專利名稱：方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種組合結構梁柱節(jié)點及其制作方法，更具體地說，涉及一種 方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點及其制作方法。
背景技術：
鋼管混凝土組合結構融合了鋼結構和混凝土結構的優(yōu)勢，以其優(yōu)越的結構 性能和便捷的施工方法得到了極大的推廣和應用。其中，方鋼管混凝土組合異 形柱是一種新型鋼管混凝土組合結構，該柱是由多個尺寸較小的方鋼管通過焊
接綴板或綴條相互連接成L形、T形和十字形方鋼管組合異形柱，再在各個方 鋼管中澆注混凝土制成。結構的角柱采用L形異形柱，邊柱采用T形異形柱， 中柱可采用十字形異形柱，該結構體系可以避免房間角部出現(xiàn)凸角，非常適合 用于住宅建筑中。隨著異形柱研究的逐步深入，該種結構體系的構造形式需要 進一步完善，尤其是需要研發(fā)新型的梁柱節(jié)點形式，以推廣該體系的應用，進 而推動鋼結構住宅產業(yè)的發(fā)展。
目前用于方鋼管混凝土組合結構的梁柱節(jié)點形式用于異形柱結構體系時， 存在焊接工作量大、施工復雜等問題，根據目前國內外住宅產業(yè)化的要求和方 鋼管混凝土組合異形柱結構體系本身的構造、受力特點，發(fā)現(xiàn)該體系梁柱節(jié)點 應滿足以下要求(1)保證梁和柱的可靠連接；(2)異形柱單肢柱間通過綴板 連接，節(jié)點應加強各鋼管協(xié)同工作；(3)實現(xiàn)工廠制作，現(xiàn)場安裝，以適應產 業(yè)化要求；(4)可以實現(xiàn)較高的安裝精度和便捷的安裝方法，在保證施工質量 的前提下加快施工速度。

發(fā)明內容
為滿足上述對組合異形柱結構中梁柱節(jié)點的要求，本發(fā)明提供一種方鋼管
混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點，該節(jié)點是使用一種異形(L形、T形或十字 形)鋼筒套于異形柱外側，使用一種貫通的長螺栓貫穿整個套筒和鋼管，以保
證套筒與柱的可靠連接；梁在工廠中焊接于帶有螺栓孔的端板上，在現(xiàn)場與套 筒進行螺栓連接，實現(xiàn)全部工廠預制、現(xiàn)場組裝，減小現(xiàn)場焯接工作量，保證
施工精度。
本發(fā)明的技術方案如下
一種方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點，包括十字形、T形或L形 方鋼管混凝土組合異形柱、帶端板的H型鋼梁、套筒、貫通長螺栓、螺栓；所 述方鋼管混凝土組合異形柱由多根方鋼管通過焊接綴板連接成十字形、T形或L 形的方鋼管組合異形柱，在各個方鋼管內澆注混凝土制成；所述帶端板的H型 鋼梁由端板、肋板和H型鋼梁組成，H型鋼梁焊接于端板，設置肋板；所述套 筒為鑄鋼的鋼筒，根據輪廓形狀分為十字形套筒、T形套筒或L形套筒，十字 形套筒套于十字形方鋼管組合異形柱外圈，T形套筒套于T形方鋼管組合異形 柱外圈，L形套筒套于L形方鋼管組合異形柱外圈；在套筒和方鋼管上設置相 對應的螺栓孔，貫通長螺栓穿入螺栓孔橫穿套筒和方鋼管，用于連接異形柱和 套筒；在套筒和端板上設置相對應的螺栓孔，使用螺栓把端板固定于套筒上， 完成套筒與梁的連接。
所述套筒是輪廓為十字形、T形或L形的鋼筒，筒壁的側邊根據長度不同 分別稱為套筒長邊和套筒短邊；套筒套于異形柱外側后，套筒長邊應緊貼在方 鋼管的管壁兩側，套筒短邊與方鋼管的管壁離開一段距離，留出一定的空隙， 這段空隙在螺栓連接梁和套筒時使用，可將螺帽通過空隙伸入到套筒與柱壁之間，從套筒外側將螺桿檸緊。
一種方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點制作方法，以十字形方鋼管
混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點為例說明，T形、L形方鋼管混凝土組合異形 柱套筒式梁柱節(jié)點特征與其類似，僅將十字形套筒替換為T形套筒或L形套筒， 對應的十字形方鋼管組合異形柱替換為T形方鋼管組合異形柱或L形方鋼管組 合異形柱。其特征是
(1) 首先工廠預制或購買十字形方鋼管組合異形柱、十字形套筒、帶端板 的H型鋼梁、貫通長螺栓、螺栓；運至現(xiàn)場后，將十字形方鋼管組合異形柱定 位并固定，十字形套筒套于柱頭，將套筒長邊的螺栓孔與方鋼管相應的螺栓孔 對齊，使用貫通長螺栓通過螺栓孔橫穿十字形套筒和方鋼管，擰緊貫通長螺栓， 將十字形套筒固定于十字形方鋼管組合異形柱的柱頭；
(2) 將端板的螺栓孔與套筒短邊的螺栓孔對齊，將螺栓的螺帽伸入到十字 形套筒與方鋼管之間的空隙，貼著套筒內壁，與套筒短邊的螺栓孔對齊，將螺 栓的螺桿從外到內穿過端板的螺栓孔、套筒短邊螺栓孔和螺帽，擰緊螺栓，完 成梁與套筒的連接；
(3) 將上段十字形方鋼管組合異形柱吊裝，下端柱頭插入十字形套筒，十 字形方鋼管組合異形柱下端柱頭的螺栓孔與套筒長邊相應的螺栓孔對齊，使用 貫通長螺栓穿過螺栓孔橫穿十字形套筒和異形柱，擰緊貫通長螺栓；
(4) 在方鋼管內澆注混凝土并養(yǎng)護，至此，完成整個節(jié)點的制作。 本發(fā)明的有益效果是(1)節(jié)點處套筒將各單肢柱緊固，增強了各單肢柱
抵抗外力的空間協(xié)同作用，保證了柱貫通，增強了節(jié)點剛度，使結構的受力更 為合理；(2)通過貫通長螺栓連接，實現(xiàn)了套筒與柱壁的可靠連接，施工方便 快捷，還可防止鋼管壁受力時的鼓曲；(3)套筒的使用保證了上下段異形柱的可靠連接和安裝精度，解決了柱在吊裝時上下對中困難的問題；(4)套筒短邊 11與柱壁間的空隙用于穿入螺栓，簡化了梁柱連接工作；(5)實現(xiàn)了所有構件 工廠預制，現(xiàn)場全部螺栓連接，縮短了施工周期，降低施工成本。特別適合用 于方鋼管混凝土組合異形柱結構。


圖la， lb， lc為本發(fā)明的十字形、T形、L形方鋼管混凝土組合異形柱套 筒式梁柱節(jié)點三維結構體系示意圖； 圖2a為十字形套筒構造示意圖； 圖2b為貫通長螺栓構造示意圖； 圖3為H型鋼梁梁端構造示意圖； 圖4為十字形組合異形柱柱頭構造示意圖； 圖5a為套筒與柱連接構造軸側示意圖； 圖5b為套筒與柱連接構造俯視示意圖； 圖6a為梁與套筒連接構造軸側示意圖； 圖6b為梁與套筒連接構造單肢俯視示意圖7a為柱端連接構造軸側示意圖； 圖7a為柱端連接構造俯視示意圖。
圖中，1:端板，2:肋板，3: H型鋼梁，4:十字形套筒，5:方鋼管，6: 綴板，7:貫通長螺栓，8:螺栓，9:混凝土， 10:套筒長邊，11:套筒短邊， 12: T形套筒，13: L形套筒。
具體實施方式
本發(fā)明是用于鋼管混凝土組合異形柱結構體系的一種梁柱節(jié)點，由十字形、
T形或L形方鋼管混凝土組合異形柱、帶端板的H型鋼梁、十字形套筒4或T 形套筒12、 L形套筒13、貫通長螺栓7、螺栓8等組成，圖la， lb， lc分別為 十字形、T形、L形方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點的構造形式示意圖。
所述方鋼管混凝土組合異形柱由多根方鋼管5通過焊接綴板6連接成十字 形、T形或L形的方鋼管組合異形柱，在各個方鋼管內澆注混凝土制成；所述 帶端板的H型鋼梁由端板1、肋板2和H型鋼梁3組成，H型鋼梁3焊接于端 板1上，設置肋板2;所述套筒為鑄鋼的鋼筒，根據輪廓形狀分為十字形套筒4、 T形套筒12或L形套筒13，十字形套筒4套于十字形方鋼管組合異形柱外圈， T形套筒12套于T形方鋼管組合異形柱外圈，L形套筒13套于L形方鋼管組 合異形柱外圈；在套筒和方鋼管5上設置相對應的螺栓孔，貫通長螺栓7穿入 螺栓孔橫穿套筒和方鋼管，用于連接異形柱和套筒；在套筒和端板1上設置相 對應的螺栓孔，通過螺栓8把端板1固定于套筒上，完成套筒與梁的連接。
以下以十字形方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點為例，說明本發(fā)明 的構造形式以及制作方法。對于T形和L形方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁 柱節(jié)點，僅需將十字形套4筒替換為T形套筒12或L形套筒13，相應的，十 字形方鋼管組合異形柱替換為T形或L形方鋼管組合異形柱。十字形方鋼管混 凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點的構造形式以及制作方法如下
工廠預制構件為十字形方鋼管組合異形柱、十字形套筒4、貫通長螺栓7、 帶端板的H型鋼梁等。
十字形方鋼管組合異形柱是由五根尺寸較小的方鋼管5通過焊接綴板6連 接而成，如圖4所示，為實現(xiàn)柱與十字形套筒4的可靠連接，在柱頭預留與套 筒長邊10的螺栓孔相對應的螺栓孔，以便與十字形套筒4連接。十字形套筒4如圖2a所示，為鑄鋼構件，筒壁的側邊根據長度不同分別稱 為套筒長邊10和套筒短邊11;套筒套于異形柱外側后，套筒長邊10應緊貼在 方鋼管5的管壁兩側，套筒短邊11與方鋼管5的管壁離開一段距離，留出一定 的空隙，套筒長邊10預留螺栓孔用于與方鋼管5連接，套筒短邊'll預留螺栓 孔用于與梁端板1連接。
貫通長螺栓7如圖2b所示，是一種螺桿較長的螺栓，螺桿長度大于套筒短 邊11長度，使其可以貫穿十字形套筒4，用于連接十字形套筒4與十字形方鋼 管組合異形柱。
帶端板的H型鋼梁如圖3所示，先在端板1上預留螺栓孔(與套筒短邊11 的螺栓孔對應)，再將H型鋼梁3焊接在端板1上，為保證梁與端板的可靠連接， 分別在上下翼緣外側沿梁腹板方向焊接肋板2。
現(xiàn)場的安裝方法為
步驟l:構件運至現(xiàn)場后，將十字形方鋼管組合異形柱定位并固定。 步驟2:十字形套筒4與十字形方鋼管組合異形柱連接。將十字形套筒4套 于十字形方鋼管組合異形柱柱頭，將柱頭的螺栓孔和十字形套筒4的套筒長邊 10的螺栓孔對齊后，將貫通長螺栓7穿入螺栓孔橫穿十字形套筒4和方鋼管5， 擰緊貫通長螺栓7，將十字形套筒4固定于十字形方鋼管異形柱的柱頭，如圖5 所示。
步驟3:帶端板的H型鋼梁與十字形套筒4連接。(l)將H型鋼梁的端板 1與套筒短邊11所在的套筒側面相互接觸，將端板1的螺栓孔和套筒短邊11的 螺栓孔對準；(2)套筒在制作時套筒短邊11與方鋼管5的管壁之間留有空隙， 可以方便此時進行螺栓連接，通過套筒短邊ll與管壁之間的空隙，將螺母伸入 十字形套筒短邊11的內壁，與套筒短邊11的螺栓孔對齊；(3)將螺栓的螺桿從外至內穿過端板l的螺栓孔、套筒短邊ll的螺栓孔和螺帽，擰緊螺栓，注意 選用合適螺栓，使得螺栓擰緊后，螺桿底部正好頂?shù)椒戒摴鼙谏?，這樣有利于
將梁翼緣的壓力傳遞到柱壁上，帶端板的H型鋼梁與十字形套筒4連接如圖6 所示。
步驟4:上段柱與下段柱連接。在兩段柱的連接處，將下段十字形方鋼管組
合異形柱按照前述3個步驟與十字形套筒4和帶端板的H型鋼梁連接好之后， 將上段十字形異形柱的下端柱頭直接插于十字形套筒4內(圖6a中的凹槽)， 上段柱的下端柱頭的螺栓孔與套筒長邊10相應的螺栓孔對齊，將貫通長螺栓7 穿入螺栓孔，橫穿十字形套筒4和上段十字形方鋼管組合異形柱，擰緊貫通長 螺栓7，至此，就完成了上下兩段十字形方鋼管組合異形柱的交接處的節(jié)點。
步驟5:按照上述步驟連接好之后，在方鋼管內澆注混凝土，形成十字形方 鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點。如圖7所示。
權利要求
1、一種方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點，包括十字形、T形或L形方鋼管混凝土組合異形柱、帶端板的H型鋼梁、套筒、貫通長螺栓、螺栓；所述方鋼管混凝土組合異形柱由多根方鋼管(5)通過焊接綴板(6)連接成十字形、T形或L形的方鋼管組合異形柱，在各個方鋼管內澆注混凝土制成；所述帶端板的H型鋼梁由端板(1)、肋板(2)和H型鋼梁(3)組成，H型鋼梁(3)焊接于端板(1)，設置肋板(2)；所述套筒為鑄鋼的鋼筒，根據輪廓形狀分為十字形套筒(4)、T形套筒(12)和L形套筒(13)，十字形套筒(4)套于十字形方鋼管組合異形柱外圈，T形套筒(12)套于T形方鋼管組合異形柱外圈，L形套筒(13)套于L形方鋼管組合異形柱外圈；在套筒和方鋼管(5)上設置相對應的螺栓孔，貫通長螺栓(7)穿入螺栓孔橫穿套筒和方鋼管(5)，用于連接異形柱和套筒；在套筒和端板(1)上設置相對應的螺栓孔，使用螺栓(8)把端板(1)固定于套筒上，完成套筒與梁的連接。
2、 根據權利要求1所述的套筒，其特征是輪廓為十字形、T形或L形的 鋼筒，筒壁的側邊根據長度不同分別稱為套筒長邊(10)和套筒短邊(11);套 筒套于異形柱外側后，套筒長邊(10)應緊貼在方鋼管(5)的管壁兩側，套筒 短邊(11)與方鋼管(5)的管壁離開一段距離，留出一定的空隙，這段空隙在 螺栓連接梁和套筒時使用，可將螺帽通過空隙伸入到套筒與柱壁之間，從套筒 外側將螺桿檸緊。
3、 一種方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點制作方法，以十字形方鋼 管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點為例說明，對于T形、L形方鋼管混凝土組 合異形柱套筒式梁柱節(jié)點特征，僅將十字形套筒(4)替換為T形套筒(12)或 L形套筒(13)，對應的十字形方鋼管組合異形柱替換為T形方鋼管組合異形柱 或L形方鋼管組合異形柱。其特征是(1) 首先工廠預制或購買十字形方鋼管組合異形柱、十字形套筒(4)、帶 端板的H型鋼梁、貫通長螺栓(7)、螺栓(8);運至現(xiàn)場后，將十字形方鋼管 組合異形柱定位并固定，十字形套筒(4)套于柱頭，將套筒長邊(10)的螺栓 孔與方鋼管(5)相應的螺栓孔對齊，使用貫通長螺栓(7)通過螺栓孔橫穿十 字形套筒(4)和方鋼管(5)，擰緊貫通長螺栓(7)，將十字形套筒(4)固定 于十字形方鋼管組合異形柱的柱頭；(2) 將端板(1)的螺栓孔與套筒短邊(11)的螺栓孔對齊，將螺栓(8) 的螺帽伸入到十字形套筒(4)與方鋼管(5)之間的空隙，貼著套筒內壁，與 套筒短邊(11)的螺栓孔對齊，將螺栓(8)的螺桿從外到內穿過端板(1)的 螺栓孔、套筒短邊(11)螺栓孔和螺帽，擰緊螺栓(8)，完成梁與套筒的連接；(3) 將上段十字形方鋼管組合異形柱吊裝，下端柱頭插入十字形套筒(4)， 十字形方鋼管組合異形柱下端柱頭的螺栓孔與套筒長邊(10)相應的螺栓孔對 齊，使用貫通長螺栓(7)穿過螺栓孔橫穿十字形套筒(4)和異形柱，擰緊貫 通長螺栓(7);(4) 在方鋼管內澆注混凝土 (9)并養(yǎng)護，至此，完成整個節(jié)點的制作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方鋼管混凝土組合異形柱套筒式梁柱節(jié)點及其制作方法。該節(jié)點包括方鋼管混凝土組合異形柱、帶端板的H型鋼梁、套筒、貫通長螺栓等；鋼管混凝土組合異形柱由鋼管通過焊接綴板相互連接成L形、T形或十字形；套筒為L形、T形或十字形輪廓的鋼筒，套于異形柱外圈；貫通長螺栓橫穿套筒和鋼管，連接異形柱和套筒；H型鋼梁焊接于端板上，與套筒通過螺栓連接。本發(fā)明的有益效果是使用套筒連接上下兩段異形柱，保證了柱貫通，增強了節(jié)點剛度和單肢柱的空間協(xié)同作用，改善了結構受力性能，解決了柱在吊裝時上下對中困難的問題，提高了安裝精度；現(xiàn)場全部螺栓連接，保證了施工質量，加快了施工速度。本發(fā)明適用于矩形鋼管混凝土結構。
文檔編號E04B1/16GK101525904SQ20091006832
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月1日 優(yōu)先權日2009年4月1日
發(fā)明者劉紅波, 婷 周, 王小盾, 陳志華 申請人:天津大學