建筑結構中鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的機械錨固式連接節(jié)點結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑結構中的節(jié)點結構，具體是指建筑結構中鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的機械錨固式連接節(jié)點結構。
【背景技術】
[0002]鋼管混凝土結構是在型鋼混凝土結構的基礎上發(fā)展起來的，它利用鋼管和混凝土兩種材料的受力過程的相互制約，使鋼管混凝土結構具有承載能力高，塑性和韌性好、抗震和防火性能優(yōu)越，節(jié)約材料及施工周期短的特點。
[0003]經過多年的實踐與研究，鋼管混凝土結構在各種建筑結構中得到了廣泛的應用，試驗與理論研究也廣泛深入開展。特別是近幾十年來，隨著計算機的迅速發(fā)展，相應的數(shù)值計算方法趨于成熟與完善，使復雜的理論分析與計算成為可能。特別是有限元的出現(xiàn)與成熟，極大的促進了鋼管混凝土結構的研究發(fā)展，取得了大量的研究成果。
[0004]隨著鋼管混凝土理論的日益完善和工程的廣泛應用，鋼管混凝土柱與RC梁(RC梁即指鋼筋混凝土梁)的連接節(jié)點成為鋼管混凝土結構研究與推廣的關鍵技術為題之一。我國建材總局、建設部先后與1989年、1990年、1991年和2014年頒布了鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程，并提供了幾種典型的鋼管混凝土柱節(jié)點型式及構造措施，鋼管混凝土柱與RC梁連接節(jié)點需解決剪力與彎矩的傳遞問題，剪力的傳遞采用環(huán)形牛腿、承重銷及臺錐式環(huán)形深牛腿，彎矩的傳遞采用鋼筋混凝土環(huán)梁、穿筋單梁、變寬度梁及外加強環(huán)。
[0005]近年來，隨著鋼管混凝土結構體系在高層和超高層建筑中的廣泛應用，許多工程師還根據(jù)工程經驗和實際情況創(chuàng)造并設計出許多新型節(jié)點。
[0006]申請?zhí)枮?01210496195.4的中國專利文獻公開了一種用于鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接裝置，包括鋼牛腿I，鋼牛腿I焊接在鋼柱2上，鋼牛腿I的另一端設有加長套筒3，混凝土梁5通過加長套筒3與鋼牛腿I固定。鋼柱2上設有加強外環(huán)板4，加強外環(huán)板4延伸至鋼牛腿I上面。多個加長套筒3呈直線錯位狀相結合形成加長套筒組8焊接在鋼牛腿上。鋼柱2上設有內同心圓環(huán)板6?；炷亮?上皮一排鋼筋7直接在鋼牛腿I為處雙面焊接。加長套筒組8與混凝土梁5上皮二排鋼筋9焊接。但該技術需要現(xiàn)場把鋼筋與節(jié)點上的套筒進行連接，增加現(xiàn)場施工工作量，而本發(fā)明無需套筒連接，施工速度快。
[0007]申請?zhí)枮?01310686039.9的中國專利文獻公開了一種鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接結構及施工方法，其結構包括鋼管柱；鋼管柱與鋼筋混凝土梁的連接處焊接有鋼牛腿，鋼牛腿為工字形結構，包括上翼板和下翼板；與鋼管柱連接的鋼筋混凝土梁內的外側鋼筋繞過鋼管柱與鋼管柱另一側鋼筋混凝土梁內的外側鋼筋貫通連接，或與鋼牛腿的上翼板或下翼板焊接；鋼筋混凝土梁內無法繞過鋼管柱的其它鋼筋與鋼牛腿的上翼板或下翼板焊接。但該技術需要現(xiàn)場焊接，節(jié)點質量與現(xiàn)場焊縫質量好壞直接聯(lián)系。
[0008]申請?zhí)枮?01220633176.7的中國專利文獻公開了一種鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土框架梁連接節(jié)點，包括鋼管混凝土柱和鋼筋混凝土框架梁，連接節(jié)點還包括鋼筋混凝土環(huán)梁，鋼管混凝土柱外側與鋼筋混凝土環(huán)梁連接，鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土環(huán)梁的交接面設有抗剪連接件，鋼管混凝土柱與鋼牛腿固定連接，鋼管混凝土柱還設有鋼筋穿孔；鋼筋混凝土框架梁的面筋中，一部分面筋穿過鋼筋穿孔，另一部分面筋與鋼筋混凝土環(huán)梁鉚接，其他面筋與鋼牛腿固定連接。但該技術需要在鋼管柱上穿孔，對鋼管柱差生一定的削弱。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供建筑結構中鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的機械錨固式連接節(jié)點結構，該節(jié)點結構的結構簡單、受力穩(wěn)定，工期快、施工簡單、現(xiàn)場焊接工序小并且能夠節(jié)約鋼材。
[0010]本發(fā)明的上述目的通過如下技術方案來實現(xiàn)的:建筑結構中鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的機械錨固式連接節(jié)點結構，所述的節(jié)點結構包括鋼管混凝土柱的鋼管柱、鋼筋混凝土梁的梁面筋、梁底筋以及鋼牛腿，所述的鋼管柱豎向設置，所述的梁面筋和梁底筋水平設置，其特征在于:所述的鋼牛腿為工字鋼，鋼牛腿具有上、下翼緣，所述的節(jié)點結構還包括水平環(huán)板和連接錨器，所述的水平環(huán)板由位于上方的上水平環(huán)板和位于下方的下水平環(huán)板組成，所述鋼牛腿在靠近鋼管柱的上、下翼緣分別通過所述的上水平環(huán)板和下水平環(huán)板與所述的鋼管柱相焊接，實現(xiàn)鋼牛腿與鋼管柱之間的固定連接，所述的連接錨器由上錨器和下錨器組成，上錨器和下錨器均具有搭接槽，所述的上錨器豎向正立焊接在所述上水平環(huán)板上，所述梁面筋靠近鋼管柱的端部安裝螺母和墊片后插裝在上錨器的搭接槽內，用機械連接的方式將梁面筋放置在上錨器上，保證梁面筋的拉力傳遞給上錨器，上錨器再把拉力通過上水平環(huán)板傳遞給鋼管柱，所述的下錨器豎向倒立焊接在所述的鋼牛腿的底端，焊接位置位于鋼牛腿遠離鋼管柱的一端，所述梁底筋靠近鋼管柱的端部安裝螺母和墊片后插裝在下錨器的搭接槽內，用機械連接的方式將梁面筋放置在下錨器上，保證梁底筋的拉力傳遞給下錨器，下錨器再把拉力通過鋼牛腿傳遞給鋼管柱。
[0011]本發(fā)明的節(jié)點結構采用工字鋼鋼牛腿，還增設水平環(huán)板和連接錨器，能夠同時解決鋼管柱管外剪力與彎矩的傳遞問題，受力關系明確、簡單。同時，鋼牛腿上、下翼緣分別承受RC梁梁端的正負彎矩，增設的連接錨器能夠有效地保證RC梁的梁面筋和梁底筋的拉力傳遞至鋼牛腿，并最終傳遞至鋼管柱上，能有效保證該節(jié)點為剛性連接。
[0012]本發(fā)明節(jié)點結構的鋼管柱與水平環(huán)板以及鋼牛腿的焊接均在工廠加工，而鋼筋混凝土梁的梁面筋、梁底筋與鋼管柱的連接均直接搭接在連接錨器上，采用機械搭接方式，無需像現(xiàn)有技術采用現(xiàn)場焊接的方式將梁面筋、梁底筋焊接在鋼管柱上，大大減少了焊接工作量，因而現(xiàn)場施工速度快，且節(jié)點質量有保證。
[0013]本發(fā)明中，所述鋼牛腿的長度為700mm。
[0014]由于采用梁鋼筋與牛腿采用機械搭接的方式，故牛腿長度按0.6倍梁鋼筋錨固長度取值，考慮一般梁鋼筋直徑為32mm以下，故牛腿長度定位700mm。
[0015]本發(fā)明中，所述鋼牛腿為N對，N多I，每一對鋼牛腿均由兩條平行設置的鋼牛腿組成，所述上錨器和下錨器的數(shù)量為N個，每一對鋼牛腿的上部共用一個上錨器，每一對鋼牛腿的下部共用一個下錨器。
[0016]本發(fā)明中，所述上水平環(huán)板的厚度一般在20?50mm之間，上水平環(huán)板的厚度與鋼牛腿的上翼緣寬度基本相同，所述下水平環(huán)板的厚度一般在20?50mm之間，下水平環(huán)板的厚度與鋼牛腿的下翼緣寬度基本相同。
[0017]本發(fā)明中，所述的上錨器為矩形鋼板，上錨器的搭接槽為矩形槽，所述梁面筋與螺母螺紋連接，螺母與梁面筋相連接后，梁面筋卡夾在搭接槽內，螺母和墊片卡擋在槽口處，抵住上錨器。
[0018]本發(fā)明中，所述上銷器的厚度為20mm?30mm。
[0019]本發(fā)明中，所述的下錨器為矩形鋼板，下錨器的搭接槽為矩形槽，所述梁底筋與螺母螺紋連接，螺母與梁底筋相連接后，梁底筋卡夾在搭接槽內，螺母和墊片卡擋在槽口處，抵住下錨器。
[0020]本發(fā)明中，所述下銷器的厚度為20mm?30mmo
[0021]本發(fā)明可以做如下改進:所述鋼管柱的外壁還豎向焊接有豎向環(huán)板。
[0022]本發(fā)明可以做如下改進:所述鋼管柱的外壁還豎向焊接有豎向加勁肋。
[0023]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下顯著效果:
[0024]1、本發(fā)明的節(jié)點結構采用鋼牛腿同時解決鋼管柱管外剪力與彎矩的傳遞問題，梁端剪力通過鋼牛腿腹板傳遞跟鋼管柱，梁端面底鋼筋拉力通過機械搭接的方式傳遞給焊接在鋼管柱上的鋼牛腿翼緣上，使得梁端彎矩直接有效的傳導鋼管柱上，受力關系明確、簡單，與現(xiàn)有技術做法相比節(jié)點受力基本相同，如節(jié)點受力或傳力不明確，將影響整體結構計算結果的合理性，產生結構安全隱患。
[0025]2、本發(fā)明節(jié)點結構的鋼牛腿上、下翼緣分別承受RC梁梁端正負彎矩，錨器能夠有效地保證RC梁的鋼筋(這里的鋼筋包含梁面筋和梁底筋)的拉力傳遞至鋼牛腿，并最終傳遞至鋼管柱上，能有效保證該節(jié)點為剛性連接，使得實際節(jié)點受力與軟件計算中假定的剛性節(jié)點更接近，相對于錨定式節(jié)點與環(huán)梁式節(jié)點節(jié)點剛度不足，能有效的提高結構整體剛度，減小由于節(jié)點剛性不足引起的框架梁配筋失真。
[0026]3、本發(fā)明的節(jié)點結構能有效減少現(xiàn)場焊接工作量，鋼管柱節(jié)點均在工廠加工，梁面筋和梁底筋與鋼管柱的連接采用連接錨器進行連接，不需采用現(xiàn)場焊接，相比部分節(jié)點形式需要進行現(xiàn)場焊接，本發(fā)明現(xiàn)場施工速度快，且節(jié)點質量有保證，這使得對同一個節(jié)點的施工時間減小10?20%。
[0027]4、本發(fā)明的節(jié)點結構中梁面筋和梁底筋與鋼牛腿的連接采用機械連接，與常規(guī)節(jié)點采用塔接方式相比，按照混凝土規(guī)范《GB50010-2010》8.3.3，鋼牛腿長度可以縮短40%，采用機械連接可以減小現(xiàn)場焊接工作量，加快現(xiàn)場節(jié)點施工速度，因而可以大大節(jié)省節(jié)點處用鋼量，經濟效益優(yōu)越。
[0028]5、本發(fā)明的節(jié)點結構工期時間短、施工簡單、現(xiàn)場焊接工序小，節(jié)點施工時間減小10?20%，與一般梁鋼筋與鋼牛腿采用普通搭接形式的節(jié)點相比，本發(fā)明節(jié)點鋼牛腿用鋼量減小40%。
【附圖說明】
[0029]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0030]圖1是本發(fā)明連接節(jié)點結構的整體連接結構示意圖；
[0031]圖2是圖1的A—A剖面圖；
[0032]圖3是圖1的B—B剖面圖；
[0033]圖4是本發(fā)明連接節(jié)點結構的豎向截面示意圖；
[0034]圖5是本發(fā)明本發(fā)明連接節(jié)點結構中上錨器的零件圖；
[0035]圖6是本發(fā)明本發(fā)明連接節(jié)點結構中上錨器與梁面筋的連接關系示意圖；
[0036]圖7是本發(fā)明本發(fā)明連接節(jié)點結構中下錨器的零件圖；