一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点及使用方法与流程

本发明涉及建筑工程，具体涉及一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点及使用方法。

背景技术：

1、随着城市化的不断发展，城市中的高层住宅、超高层建筑越来越多，对于高层建筑的结构要求也随之提高。在高层建筑中，由于层数多，自身垂直高度较大，因此高层建筑物结构需要具有较好的稳固性和抗震性，用于保证高层建筑的安全性。建筑物自身的抗震性能的好与坏与建筑本身的结构有着巨大的关系。采用完全焊接刚性节点的钢框架因为自身的节点延性差，残余应力大，容易发生脆性破坏，导致其抗震性差，进而影响到建筑的稳固。采用矩形钢管混凝土框架结构节点来建设高层建筑，虽然提高了建筑的稳定性，但是因为矩形钢管混凝土框架结构节点的构造与钢框架结构相似，在地震作用下容易出现脆性破坏。

2、目前，半刚性连接钢框架因为节点具有较强的变形能力和耗能能力，在地震时可以分散地震能量，具有很好的抗震性，防止因连接节点破坏降低建筑的稳定性。但是，钢管混凝土柱的内部达到一定强度后，对贯穿钢管混凝土柱的螺栓的预应力难以控制，导致螺栓贯穿钢管混凝土柱作业难度大，施工周期长，因此导致半刚性连接钢框架在建筑工程中实际应用较少。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，该中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点可以使用在高层建筑的结构中，大幅度提高高层建筑的承载力、抗震性以及竖向的抗弯刚度。

2、为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案:

3、一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，包括中空夹层钢管混凝土柱、钢梁、外伸端板和螺栓；

4、所述中空夹层钢管混凝土柱的两个侧面分别设置有一个外伸端板；所述中空夹层钢管混凝土柱和两侧的外伸端板通过螺栓固定连接；每个外伸端板连接一个钢梁的一端；

5、所述中空夹层钢管混凝土柱是将两层钢管同心放置并在钢管之间填充混凝土而形成的中空构件。

6、可选的，所述中空夹层钢管混凝土柱外层钢管的横截面为方形，内层钢管的横截面为圆形，中空夹层钢管混凝土柱横截面为外方内圆结构。

7、可选的，所述钢梁为h型钢梁。

8、可选的，所述钢梁和外伸端板的连接方式为焊接。

9、可选的，还包括第一长圆孔和第二长圆孔；所述第一长圆孔设置在中空夹层钢管混凝土柱的侧面；所述第二长圆孔设置在外伸端板上；第一长圆孔和第二长圆孔设置的孔洞数量、孔洞间距一致；所述螺栓穿过第二长圆孔和第一场圆孔。

10、可选的，还包括加劲板；所述加劲板设置在中空夹层钢管混凝土柱的侧面和钢梁的翼缘之间。

11、可选的，所述加劲板焊接在中空夹层钢管混凝土柱的侧面和钢梁的翼缘之间；加劲板与中空夹层钢管混凝土柱的侧面之间还焊接有外伸端板。

12、可选的，所述螺栓为高强螺栓。

13、一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点的使用方法，其特征在于，

14、步骤一：确定中空夹层钢管混凝土柱的两个钢管设置位置，两个钢管同心放置；

15、步骤二：向两个钢管之间灌入混凝土；

16、步骤三：待混凝土凝固后，确定中空夹层钢管混凝土柱侧面的第一圆长孔的位置和外伸端板上第二圆长孔的位置，并进行开槽；

17、步骤四：外伸端板设置的第二长圆孔与中空夹层钢管混凝土柱侧面的第一长圆孔对齐，通过螺栓穿过第一长圆孔与第二长圆孔进行固定；螺栓通过长圆孔横穿中空夹层钢管混凝土柱内部；

18、步骤五：钢梁的一端与外伸端板焊接，另一根钢梁的一端与另一个外伸端板焊接；

19、步骤六：在钢梁翼缘处与中空夹层钢管混凝土柱的侧面之间焊接加劲板。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明对比于现有技术，使用了中空夹层钢管混凝土柱与外伸端板通过螺栓固定连接，钢梁的一端连接在外伸端板上。中空夹层钢管混凝土柱是将两层钢管同心放置并在钢管之间填充混凝土而形成的中空构件，它将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构，提高了抗弯刚度，抗震性能以及抗火性能，降低了自身重量。中空夹层钢管混凝土柱设置的两层钢管，大幅度的提高了钢管混凝土柱内部对贯穿钢管混凝土柱内部的螺栓预应力的控制，降低了半刚性连接框架的作业难度。同时，在施工时，可以将中空夹层混凝土柱的两层钢管作为模板，向两层钢管之间浇筑混凝土，可以减少模板的支护和拆模的过程。钢梁与外伸端板连接构成端板式梁柱连接节点，该节点有利于提高梁柱连接的施工效率从而缩短工期，同时梁柱的连接精度也得到了保证。

22、进一步的，钢梁采用h型钢梁，h型钢梁具有较高的抗压强度，可以承受较大振动和冲击载荷。

23、进一步的，钢梁和外伸端板的连接方式采用焊接连接。焊接连接可以保证钢梁和外伸端板连接处不会由于外力而产生变形，强化钢梁和外伸端板的连接关系。

24、进一步的，在中空夹层钢管混凝土柱的侧面设置第一圆长孔，在外伸端板上设置第二圆长孔，第一圆长孔和第二圆长孔相互配合，方便螺栓将中空夹层钢管混凝土柱与外伸端板连接在一起。

25、进一步的，螺栓采用高强螺栓，在一定程度上提高了螺栓的性能。

技术特征：

1.一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，包括中空夹层钢管混凝土柱(1)、钢梁(2)、外伸端板(3)和螺栓(7)；

2.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，所述中空夹层钢管混凝土柱(1)外层钢管的横截面为方形，内层钢管的横截面为圆形，中空夹层钢管混凝土柱(1)横截面为外方内圆结构。

3.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，所述钢梁(2)为h型钢梁。

4.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，所述钢梁(2)和外伸端板(3)的连接方式为焊接。

5.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，还包括第一长圆孔(4)和第二长圆孔(5)；所述第一长圆孔(4)设置在中空夹层钢管混凝土柱(1)的侧面；所述第二长圆孔(5)设置在外伸端板(3)上；第一长圆孔(4)和第二长圆孔(5)设置的孔洞数量、孔洞间距一致；所述螺栓(7)穿过第二长圆孔(5)和第一场圆孔(4)。

6.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，还包括加劲板(6)；所述加劲板(6)设置在中空夹层钢管混凝土柱(1)的侧面和钢梁(2)的翼缘之间。

7.根据权利要求6所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，所述加劲板(6)焊接在中空夹层钢管混凝土柱(1)的侧面和钢梁(2)的翼缘之间；加劲板(6)与中空夹层钢管混凝土柱(1)的侧面之间还焊接有外伸端板(3)。

8.根据权利要求1所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点，其特征在于，所述螺栓(7)为高强螺栓。

9.权利要求1-8任一项所述的一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点的使用方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开了一种中空夹层钢管混凝土柱与钢梁半刚性节点及使用方法，属于建筑工程技术领域。包括中空夹层钢管混凝土柱、钢梁、外伸端板和螺栓；所述中空夹层钢管混凝土柱的两个侧面分别设置有外伸端板，通过螺栓固定连接；螺栓横穿过中空夹层钢管混凝土柱内部；外伸端板连接钢梁的一端，另一个外伸端板连接另一个钢梁的一端；所述中空夹层钢管混凝土柱是将两层钢管同心放置并在钢管之间填充混凝土而形成的中空构件。本发明使用在高层建筑工程中，提高高层建筑承担风荷载和水平地震的能力，保障建筑结构整体的安全性。

技术研发人员：白军坡,白小元,曹亮,要鹏飞,高江琦,樊婷,康鹏,应捷,马彦琴
受保护的技术使用者：华能陇东能源有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11