一種鋼管混凝土柱與外包u形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁，尤其是一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼管混凝土柱是指在鋼管內(nèi)填充混凝土而形成的豎向構(gòu)件，具有承載力高、塑性和延性好、剛度大、施工方便、耐火性能好等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到了工程界的廣泛關(guān)注，在多高層建筑、橋梁工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。根據(jù)截面形式不同，鋼管混凝土柱可以分為圓鋼管混凝土柱、矩形鋼管混凝土柱以及多邊形鋼管混凝土柱。外包U形鋼混凝土組合梁是將鋼板直接焊接或冷彎成帶外翻邊的U形鋼，然后在U形鋼內(nèi)部及其上翼緣上部澆筑混凝土，并通過(guò)抗剪連接件將U形鋼與T形截面混凝土連接在一起共同承擔(dān)荷載，具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、延性好、耐火性好、施工便捷等優(yōu)越的性能。因而，由鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁形成的結(jié)構(gòu)體系具有以下顯著的優(yōu)越性:
[0003](I)能充分發(fā)揮鋼材、混凝土兩種材料的特性，材料消耗少:外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱承載力高、剛度大，使得構(gòu)件截面大幅度減小，不僅有效增大了空間使用面積，而且減少了鋼材和混凝土的用量，有效降低了資源的消耗；
[0004](2)工業(yè)化生產(chǎn)程度高:外包U形鋼與鋼管均可在工廠生產(chǎn)，其機(jī)械化、商品化程度較高，質(zhì)量可靠穩(wěn)定，有利于實(shí)現(xiàn)建筑技術(shù)的集成化和產(chǎn)業(yè)化；
[0005](3)耐火性能增強(qiáng):外包U形鋼與鋼管內(nèi)填充的混凝土是較好的耐火材料，可吸收熱量，延長(zhǎng)構(gòu)件的升溫時(shí)間，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐火性能；
[0006](4)施工能耗低，施工速度快:外包U形鋼與鋼管不僅是受力構(gòu)件，而且均可作為澆筑混凝土的模板，另外U形鋼外伸的上翼緣可兼做樓板模板的支承，從而減少模板用量、腳手架搭設(shè)及支模工序，減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量、噪聲和粉塵，符合綠色生態(tài)文明環(huán)保的建筑施工要求；
[0007](5)材料回收利用率較高:該類結(jié)構(gòu)部分材料是鋼材，屬于再生材料，當(dāng)建筑物壽命周期結(jié)束時(shí)，其結(jié)構(gòu)鋼材可被回收利用；
[0008](6)可采用與結(jié)構(gòu)體系配套的輕質(zhì)墻板、復(fù)合樓板等新型材料，具有良好的隔音保溫性能，符合建筑節(jié)能的要求。
[0009]由此可見(jiàn)，鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁形成的結(jié)構(gòu)體系具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。特別是隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展、住宅產(chǎn)業(yè)化的推廣，這種綠色結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用前景將十分廣闊。
[0010]在結(jié)構(gòu)體系中，節(jié)點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是最重要的，是結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的傳力樞紐，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的工作性能和安全性，合理的節(jié)點(diǎn)形式是開(kāi)拓新型結(jié)構(gòu)體系的前提。然而，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱形成的結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用實(shí)例和相關(guān)研究資料，主要是因?yàn)榭捎玫墓?jié)點(diǎn)形式非常匱乏。因此，隨著對(duì)構(gòu)件研究的不斷深入，研究外包U形鋼混凝土組合梁與鋼管混凝土柱連接節(jié)點(diǎn)的合理構(gòu)造形式，是開(kāi)拓、推動(dòng)這種綠色結(jié)構(gòu)體系在工程中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0011 ] 目前，有三種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁的連接節(jié)點(diǎn)形式:(I)在組合梁底板位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置下加強(qiáng)環(huán)板，并與組合梁底板搭接焊，組合梁側(cè)板與鋼管壁直接焊接，負(fù)彎矩鋼筋通過(guò)在鋼管壁上打孔連續(xù)貫通節(jié)點(diǎn)區(qū)；(2)在組合梁底板與翼板負(fù)彎矩鋼筋位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置上下加強(qiáng)環(huán)板，組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板搭接焊，負(fù)彎矩鋼筋在節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開(kāi)，并與上加強(qiáng)環(huán)板焊接，組合梁側(cè)板與鋼管壁直接焊接；(3)對(duì)于寬扁梁，在節(jié)點(diǎn)上焊接類似“扁擔(dān)”的負(fù)彎矩鋼板，在組合梁底板位置處的鋼管外側(cè)設(shè)置外環(huán)板，組合梁底板與外環(huán)板焊接、上翼緣及側(cè)板采用角焊縫與鋼管壁直接連接。
[0012]現(xiàn)有的鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)的可用形式很少。雖然鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁的連接可以借鑒上述三種連接節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造處理，但是這三種節(jié)點(diǎn)形式存在以下缺點(diǎn)。
[0013]1、結(jié)構(gòu)形式(I):負(fù)彎矩鋼筋貫通型
[0014](I)由于組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板采用搭接焊，在地震荷載作用下，焊縫容易開(kāi)裂，無(wú)法滿足抗震要求；
[0015](2)由于負(fù)彎矩鋼筋全部貫通節(jié)點(diǎn)區(qū)，鋼管壁上開(kāi)洞數(shù)量多，因而對(duì)鋼管承載力消弱較大，需要采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施，如補(bǔ)焊鋼板、加勁肋、鋼筋等，不僅增加了用鋼量，而且增大了施工難度；
[0016](3)由于組合梁側(cè)板與鋼管壁采用焊縫連接，現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且焊縫質(zhì)量難以保證，不利于大型工程使用。
[0017]2、結(jié)構(gòu)形式(2):負(fù)彎矩鋼筋與加強(qiáng)環(huán)板焊接型
[0018](I)由于組合梁底板與下加強(qiáng)環(huán)板采用搭接焊，在地震荷載作用下，焊縫容易開(kāi)裂，無(wú)法滿足抗震要求；
[0019](2)組合梁側(cè)板與鋼管壁也采用焊縫連接，進(jìn)一步增加了現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量。這種需大量焊接操作的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，導(dǎo)致施工周期長(zhǎng)，不利于大型工程使用。
[0020]3、結(jié)構(gòu)形式(3):負(fù)彎矩鋼板型
[0021](I)由于節(jié)點(diǎn)中的負(fù)彎矩鋼筋由類似“扁擔(dān)”的負(fù)彎矩鋼板代替，而負(fù)彎矩鋼板需焊接在U形鋼的外伸上翼緣及鋼柱側(cè)壁上，因此，該類型節(jié)點(diǎn)只適用于寬扁梁，無(wú)法適用于普通尺寸的外包U形鋼混凝土組合梁，適用范圍非常有限。另外，負(fù)彎矩鋼板需焊接在組合梁和鋼管上，進(jìn)一步增加了現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量；
[0022](2)由于組合梁側(cè)板與鋼管壁采用焊縫連接，現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量大，不僅費(fèi)力費(fèi)時(shí)，而且焊縫質(zhì)量難以保證，不利于大型工程使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0023]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，而提供一種鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)便于鋼管內(nèi)混凝土的澆筑，易于保證節(jié)點(diǎn)域內(nèi)混凝土的澆筑質(zhì)量，同時(shí)有利于焊接操作，易于確保焊縫質(zhì)量，可以避免鋼管壁產(chǎn)生層狀撕裂以及鋼管外表面發(fā)生變形，避免了鋼管側(cè)壁開(kāi)孔對(duì)其承載力的削弱，并可以減少現(xiàn)場(chǎng)焊接工作量。
[0024]本方案是通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的:該鋼管混凝土柱與外包U形鋼混凝土組合梁連接節(jié)點(diǎn)包括下外環(huán)板和上外環(huán)板，所述下外環(huán)板與U形鋼底板處的鋼管外側(cè)焊接，所述下外環(huán)板沿組合梁長(zhǎng)度方向的相對(duì)兩端分別與切肢后的U形鋼底板通過(guò)對(duì)接焊縫連接；所述上外環(huán)板與靠近組合梁翼板處的鋼管外壁焊接，所述上外環(huán)板中沿組合梁長(zhǎng)度方向的相對(duì)兩側(cè)上方分別對(duì)應(yīng)焊接有多根負(fù)彎矩鋼筋。
[0025]上述U形鋼的兩側(cè)板通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接有連接板，所述連接板通過(guò)焊接方式與鋼管混凝土柱中的鋼管外壁連接。
[0026]上述下外環(huán)板的四個(gè)角為坡面結(jié)構(gòu)，所述坡面的坡度小于1:4。
[0027]上述U形鋼底板的切肢長(zhǎng)度為:沿組合梁的長(zhǎng)度方向，下外環(huán)板的一端伸出鋼