问题，同时现场也无需绑扎钢筋和安装模板，施工方便、施工质量好。（4）该转换节点结构也解决了传统钢管混凝土柱与叠合柱无法连接的难题，如果柱混凝土也采用预制，那么在现场就只要填充节点混凝土或内混凝土，从而浇筑量大大减小，充分利用了装配式结构的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。