鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁連接節點及其施工方法與流程
2023-11-30 18:38:21
本發明涉及鋼管再生混凝土柱節點連接創新利用技術領域，具體涉及鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁連接節點及其施工方法。
背景技術：
節能環保是建築結構發展的一種趨勢，再生混凝土是將廢棄混凝土進行重加工後的一種綠色建材，具有資源循環利用的綠色環保優勢，但相對而言本身有著材料上的缺陷。鋼管約束再生混凝土不僅擁有組合結構良好的力學性能，彌補了再生混凝土材料性能上的不足，也充分發揮了資源循環利用的優勢。
鋼管混凝土自問世以來以其優越的力學性能愈來愈廣泛地應用在工程建設中，如高層及超高層建築、重型工業廠房、大跨度橋梁等等。在鋼管中澆築再生混凝土，使再生混凝受到外圍鋼管的保護和約束，從而形成了鋼管再生混合結構。鋼管再生混合結構在獲得與鋼管混凝土結構相似的良好力學性能的同時，又達到了實現廢棄混凝土的可再生利用的目的。
鋼管再生混凝土構件在結構中一般作為承受豎向荷載為主的柱構件，在結構中的受力特性必將受到其他周圍構件以及整體結構體系的影響，其力學性能和工作機理與單個構件有一定的區別，節點在整個結構體系中起著至關重要的樞紐作用。目前，關於普通鋼管混凝土梁柱節點的研究已取得了大量的成果，但節點形式仍偏少，定量研究和分析尚不充分，規範建議的節點形式在性能、施工和造價方面仍難以實現協調，當然更不能簡單移植到鋼管再生混凝土結構中。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁連接節點及其施工方法，所述節點具有傳力合理、經濟可靠、構造簡單、施工方便等特點，並且在外形上與普通鋼筋混凝土結構的梁柱節點相似，能很好地滿足建築使用功能及裝潢的外觀設計要求，同時可利用廢棄混凝土達到「環保、節能、減排」的目的。
本發明的目的通過下述方案實現：
鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁連接節點，包括鋼管約束型鋼再生混凝土柱、鋼梁、外套夾管和角鋼，所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁交匯處形成節點域；鋼梁與角鋼緊固連接，鋼管約束型鋼再生混凝土柱通過貫穿自身的第二高強螺栓與角鋼緊固連接，外套夾管環繞緊箍在節點域處的鋼管約束型鋼再生混凝土柱外，外套夾管的兩端與鋼梁緊固連接。
優選地，所述外套夾管具有一個帶開口的環形部位，環形部位的兩端為連接平板。
優選地，所述鋼梁有兩個，相對的設置在鋼管約束型鋼再生混凝土柱上；所述外套夾管有兩個，環形部位為半圓形或矩形，兩個外套夾管相對設置，兩個環形部位相對的緊箍在節點域處的鋼管約束型鋼再生混凝土柱上，兩個外套夾管中相對的連接平板通過穿過鋼梁腹板的第三高強螺栓緊固連接。
優選地，所述鋼梁有一個，設置在鋼管約束型鋼再生混凝土柱上；所述外套夾管有一個，環形部位為圓形或矩形，環形部位環繞緊箍在節點域處的鋼管約束型鋼再生混凝土柱上，鋼梁腹板位於開口處，兩個連接平板通過穿過鋼梁腹板的第三高強螺栓緊固連接。
優選地，所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱包含外包鋼管、內置型鋼和再生混凝土，外包鋼管內設有內置型鋼並填充有再生混凝土。所述再生混凝土為舊有建築物、構築物、道路、橋梁等結構所產生的廢棄混凝土經過重新加工而成。
優選地，外套夾管、角鋼和鋼梁的形狀與外包鋼管的形狀相匹配。如所述外包鋼管為矩形鋼管或圓形鋼管，所述外套夾管的環形部位的形狀也為相應的形狀。
優選地，所述內置型鋼為H型鋼或工字型鋼。
優選地，所述外套夾管環形部位的內周長小於等於外包鋼管的外周長，高度與鋼梁腹板等高。
優選地，外包鋼管為抗拉強度標準值超過200N/mm2的無縫鋼管或焊接鋼管。
所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁的節點施工方法，包括如下步驟：
S1、定位內置型鋼，使其位於節點域外包鋼管內；
S2、定位外套夾管，使其緊箍於節點域外包鋼管外；
S3、將外套夾管環形部位與鋼梁腹板用緊固件連接；
S4、將水平相對的兩個角鋼的豎直板通過穿過內置型鋼、外包鋼管的緊固件相連，將角鋼的水平板與鋼梁的上下翼緣通過緊固件連接；
S5、在外包鋼管內澆築再生混凝土。
採用上述技術方案，可以使本發明相對於現有技術具有如下優點：
(1)外套夾管加強了對鋼管及再生混凝土的約束作用，提高了節點的受力以及抗震性能，加強節點域的強度；鋼管柱內澆築再生混凝土，有利於節能環保和資源的可持續利用。
(2)經濟可靠、製作簡單、施工方便。現場無需進行焊接，節點全部採用高強螺栓連接，施工更為方便，同時消除了焊縫在地震作用下發生脆性破壞的可能性。
(3)在外形上與普通鋼筋混凝土結構的梁柱節點相似，沒有肋板設計，空間利用率大，外形設計更為合理，能很好地滿足建築使用功能及裝潢的外觀設計要求，便於推廣。
附圖說明
圖1為實施例1中連接節點的立體結構示意圖。
圖2為實施例1中連接節點的前視圖。
圖3為實施例1中連接節點的左視圖。
圖4為實施例1中連接節點的俯視圖。
圖5為實施例2中連接節點的俯視圖。
附圖標記為：
鋼管約束型鋼再生混凝土柱1，鋼梁2，外套夾管3，角鋼4，外包鋼管11，內置型鋼12，再生混凝土13，上翼緣21，下翼緣22，腹板23，環形部位31，連接平板32，頂部角鋼41，底部角鋼42，第一高強螺栓51，第二高強螺栓52，第三高強螺栓53。
具體實施方式
為了更好的說明本發明，下面結合附圖和具體實施方式做進一步說明。
實施例1
如圖1-4所示，鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁的節點，包括鋼管約束型鋼再生混凝土柱1、鋼梁2、外套夾管3和角鋼4，兩個鋼梁2相對的設置在鋼管約束型鋼再生混凝土柱1上，所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱1和鋼梁2的交匯處形成節點域。所述角鋼4包含兩個頂部角鋼41和兩個底部角鋼42。在節點域處，每個鋼梁的上翼緣21各與一個頂部角鋼41的水平板通過第一高強螺栓51緊固連接，每個鋼梁的下翼緣22各與一個底部角鋼42的水平板通過第一高強螺栓51緊固連接，兩個頂部角鋼41的豎直板通過穿過鋼管約束型鋼再生混凝土柱的第二高強螺栓52緊固連接，兩個底部角鋼42的豎直板通過穿過鋼管約束型鋼再生混凝土柱1的第二高強螺栓52緊固連接。
所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱1包含外包鋼管11、內置型鋼12和再生混凝土13，外包鋼管內設有內置型鋼並填充有再生混凝土。所述外包鋼管為矩形鋼管，所述內置型鋼為H型鋼或工字型鋼。所述內置型鋼和外包鋼管上開設有通孔，供第二高強螺栓穿過。所述再生混凝土為舊有建築物、構築物、道路、橋梁等結構所產生的廢棄混凝土經過重新加工而成，強度等級為C35。
所述外套夾管3有兩個，兩個外套夾管3相對設置。每個外套夾管3具有一個矩形環形部位31，環形部位31上設有開口處，環形部位的兩端為連接平板32。環形部位31緊箍在節點域處兩個鋼梁之間的鋼管約束型鋼再生混凝土柱1上，兩個外套夾管中相對的連接平板32分別與兩個鋼梁的腹板23通過第三高強螺栓53緊固連接。連接平板32上開設有通孔，供第三高強螺栓53穿過。
所述外包鋼管、內置型鋼和鋼梁採用Q235B鋼材。所述第一、第二和第三高強螺栓等級為8.8S，直徑M16。頂部角鋼和底部角鋼的豎直板邊長為150mm，水平板邊長為250mm，角鋼由鋼板彎制而成，不能用兩塊鋼板焊接。所述外包鋼管為邊長500mm、厚度8mm的方形鋼管。每個外套夾管3的環形部位31為矩形，其內周長略小於外包鋼管11的外周長的一半，外套夾管3高度與鋼梁腹板等高。
所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁的節點的施工方法，包括如下步驟：
S1、定位內置型鋼，使其位於節點域外包鋼管內；
S2、定位外套夾管，使其緊箍於節點域外包鋼管外；
S3、將外套夾管環形部位與鋼梁腹板用緊固件連接；
S4、將水平相對的兩個角鋼的豎直板通過穿過內置型鋼、外包鋼管的緊固件相連，將角鋼的水平板與鋼梁的上下翼緣通過緊固件連接；
S5、在外包鋼管內澆築再生混凝土。
實施例2
如圖5所示，鋼管約束型鋼再生混凝土柱與鋼梁的節點，包括鋼管約束型鋼再生混凝土柱1、一個鋼梁2、外套夾管3和角鋼4，鋼梁2設置在鋼管約束型鋼再生混凝土柱1上，所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱1和鋼梁2的交匯處形成節點域。所述角鋼4包含一個頂部角鋼41和一個底部角鋼42。在節點域處，鋼梁2的上翼緣21與一個頂部角鋼41的水平板通過第一高強螺栓51緊固連接，鋼梁2的下翼緣22與一個底部角鋼42的水平板通過第一高強螺栓51緊固連接。鋼管約束型鋼再生混凝土柱1分別通過穿過自身的第二高強螺栓52與頂部角鋼41和底部角鋼42的豎直板緊固連接。
所述鋼管約束型鋼再生混凝土柱1包含外包鋼管11、內置型鋼12和再生混凝土13，外包鋼管內設有內置型鋼並填充有再生混凝土。所述外包鋼管為矩形形鋼管，所述內置型鋼為H型鋼或工字型鋼。所述內置型鋼和外包鋼管上開設有通孔，供第二高強螺栓穿過。所述再生混凝土為舊有建築物、構築物、道路、橋梁等結構所產生的廢棄混凝土經過重新加工而成，強度等級為C35。
優選地，所述外套夾管3為一個，所述外套夾管3具有一個帶開口的環形部位31，環形部位31的兩端為連接平板32。環形部位31為方形，環形部位環繞緊箍在節點域處的鋼管約束型鋼再生混凝土柱上，鋼梁腹板位於開口處，兩個連接平板32通過穿過鋼梁腹板的第三高強螺栓53緊固連接。連接平板32和鋼梁腹板上開設有通孔，供第三高強螺栓53穿過。所述外套夾管3環形部位31的內周長小於外包鋼管11的外周長，外套夾管3高度與鋼梁腹板等高。
本實施例中各部件的材料及尺寸與實施例1相同，節點的施工方法也與實施例1相同，在此不再贅述。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。