一种H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点及制作方法与流程

本发明属于建筑工程领域，具体涉及建筑结构技术，尤其涉及H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点及制作方法。

背景技术：

随着建筑结构的发展，钢-混凝土组合结构的研究和应用得到迅速展开，钢管混凝土柱结构是在钢管中填充混凝土构成的，钢管的存在能够约束核心混凝土，防止核心混凝土在受力过程中过早开裂；核心混凝土的存在能够防止钢管的过早屈曲，二者协同作用能够充分发挥钢材受拉性能高和核心混凝土受压性能好的优点，因此具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、经济效益显著和施工环保等许多优点。

矩形钢管混凝土柱既有塑性变形能力强、延性好、抗震性能优良等特性，而且更具有抗弯刚度大、节点连接方便的优点。矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系，因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，在高层及超高层建筑中具有很好的应用前景，现已受到国内外工程领域的普遍重视。

在矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系中，H型钢梁与矩形钢管混凝土柱形成的框架体系应用普遍。H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点，根据连接节点的布置，主要分为：内隔板式，外环板式节点以及隔板贯通式连接节点三大类。其中，内隔板式节点是将节点的传力内隔板构件设在矩形钢管内部，加劲板尺寸较小，钢管柱外侧没有加劲板，方便幕墙安装，适用于大尺寸框架柱，且用钢量较外环节点有一定程度减小。H型钢梁的内力通过内隔板传递给钢管混凝土框架柱，上、下翼缘主要传递弯矩，腹板主要传递剪力。钢梁翼缘传来的拉力作用主要由内隔板承担，钢梁翼缘传来的压力主要由钢管内部的核心混凝土承担，受力形式合理，是普遍采用的一种节点形式。

由于矩形钢管对核心混凝土的约束作用不如圆钢管显著，且内部核心混凝土受到的约束不均匀，因此矩形钢管混凝土柱对浇筑核心混凝土质量要求较高。而由于受管柱边长的限制，现有的中部开孔的内隔板式连接节点，使得核心混凝土浇筑困难、振捣不方便，对核心混凝土浇筑的密实性及对核心混凝土的约束均造成较大影响，从而影响矩形钢管混凝土柱的整体受力性能。

现有的内隔板式矩形钢管混凝土柱的制作方法，内隔板通常采用“熔化嘴电渣焊”方法与矩形钢管柱连接，施工复杂而且成本较高。

因此工程实践中需要提供一种施工便捷、能有效提高矩形钢管柱内核心混凝土浇筑密实度且综合成本低的内隔板连接节点，能大大提高H型钢梁与矩形钢管混凝土柱组成的框架结构的受力性能和整体性。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有H型钢梁与矩形钢管混凝土柱内隔板式节点技术的不足，在内隔板式节点的基础上，提供一种施工方便、承载性能高的连接节点以及制作方法。

本发明的技术方案如下：

一种H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点，包括矩形钢管混凝土柱、H型钢梁和连接传力部件，所述连接传力部件包括上网格式内隔板、下网格式内隔板及腹板连接板。在所述的矩形钢管混凝土柱的内壁分别焊接有上、下分布的上、下网格式内隔板，所述的上、下网格式内隔板相互平行。在所述的矩形钢管混凝土柱外壁连接有H型钢梁：所述的竖向连接板位于H型钢梁的腹板位置上，与矩形钢管混凝土柱外壁焊接，且通过螺栓与H型钢梁腹板连接；所述的H型钢梁的上、下翼缘分别与矩形钢管混凝土柱外壁焊接；确保上网格式内隔板与H型钢梁的上翼缘在同一水平位置、下网格式内隔板与H型钢梁的下翼缘在同一水平位置，实现力的可靠传递。

优先的，所述的上、下网格式内隔板的网格形式多样，含有多个镂空的网格，可以根据矩形钢管混凝土柱的截面大小以及框架节点的传力情况进行设计，通过镂空的网格浇筑核心混凝土，可以显著提高核心混凝土浇筑的密实度，提高矩形钢管对核心混凝土的约束效应；上、下网格式内隔板与核心混凝土材料相互填充嵌固、共同工作，可以增强矩形钢管混凝土柱和节点的整体受力性能。

优先的，所述的上网格式内隔板的厚度大于H型钢梁的上翼缘板的厚度，下网格式内隔板厚度大于H型钢梁的下翼缘板的厚度。

优先的，所述的矩形钢管混凝土柱包括四个矩形钢板壁焊接在一起形成的矩形结构，在所述的矩形结构内浇筑核心混凝土，可以大大提高核心混凝土浇筑的密实性，保证矩形钢管与核心混凝土的共同工作，从而确保矩形钢管混凝土柱的整体受力性能。节点位置的上、下网格式内隔板与核心混凝土材料相互填充嵌固、共同工作，两种组合材料的性能相互补充、充分发挥，整个连接节点传力明确、连接可靠。

优先的，上、下网格式内隔板的外形平面尺寸应与矩形钢管内径尺寸相匹配，便于与矩形钢管结构进行可靠连接。

优选的，所述的H型钢梁可以根据建筑结构设计的位置，安装在矩形钢管混凝土柱的外侧，形式多样，连接方便且传力明确。

所述的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点的制作方法，如下：

步骤1制作上、下网格式内隔板；

步骤2依次焊接矩形钢管柱的其中三面钢板壁；

步骤3在两个H型钢梁的下翼缘的水平位置处，将下网格式内隔板与矩形钢管的三个钢板壁焊接；

步骤4在两个H型钢梁的上翼缘的水平位置处，将上网格式内隔板与矩形钢管的三个钢板壁焊接；

步骤5预先在矩形钢管的第四块钢板壁上对应于上网格式内隔板及下网格式内隔板的杆件集中位置处，分段开设洞槽；

步骤6矩形钢管的第四块钢板壁确认对位后，其分别与和其相邻的两个壁板焊接；在洞槽处，进行缝焊缝的施工，分别将上网格式内隔板与矩形钢管的第四块钢板壁以及下网格式内隔板与矩形钢管的壁板第四块钢板壁连接，从而形成矩形钢管柱与上、下网格内隔板的整体节点；

步骤7通过上、下网格式内隔板向矩形钢管内浇筑核心混凝土，并通过镂空的网格孔将核心混凝土振捣密实，提高了现场施工效率，更容易制作形成整体承载可靠的矩形钢管混凝土柱组合构件；

步骤8在矩形钢管混凝土柱外壁连接H型钢梁：竖向连接板位于H型钢梁的腹板位置上，与矩形钢管混凝土柱外壁焊接且通过螺栓与H型钢梁腹板连接；H型钢梁的上、下翼缘分别与矩形钢管混凝土柱外壁焊接连接。

进一步的，所述的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点的制作方法中，所述的上、下网格式内隔板的制作方法如下：

第一种方法：经过规则网格式的设计后，在轧制钢板上切割加工而成。

第二种方法：经过规则网格式的设计后，由条状钢板或者钢筋焊接而成。

进一步的，所述的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点的制作方法，所述的步骤3、4可以调换。

进一步的，所述的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点的制作方法，所述的步骤5可以放在步骤1完成。

进一步的，步骤2中矩形钢管柱的四个面钢板壁之间、以及步骤3、4中上、下网格式内隔板与钢板壁之间均采用全熔透坡口对接焊缝；在步骤6中所述的洞槽处进行缝焊缝的施工。此焊接方法容易实施且成本较低。

本发明所述H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点，其有益效果如下：

1.上、下网格式内隔板的网格形式的设计并不拘泥于一种形式，可以根据矩形钢管混凝土柱的截面大小以及框架节点的传力情况进行设计，形式多样；上、下网格式内隔板的加工制作，均可由工厂批量生产，生产效率高、质量可靠；

2.矩形钢管混凝土柱及上、下网格式内隔板的焊接，采用合理的施工顺序焊接，均可以在工厂焊接完成，施工质量可靠；

3.矩形钢管混凝土柱及上、下网格式内隔板的焊接，均采用全熔透坡口对接焊缝以及缝焊缝，减少了施工复杂、成本高的熔嘴电渣焊的使用，进一步优化了焊接施工方法；

4.本发明的连接节点，网格式的内隔板更有利于矩形钢管内混凝土的浇注，显著提高核心混凝土浇筑的密实度，提高了矩形钢管对核心混凝土的约束效应，增强了矩形钢管混凝土柱的整体受力性能；

5.本发明的连接节点，节点位置的上、下网格式内隔板与核心混凝土材料相互填充嵌固、共同工作：钢梁翼缘传来的拉力作用主要由网格式内隔板承担，钢梁翼缘传来的压力主要由钢管内部的核心混凝土承担；核心混凝土填充嵌固在网格式内隔板的网格孔内，既提高了核心混凝土的受压性能，也给网格式内隔板提供了一定的刚度，同时也保证了节点区域矩形钢管壁板的局部稳定性，两种组合材料的性能相互补充、充分发挥，整个连接节点传力明确、连接可靠、整体性能良好；

6.本发明的连接节点，网格式内隔板更有利于矩形钢管内混凝土的浇注施工，振捣方便，节省了人力，提高了现场施工效率；且网格式内隔板的用钢量较现有内隔板有所降低，进一步优化了工程的综合造价。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的切割网格式内隔板平面示意图；

图2是本发明的焊接网格式内隔板平面示意图；

图3是网格式内隔板立体示意图；

图4是本发明的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱连接节点的平面示意图；

图5是图4的A-A剖面示意图；

图6是网格式内隔板与矩形钢管的连接制作方法示意图；

图7是网格式内隔板的H型钢梁与矩形钢管混凝土柱节点立体示意图；

图中：1.为矩形钢管，1a、1b、1c、1d为四面钢壁板，2.为H型钢梁，3.为上网格式内隔板，4.为下网格式内隔板，5.为网格孔，6.为核心混凝土，7.腹板连接板，8.为高强螺栓，9.为在矩形钢管壁板上预先开设的洞槽，10.为缝焊缝，11.为网格式内隔板的外框，12.为网格式内隔板的纵向主肋，13.为网格式内隔板的横向次肋，14.为网格式内隔板的斜撑杆,21全熔透坡口对接焊缝，22全熔透坡口对接焊缝,23全熔透坡口对接焊缝,24全熔透坡口对接焊缝，25全熔透坡口对接焊缝，

具体实施方式

结合实施例附图，对本发明进行详细说明：

如图1～图7所示，一种H型钢梁与矩形钢管混凝土柱的连接节点，由矩形钢管混凝土柱、H型钢梁和连接传力部件组成。

所述矩形钢管混凝土柱是在矩形钢管1内浇筑核心混凝土6，其中矩形钢管1由1a，1b，1c及1d四块壁板按一定焊接顺序连接而成。

在所述的矩形钢管混凝土柱的内壁焊接有上、下分布的上、下网格式内隔板，上、下网格式内隔板相互平行；在矩形钢管混凝土柱外壁处连接H型钢梁2：竖向连接板7位于H型钢梁2的腹板位置上，与矩形钢管混凝土柱外壁焊接且通过螺栓与H型钢梁2的腹板连接；H型钢梁2的上、下翼缘分别与矩形钢管混凝土柱外壁焊接连接；上网格式内隔板3与H型钢梁2的上翼缘在同一水平位置、下网格式内隔板4与H型钢梁2的下翼缘在同一水平位置。

所述连接传力部件包括上网格式内隔板3、下网格式内隔板4及腹板连接板7。上、下网格式内隔板的网格形式多样，可以根据矩形钢管混凝土柱的截面大小以及框架节点的传力情况进行设计，并由工厂加工制作。

如图1所示，上网格式内隔板3、下网格式内隔板4的制作方法一：经规则网格设计后，在轧制钢板上切割加工而成，由工厂批量生产。

如图2所示，上网格式内隔板3、下网格式内隔板4的制作方法二：经规则网格设计后，由条状钢板或者钢筋焊接而成，由外框11、纵向主肋12、横向次肋13及斜撑杆14共同组成，采用全熔透坡口对接焊缝焊接，由工厂批量生产。

如图3～图7所示，网格式内隔板的外形平面尺寸应与矩形钢管1内径尺寸相匹配。优选地，上网格式内隔板3的厚度大于H型钢梁2的上翼缘板的厚度，下网格式内隔板4厚度大于H型钢梁2的下翼缘板的厚度。

如图4～图7所示，制作成型后的上网格式内隔板3、下网格式内隔板4分别焊接在矩形钢管1的内壁，且上网格式内隔板3位于H型钢梁2上翼缘水平位置处、下网格式内隔板4位于H型钢梁2下翼缘水平位置处。

如图4～图7所示，组成矩形钢管1的壁板1a，1b，1c及1d，与上网格式内隔板3、下网格式内隔板4的合理焊接顺序为：

1.矩形钢管1的壁板1a与1b，及壁板1b与板1c，分别采用全熔透坡口对接焊缝21焊接；

2.在H型钢梁2的下翼缘的水平位置处，采用全熔透坡口对接焊缝22将下网格式内隔板4与矩形钢管1的壁板1a、1b及1c焊接；

3.在H型钢梁2的上翼缘的水平位置处，采用全熔透坡口对接焊缝23将上网格式内隔板3与矩形钢管1的壁板1a、1b及1c焊接；

4.如图6所示，预先在矩形钢管1的壁板1d、对应于上网格式内隔板3及下网格式内隔板4的杆件集中位置处，分段开设洞槽9；

5.如图6所示，矩形钢管1的壁板1d确认对位后，分别与壁板1a和1c采用全熔透坡口对接焊缝21焊接；

6.如图7所示，在洞槽9处，进行缝焊缝10的施工，分别将上网格式内隔板3与矩形钢管1的壁板1d以及下网格式内隔板4与矩形钢管1的壁板1d连接，从而形成矩形钢管柱与上、下网格内隔板的整体节点。

如图4～图5所示，所述腹板连接板7，采用全熔透坡口对接焊缝24焊接在矩形钢管1的外壁，且处于H型钢梁2的腹板连接位置上，通过高强螺栓8使H型钢梁2腹板与竖向连接板7连接在一起；H型钢梁2的上、下翼缘采用全熔透坡口对接焊缝25焊接于矩形钢管1的外壁。

如图4～图7所示，矩形钢管1内浇筑核心混凝土6时，通过上网格式内隔板3及下网格式内隔板4中的网格孔5，核心混凝土6在矩形钢管1内浇筑均匀、与矩形钢管壁板贴合紧密，核心混凝土6的密实度显著提高，大大改善了矩形钢管1对核心混凝土6的约束，增强了矩形钢管混凝土柱的整体受力性能。

如图4、图5和图7所示，矩形钢管混凝土柱浇筑完成后，节点处上网格式内隔板3、下网格式内隔板4之间以及网格孔5的内部，浇筑填充了核心混凝土6。H型钢梁2的上、下翼缘传来的拉力作用主要由上、下网格式内隔板3、4承担，H型钢梁翼缘传来的压力主要由核心混凝土6承担。此连接形式既提高了核心混凝土6的受压性能，而核心混凝土6也给上、下网格式内隔板3、4提供了一定的刚度，同时也保证了节点区域矩形钢管1壁板的局部稳定性，两种组合材料的性能相互补充、充分发挥，整个连接节点传力明确、连接可靠、整体性能良好。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。