專利名稱：矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法
技術領域：
本發明屬于建筑結構工程技術領域，涉及一種矩形鋼管混凝土柱H型鋼梁節點其制作方法。
背景技術：
鋼管混凝土結構是在鋼管中填充混凝土構成，鋼管的存在能夠防止混凝土過早開裂，混凝土的存在能夠防止鋼管的過早屈曲，二者共同工作能充分發揮鋼材受拉性能高和混凝土受壓性能好的優點，因此具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、經濟效益顯著和施工環保等許多優點。矩形鋼管混凝土結構具有抗彎剛度大、節點連接方便的優點。而矩形鋼管混凝土柱與鋼梁形成的框架結構體系，因平面布置靈活、結構簡單、構件易于標準化、施工速度快、造價低等特點，在高層及超高層建筑中具有很好的應用前景，現已受到國內外工程領域的
普遍重視。常用的矩形鋼管混凝土柱H型鋼梁連接節點包括四種:內隔板式節點，外環板節點，隔板貫通節點，外肋環板節點。四種節點均為栓焊混合節點，即翼緣焊接，腹板螺栓連接。但1994年的美國北嶺地震和1995年的日本阪神地震中，多高層鋼結構建筑的許多連接節點出現了脆性破壞，破壞的位置在梁端焊接部位、柱端焊接部位、梁柱節點的節點板處等。分析原因是由于當時設計中只考慮了在梁上形成塑性鉸達到吸收和耗散地震的目的，而忽視了節點域存在的應力集中和截面削弱對節點承載能力的影響，以及焊縫質量難以保證。且裂縫多起始于下翼緣焊縫處，該處的下翼緣焊縫是中斷的，不易進行超聲波檢查。鑒于傳統的栓焊混合連接節點受焊縫影響抗震性能較差，國內一些人提出用全螺栓節點進行施工。實際工程經驗表明全螺栓節點受力性能較好，避免了焊縫尤其是下翼緣焊縫缺陷的影響。但是由于需要加工和施工大量螺栓和螺栓孔，因此造價很高；并且由于螺栓安裝需要較長的外伸隔板，因此對螺栓加工精度，現場梁柱安裝定位精度要求非常高，一旦柱子傾斜或者梁不能對中，施工將十分困難。外肋環板是一種較新的節點形式，即在外環板節點的基礎上，將其兩側的加強環板改為平貼于柱側的豎向肋板，加以適當構造而形成。當柱另外兩側有梁連接時，若為鉸接，可在柱上焊接連接板與梁腹板用高強螺栓連接傳遞梁端剪力；若為剛接，既可直接將梁翼緣焊在豎向肋板上，也可將豎向肋板換成T型鋼。外肋環板新型節點構造簡單，加工安裝方便，傳力明確可靠，不僅克服了外環板節點墻板安裝問題，而且避免了室內角部有凸角現象。外肋環板節點在加工制作時不受鋼管直徑的限制，克服了在低層和多層住宅建筑中由于采用的方鋼管柱邊長較小而無法采用內隔板節點的缺點。此外，外肋環板節點的鋼管柱連續貫通，適應了工業化生產需求，特別是隨著冷彎薄壁鋼管大型生產線的投產和鋼結構住宅的發展，該種節點的優勢將得到更好的發揮，代表著未來節點構造的發展方向，是一種值得研究與推廣的節點形式。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種受力更加合理、施工方便快捷的矩形鋼管混凝土柱H型鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法。本發明既考慮在梁上形成塑性鉸達到吸收和耗散地震方面，又避免了下翼緣焊縫缺陷對節點抗震性能的不利影響；施工方便快捷，減少因施工誤差造成的施工困難、延誤工期等情況；因而與其他節點相比，降低了造價。本發明的技術方案如下:一種矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法，適用于單向有梁的情形，包括下列步驟:〈I〉.加工H型鋼梁(2)端部、豎向肋板(3)、上外環板(4)、腹板連接板(5)和下外環板(6)，其中腹板連接板(5)厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板(4)和下外環板(6)不應小于鋼梁上下翼緣厚度。〈2〉.將上外環板(4)和下外環板(6)在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板(4)、下外環板(6)之間用角焊縫焊接腹板連接板(5)，應在腹板連接板(5)的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙。〈3〉.將兩側上下豎向肋板(3)緊貼于上外環板(4)、下外環板(6)和鋼管混凝土柱
(I)進行焊接連接，其中豎向肋板(3)與鋼管混凝土柱(I)用角焊縫進行連接，豎向肋板(3)與上外環板(4)和下外環板(6)用坡口焊縫進行連接，將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝。〈4〉.現場部分:將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與下外環板(6)之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上外環板(4)用坡口焊進行焊接。本發明同時給出另一種情形下的矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法，適用于兩個方向都有梁的情況，包括下列步驟:〈I〉.加工H型鋼梁(2)端部、T形肋板(8)、上外環板(4)、腹板連接板(5)、下外環板(6)，其中腹板連接板(5)厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板(4)、下外環板(6)和T形肋板(8)的腹板厚度不應小于鋼梁翼緣厚度。〈2〉.在一個方向，將上外環板(4)和下外環板(6)在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板(4)、下外環板(6)之間用角焊縫焊接腹板連接板
(5)，在腹板連接板(5)的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙。〈3〉.在另一個方向，將兩側上下T形肋板(8)緊貼于上外環板(4)、下外環板(6)和鋼管混凝土柱(I)進行焊接連接，其中T形肋板(8)與鋼管混凝土柱(I)用角焊縫進行連接，T形肋板(8)與上外環板(4)和下外環板(6)用坡口焊縫進行連接；將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝；〈4〉.現場部分:在對平行于T形肋板(8)方向的梁和節點進行施工時，將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與下外環板(6)之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上外環板(4)用坡口焊進行焊接；在對垂直于T形肋板(8)方向的梁和節點進行施工時，即將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與T形肋板(8)的腹板之間，并用高強螺栓擰緊出型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上側T形肋板(8)的腹板用坡口焊進行焊接。本發明在受力上，不需設置過多的連接板，構造簡單，傳力明確；同時，由于下翼緣采用高強螺栓連接，蓋板外伸長度大，通過高強螺栓與鋼梁下翼緣連接，使鋼梁負彎矩區承載能力極大地加強，同時避免了焊縫缺陷的不利影響，有效防止焊接帶來的應力集中，提供良好的抗震性能。具體而言，本發明的有益效果如下:1.加工、制作簡單，現場只需焊接一道焊縫；同時本發明是基于施工實踐經驗改造得來，通過梁端翼緣、腹板不同長度的切割，分部安裝，節點連接處H型鋼梁腹板高度小于上下外環板之間的距離，對施工安裝誤差較不敏感，受加工及施工影響較小。可明顯縮短工期，促進裝配化進程，實現了施工方便的目的。2.受力上，構造簡單，傳力明確；同時，由于下翼緣采用高強螺栓連接，蓋板外伸長度大，通過高強螺栓與鋼梁下翼緣連接，使鋼梁負彎矩區承載能力極大地加強；同時避免了焊縫缺陷的不利影響，有效防止焊接帶來的應力集中，提供良好的抗震性能。3.實施例一特別適用于異型方鋼管混凝土組合柱，這樣應用時，兩個方向的豎向肋板分別在各自肢柱上，可互不影響。同時可見，本發明不受柱子截面尺寸影響，特別適用于截面較小的鋼管混凝土組合柱。4.本發明解決了外環板節點適應性和靈活性較差的缺點，將外環板尺寸縮小，符合與外墻或者樓板的連接要求，特別適合于住宅鋼結構對空間的要求。5.加工方便，縮短了工期，受力性能強于同類節點，在各個環節降低了造價。


圖1:構件加工詳圖，(a)H型鋼梁詳圖；(b)上外環板詳圖；(C)腹板連接板詳圖；(d)下外環板詳圖；圖2:構件加工(步驟〈2>)；圖3:構件加工(步驟〈3>)；圖4:實施例一正視圖；圖5:實施例一水平截面圖；圖6:T形肋板(8)詳圖，Ca)為俯視圖，(b)為側視圖；圖7:實施例二 2-2剖面圖；圖8:實施例二 1-1剖面圖；圖9:實施例二水平截面圖。
具體實施例方式本發明提出一種矩形鋼管混凝土柱-H型鋼梁下栓上焊外肋環板連接節點及施工方法，由以下幾部分組成:矩形鋼管混凝土柱1、H型鋼梁2、豎向肋板3，上外環板4，腹板連接板5，下外環板6，高強螺栓7、T形肋板8。其中較復雜構件詳圖見圖1。若只單向有梁，則按下述方法實施:〈I〉.在工廠按照圖紙加工H型鋼梁2端部、豎向肋板3僅為一矩形鋼板，未畫出、上外環板4、腹板連接板5、下外環板6見圖1，其中腹板連接板5厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板4和下外環板6不應小于鋼梁翼緣厚度。〈2〉.將上外環板4和下外環板6在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板4、下外環板6之間用角焊縫焊接腹板連接板5，見圖2，此處需注意腹板連接板5的位置，應在下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙，空隙宜比鋼梁下翼緣厚度大至少5mm，上部預留空隙可適當減小。〈3〉.將兩側上下豎向肋板3緊貼于上外環板4、下外環板6和鋼管混凝土柱I進行焊接連接，其中豎向肋板3與鋼管混凝土柱I用角焊縫進行連接，豎向肋板3與上外環板4和下外環板6用坡口焊縫進行連接見圖3。將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝。〈4〉.現場部分:將切割加工好的H型鋼梁2的下翼緣插入腹板連接板5與下外環板6之間，并用高強螺栓擰緊，同時起初步定位作用；H型鋼梁2的腹板緊貼腹板連接板5，并用高強螺栓擰緊型鋼梁2的上翼緣與上外環板4用坡口焊進行焊接(見圖4，圖5)。若兩個方向都有梁，則豎向肋板3為T形肋板8，參見圖6-9，則〈I〉.加工H型鋼梁2端部、T形肋板8、上外環板4、腹板連接板5、下外環板6，其中腹板連接板5厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板4、下外環板6和T形肋板8的腹板厚度不應小于鋼梁翼緣厚度。〈2〉.在一個方向，將上外環板4和下外環板6在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板4、下外環板6之間用角焊縫焊接腹板連接板5，在腹板連接板5的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙。〈3〉.在另一個方向，將兩側上下T形肋板8緊貼于上外環板4、下外環板6和鋼管混凝土柱I進行焊接連接，其中T形肋板8與鋼管混凝土柱I用角焊縫進行連接，T形肋板8與上外環板4和下外環板6用坡口焊縫進行連接；將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝。〈4〉.現場部分:在對平行于T形肋板8方向的梁和節點進行施工時，將切割加工好的H型鋼梁2的下翼緣插入腹板連接板5與下外環板6之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁2的腹板緊貼腹板連接板5，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁2的上翼緣與上外環板4用坡口焊進行焊接。在對垂直于T形肋板8方向的梁和節點進行施工時，即將切割加工好的H型鋼梁2的下翼緣插入腹板連接板5與T形肋板8的腹板之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁2的腹板緊貼腹板連接板5，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁2的上翼緣與上側T形肋板8的腹板用坡口焊進行焊接。
權利要求
1.一種矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法，適用于單向有梁的情形，包括下列步驟: 〈I>.加工H型鋼梁(2)端部、豎向肋板(3)、上外環板(4)、腹板連接板(5)和下外環板(6)，其中腹板連接板(5)厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板(4)和下外環板(6)不應小于鋼梁上下翼緣厚度。
〈2〉.將上外環板(4)和下外環板(6)在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板(4 )、下外環板(6 )之間用角焊縫焊接腹板連接板(5 )，應在腹板連接板(5)的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙。
〈3〉.將兩側上下豎向肋板(3 )緊貼于上外環板(4)、下外環板(6 )和鋼管混凝土柱(I)進行焊接連接，其中豎向肋板(3)與鋼管混凝土柱(I)用角焊縫進行連接，豎向肋板(3)與上外環板(4)和下外環板(6)用坡口焊縫進行連接,將上述加工完成以后,作為一個整體在現場定位安裝。
〈4〉.現場部分:將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與下外環板(6)之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上外環板(4)用坡口焊進行焊接。
2.一種矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法，適用于兩個方向都有梁的情況，包括下列步驟: 〈I〉.加工H型鋼梁(2)端部、T形肋板(8)、上外環板(4)、腹板連接板(5)、下外環板(6)，其中腹板連接板(5)厚度不應小于鋼梁腹板厚度，上外環板(4)、下外環板(6)和T形肋板(8)的腹板厚度不應小于鋼梁翼緣厚度。
〈2〉.在一個方向，將上外環板(4)和下外環板(6)在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板(4 )、下外環板(6 )之間用角焊縫焊接腹板連接板(5 )，在腹板連接板(5)的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙。
〈3〉.在另一個方向，將兩側上下T形肋板(8)緊貼于上外環板(4)、下外環板(6)和鋼管混凝土柱(I)進行焊接連接，其中T形肋板(8)與鋼管混凝土柱(I)用角焊縫進行連接，T形肋板(8)與上外環板(4)和下外環板(6)用坡口焊縫進行連接；將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝； 〈4〉.現場部分:在對平行于T形肋板(8)方向的梁和節點進行施工時，將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與下外環板(6)之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上外環板(4)用坡口焊進行焊接。
在對垂直于T形肋板(8)方向的梁和節點進行施工時，即將切割加工好的H型鋼梁(2)的下翼緣插入腹板連接板(5)與T形肋板(8)的腹板之間，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的腹板緊貼腹板連接板(5)，并用高強螺栓擰緊；H型鋼梁(2)的上翼緣與上側T形肋板(8)的腹板用坡口焊進行焊接。
全文摘要
本發明屬于建筑結構工程技術領域，涉及一種矩形鋼管混凝土柱鋼梁下栓上焊外肋環板節點施工方法，分兩種應用場合，一種是單向有梁的情況將上外環板和下外環板在矩形鋼管混凝土柱壁相應高度處用坡口焊進行焊接，并在上外環板、下外環板之間用角焊縫焊接腹板連接板，在腹板連接板的下部預留出使鋼梁下翼緣插入的空隙；將兩側上下豎向肋板緊貼于上外環板、下外環板和鋼管混凝土柱進行焊接連接，其中豎向肋板與鋼管混凝土柱用角焊縫進行連接，豎向肋板與上外環板和下外環板用坡口焊縫進行連接，將上述加工完成以后，作為一個整體在現場定位安裝。本發明同時提供了雙向有梁的施工方法。本發明的施工方法具有受力更加合理、施工方便快捷的優點。
文檔編號E04G21/14GK103114733SQ201310050949
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者陳志華, 杜顏勝, 王小盾, 周婷 申請人:天津大學