钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法与流程

本发明属于建筑施工技术领域，尤其涉及一种钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法。

背景技术：

目前，梁柱节点主要具有以下几种连接形式：

其中一种是预制装配式混凝土结构中的梁柱节点，一般在节点区设置后浇段实现预制钢筋混凝土柱与混凝土梁的连接。该种节点虽然受力可靠，但是存在着节点核心区钢筋多、易相互冲突、操作空间狭小、吊装混凝土梁难度大、现场安装需支模和安装效率不高等问题。

另一种是预制钢筋混凝土柱与钢梁连接节点，通常在梁柱节点区采用四周全钢板围合形成的钢管节点与型钢梁进行连接。该种节点是预制柱在现场安装就位后，在柱顶安装钢管节点，通过在钢管节点内后灌混凝土与预制柱形成一个整体共同工作。该种作业方式现场安装效率低，且安装精度不易控制，通常出现与钢梁拼接不上的情况。该种钢梁-预制混凝土柱节点在正常使用情况下还需进行防腐和防火处理，且处理面积较大，全生命周期的维护成本较高。

还有一种梁柱节点连接形式是在预制混凝土柱内预埋钢骨，并在钢骨四周挑出一段钢梁与现场钢梁拼接。该种节点由于有挑出钢梁，存在工厂制作不方便、运输困难和现场安装临时支撑复杂等情况，增加了施工成本和延缓了施工的效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢结构节点、预制柱及其制作方法、柱梁的装配方法，旨在解决现有技术中的梁柱连接形式所存在的预制柱生产制作不便，不易于存放运输，柱梁安装现场操作困难，安装精度不可控以及全生命周期的维护成本较高的问题。

本发明是这样实现的，一种钢结构节点，包括位于侧面的侧板、位于顶部的顶板、若干对拉杆件以及位于底部的底板；所述顶板的侧面以及底板的侧面均延伸出连接部，所述顶板的连接部以及底板的连接部均沿各自的厚度方向开设有若干穿孔；所述顶板的连接部与所述侧板的顶部固定连接，所述底板的连接部与所述侧板的底部固定连接；所述侧板沿其厚度方向开设有若干预留孔，所述对拉杆件的两端均安装有高强螺栓套筒，相对的两块所述侧板通过所述对拉杆件连接，并且，所述高强螺栓套筒嵌置于所述预留孔内，所述高强螺栓套筒内具有与外部连通的螺纹孔；上下相邻的所述对拉杆件之间铺设有箍筋。

进一步的，所述钢结构节点还包括中间十字板，所述中间十字板包括第一纵板、第二纵板以及第三纵板，所述第二纵板、第三纵板分别垂直固定在第一纵板相对的两外侧面；所述第一纵板分别与相对的两侧板的内侧面固定连接，所述第二纵板、第三纵板分别与另一相对的两侧板的内侧面固定连接；所述中间十字板的顶面与所述顶板的底面固定连接，所述中间十字板的底面与所述底板的顶面固定连接，所述中间十字板两端部的宽度大于中间区域的宽度。

进一步的，相邻的两块侧板之间预留有间隔空间。

进一步的，所述对拉杆件为对拉螺栓。

进一步的，所述顶板的顶面和/或底板的底面设置有若干栓钉。

进一步的，所述顶板的连接部的宽度小于所述侧板的宽度；所述底板的连接部的宽度也小于所述侧板的宽度。

本发明为解决上述技术问题，还提供了一种预制柱，包括混凝土主体、钢筋笼以及上述任意一项的钢结构节点；

所述钢结构节点套设于所述钢筋笼的顶端，并嵌置于所述混凝土主体的上端部，所述高强螺栓套筒外露出所述混凝土主体的外侧面；

所述钢筋笼包括柱内箍筋以及竖向设置的钢筋，所述柱内箍筋与所述钢筋连接；所述钢筋的顶端伸出所述混凝土主体顶部错开所述顶板的区域；

所述箍筋与所述钢筋固定连接。

进一步的，所述侧板的宽度小于所述混凝土主体的宽度。

本发明为解决上述技术问题，还提供了一种预制柱的制作方法，至少包括以下步骤：

制作钢结构节点步骤：

s11、提供或制备所述的侧板、顶板、对拉杆件、高强螺栓套筒、箍筋以及底板；

s12、将四块侧板的顶部分别与顶板的各个连接部焊接，将四块侧板的底部分别与底板的各个连接部焊接，将中间十字板的侧面与侧板焊接，将中间十字板的顶面、底面分别与顶板、底板焊接；形成一个稳固的板框架；

s13、将对拉杆件放入板框架内，于对拉杆件的两端分别安装高强螺栓套筒，使对拉杆件连接于相对的两块侧板之间；其中，上下相邻的两组对拉杆件以交叉形式放置，并且，在放置完一组对拉杆件后，铺设箍筋；再以交叉的形式放置另一组对拉杆件，直至所需的对拉杆件以及箍筋安装完毕；即完成钢结构节点的制作；

绑扎钢筋笼步骤：

s21、提供或制备套筒、位于套筒内的钢筋、工装定位工具组件以及柱内箍筋；其中，所述工装定位工具组件包括靠近套筒的套筒工装定位工具以及靠近钢筋出筋端的钢筋出筋端工装定位工具；

s22、按顺序将套筒及钢筋依次穿进分别位于两端的工装定位工具组件，校验是否符合要求；

s23、将柱内箍筋按要求套在相应位置；

s24、调整套筒及钢筋，用套筒工装定位工具定位套筒及钢筋，确保套筒进出浆口方向以及钢筋长度；

s25、调整钢筋出筋，用钢筋出筋端工装定位工具定位钢筋出筋，确保钢筋出筋长度和位置；

s26、按要求绑扎柱内箍筋，完成整个钢筋笼的制作；

钢结构节点与钢筋笼装配步骤：

s31、将钢筋笼与两端的工装定位工具组件一起运输至模台；

s32、拆开钢筋出筋端工装定位工具，将钢结构节点套入已绑扎好的钢筋笼中，其中，钢筋穿过顶板以及底板上的穿孔；

s33、按要求装回钢筋出筋端工装定位工具组件，并锁紧；

s34、按要求将钢结构节点内的箍筋与柱钢筋绑扎牢固，并调整好钢节点位置；完成两者的装配操作；

模具安装步骤：

s41、安装左边模以及右边模；

s42、拆除两端的工装定位工具组件，安装两端边模，将钢结构节点与模具相互锁紧；

s43、套筒端限位固定，在固定过程中检测套筒及套筒内钢筋是否符合要求；

s44、出筋端封堵；

s45、定位并校验钢筋出筋；

s46、安装对拉件，完成模具安装；

浇筑混凝土步骤：

s51、进行混凝土浇筑、振捣、修面以及养护，制得预制柱；

辅助工具拆除步骤：

s61、待预制柱静置养护完成后，先拆除模具间的连接部件以及对拉件；

s62、拆除左边模以及右边模；

s63、拆除两端的工装定位工具组件；

s64、拆除两端边模，再拆除模具剩下的部件，完成预制柱的制作。

本发明为解决上述技术问题，还提供了一种柱梁的装配方法，所述柱为上述的预制柱，所述梁为钢梁，所述方法包括以下步骤：

s71、将预制柱运输至施工现场；

s72、在具备安装条件的楼板面，先定位划线，定位出预制柱的具体位置及定位要求；

s73、在楼板面预安装预制柱的位置定位出预制柱的安装标高，并按要求放置垫块；

s74、安装预制柱下端定位卡件或七字码，限定预制柱的边线；

s75、封堵预制柱的四边，并按要求坐浆；

s76、按要求吊装预制柱；

s77、待预制柱靠近楼板时，将预制柱下端定位卡扣与预先安装的卡扣或七字码对位，并缓慢下降，确保预制柱的底部就位；

s78、安装柱斜支撑，初步固定预制柱；

s79、微调预制柱的水平度以及垂直度，符合要求后固定预制柱；

s80、拆除安装吊挂；

s81、按要求灌浆，养护；即完成预制柱安装；

s82、按要求吊装钢梁，使钢梁端口对齐钢结构节点的侧板，然后将钢梁端口与侧板焊接；

s83、于钢梁靠近其端口的侧面上焊接中间连接角钢，将中间连接角钢与钢结构节点上的高强螺栓套筒螺纹连接；

s84、拆除安装吊钩，即完成预制柱与钢梁的装配。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的钢结构节点受力可靠，生产制作方便；具有该钢构节点的预制柱存放运输简单，现场与钢梁的安装过程简便、操作方便，现场无须支模，支撑简洁，无操作空间限制，干式施工，安装精度易于控制，后期防腐和防火处理面积小，全生命周期维护成本低，充分体现了装配式建筑的优势，提高了施工效率和施工质量，减少了浪费和建筑垃圾。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种钢结构节点的立体示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种预制柱的立体示意图；

图3是本发明实施例一提供的一种钢笼的立体示意图；

图4至图6为本发明实施例一中的钢筋笼的绑扎过程示意图；

图7至图9为本发明实施例一中的钢结构节点与钢筋笼的装配过程示意图；

图10至图14为本发明实施例一中制作预制柱的模具的安装过程示意图；

图15为本发明实施例一中的预制柱浇筑混凝土后的示意图；

图16是本发明实施例一提供的预制柱成型后拆除所有模具后的示意图；

图17是本发明实施例一提供的预制柱与钢梁装配后的立体示意图；

图18是本发明实施例二提供的一种钢结构节点的立体示意图；

图19是本发明实施例二提供的一种预制柱的立体示意图；

图20是本发明实施例二提供的预制柱与钢梁装配后的立体示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一：

请参见图1，示出了本实施例提供的一种钢结构节点10，包括位于侧面的侧板1、位于顶部的顶板2a、若干对拉杆件3、若干箍筋4、高强螺栓套筒5、中间十字板6a以及位于底部的底板2b。

本实施例的顶板2a的侧面以及底板2b的侧面均延伸出连接部，顶板2a与底板2b均呈十字形。顶板2a的连接部以及底板2b的连接部均沿各自的厚度方向开设有若干穿孔21，该预留孔21用于供钢筋笼的钢筋穿过。

顶板2a的连接部与侧板1的顶部内侧面固定连接，底板2b的连接部与侧板1的底部内侧面固定连接，从而，侧板1、顶板2a以及底板2b共同构成一个稳定的板框架。

侧板1沿其厚度方向开设有若干预留孔，对拉杆件3的两端均安装有高强螺栓套筒5，相对的两块侧板1通过对拉杆件3连接，并且，高强螺栓套筒5嵌置于预留孔内，高强螺栓套筒5内具有与外部连通的螺纹孔；上下相邻的对拉杆件3之间铺设有箍筋4。

具体的，上述中间十字板6a包括第一纵板、第二纵板以及第三纵板。第二纵板、第三纵板分别垂直固定在第一纵板相对的两外侧面；第一纵板分别与相对的两侧板的内侧面固定连接，第二纵板、第三纵板分别与另一相对的两侧板的内侧面固定连接。中间十字板6a的横截面呈十字形，中间十字板6a的顶面与顶板2a的底面固定连接，中间十字板6a的底面与底板2b的顶面固定连接，为了节省钢结构节点10内部的空间，中间十字板6a两端部的宽度大于中间区域的宽度。

相邻的两块侧板1之间预留有间隔空间，可便于箍筋4竖向放入钢结构节点10内部。

对拉杆件3为对拉螺栓，其外周缘具有条纹，可增强其与混凝土的连接强度。

顶板2a的顶面和底板2b的底面设置有若干栓钉7，使钢结构节点10与柱更好的连接成为一个稳固的整体，从面可靠地共同工作。

顶板2a的连接部的宽度小于侧板1的宽度；底板2b的连接部的宽度也小于侧板1的宽度，通过该设计，可以为钢筋笼的竖向钢筋4提供穿设的空间，能使较多的钢筋4穿出钢结构节点10的顶部。

请参见图2及图3，本实施例还提供了一种预制柱100，包括上述的钢结构节点10、混凝土主体20以及钢筋笼30。

钢结构节点10套设于钢筋笼30的顶端，并嵌置于混凝土主体20的上端部。高强螺栓套筒5外露出混凝土主体20的外侧面，从而便于与钢梁进行装配。

钢筋笼30包括柱内箍筋31、竖向设置的钢筋32以及若干套筒33，其中，钢筋32的一端嵌置于套筒33内。所述柱内箍筋31与钢筋32连接；所述钢筋32的顶端伸出混凝土主体20顶部错开顶板2a的区域，浇筑楼面板后，钢筋32的顶端能嵌入楼面板上，实现了预制柱与楼面板的连接。

箍筋4与钢筋32固定连接，从而实现了钢结构节点10与钢筋32的连接。

具本的，本实施例的侧板1的宽度小于混凝土主体20的宽度，相邻的侧板1与侧板1之间具有混凝土结构。

本实施例还提供了上述预制柱100的制作方法，包括以下步骤：

1、制作钢结构节点10步骤：

s11、提供或制备钢材质的四块侧板1、一块顶板2a、若干对拉杆件3、若干高强螺栓套筒5、若干箍筋4、一块中间十字板6a以及一块底板2b；

s12、将四块侧板1的顶部内侧面分别与顶板2a的各个连接部焊接，将四块侧板1的底部内侧面分别与底板2b的各个连接部焊接，将中间十字板6a的侧面与侧板1焊接，顶面与顶板2a焊接，底面与底板2b焊接；形成一个稳固的板框架；

s13、将对拉杆件3放入板框架内，于对拉杆件3的两端分别安装高强螺栓套筒5，使对拉杆件3连接于相对的两块侧板1之间；其中，上下相邻的两组对拉杆件3以交叉形式放置，并且，在放置完一组对拉杆件3后，将箍筋4从相邻的两块侧板1之间竖向放入板框架内部，然后铺设箍筋4；再以交叉的形式放置另一组对拉杆件3，直至所需的对拉杆件3以及箍筋4安装完毕；

s14、分别在顶板2a的顶面焊接锚固若干栓钉7，同样的，在底板2b的底面焊接锚固若干栓钉7，完成钢结构节点10的制作。

2、请参见图4至图6，绑扎钢筋笼30步骤：

s21、提供或制备套筒33、位于套筒33内的钢筋32、工装定位工具组件以及柱内箍筋31；其中，工装定位工具组件包括靠近套筒33的套筒工装定位工具41以及靠近钢筋出筋端的钢筋出筋端工装定位工具42；

s22、按顺序将套筒33及钢筋32依次穿进分别位于两端的工装定位工具组件，校验是否符合要求；

s23、将柱内箍筋31按要求套在相应位置；

s24、调整套筒33及钢筋32，用套筒工装定位工具41定位套筒33及钢筋32，确保套筒33进出浆口方向以及钢筋长度；

s25、调整钢筋32出筋，用钢筋出筋端工装定位工具42定位钢筋32出筋，确保钢筋32出筋长度和位置；

s26、按要求绑扎柱内箍筋31，完成整个钢筋笼30的制作；

3、请参见图7至图9，钢结构节点10与钢筋笼30的装配步骤：

s31、将钢筋笼30与两端的工装定位工具组件一起运输至模台200；

s32、拆开钢筋出筋端工装定位工具42，将钢结构节点10套入已绑扎好的钢筋笼30中，其中，钢筋32穿过顶板2a以及底板2b上的穿孔21；

s33、按要求装回钢筋出筋端工装定位工具42组件，并锁紧；

s34、按要求将钢结构节点10内的箍筋4与柱钢筋32绑扎牢固，并调整好钢节点10位置；完成两者的装配操作；

4、请参见图10至图14，模具的安装步骤：

s41、安装左边模201以及右边模202；

s42、拆除两端的工装定位工具组件，安装两端边模203，将钢结构节点10与模具相互锁紧；

s43、套筒33端限位固定，在固定过程中检测套筒33及套筒内钢筋32是否符合要求；

s44、出筋端封堵；

s45、定位并校验钢筋32出筋；

s46、安装对拉件204，完成模具安装；

5、请参见图15，浇筑混凝土步骤：

s51、进行混凝土浇筑、振捣、修面以及养护，制得预制柱100；

6、请参见图16，辅助工具拆除步骤：

s61、待预制柱静置养护完成后，先拆除模具间的连接部件以及对拉件；

s62、拆除左边模201以及右边模202；

s63、拆除两端的工装定位工具组件；

s64、拆除两端边模203，再拆除模具剩下的部件，完成预制柱100的制作。

请参见图17，本实施例还提供了一种柱梁的装配方法，所采用的柱为预制柱100，梁为钢梁300，具体包括以下步骤：

s71、将预制柱100运输至施工现场；因使用本钢结构节点10生产出来的预制柱100比较规整，因此堆放运输都比较简便。预制柱100的运输可与其他预制构件类似，平躺放置，按要求放置垫木，堆叠预制柱，保护并固定好，然后按标准的预制构件的运输标准运输即可；

s72、在具备安装条件的楼板面，先定位划线，定位出预制柱100的具体位置及定位要求；

s73、在楼板面预安装预制柱100的位置定位出预制柱100的安装标高，并按要求放置垫块；

s74、安装预制柱100下端定位卡件或七字码，限定预制柱100的边线；

s75、封堵预制柱100的四边，并按要求坐浆(一般中间高，四边低，需抹浆规律)，确保不漏浆；

s76、按要求吊装预制柱100；

s77、待预制柱100靠近楼板(距离为500mm左右)时，将预制柱100下端定位卡扣与预先安装的卡扣对位(或沿着七字码对位)，并缓慢下降，确保预制柱100的底部就位；

s78、安装柱斜支撑，初步固定预制柱100；

s79、微调预制柱100的水平度以及垂直度，符合要求后固定预制柱100；

s80、拆除安装吊挂；

s81、按要求灌浆，养护；即完成预制柱100的安装；

s82、按要求吊装钢梁300，使钢梁300端口对齐钢结构节点10的侧板1，然后将钢梁300端口与侧板1焊接；

s83、于钢梁300靠近其端口的侧面上焊接中间连接角钢400，将中间连接角钢400与钢结构节点10上的高强螺栓套筒5通过螺钉螺纹连接；

s84、拆除安装吊钩，即完成预制柱100与钢梁300的装配。

本实施例的钢结构节点10受力可靠，生产制作方便；具有该钢构节点10的预制柱100存放运输简单，现场与钢梁300的安装过程简便、操作方便，现场无须支模，支撑简洁，无操作空间限制，干式施工，安装精度易于控制，后期防腐和防火处理面积小，全生命周期维护成本低，充分体现了装配式建筑的优势，提高了施工效率和施工质量，减少了浪费和建筑垃圾。

实施例二：

请参见图18，本实施例提供了另一种钢结构节点10，包括位于侧面的侧板1以及位于顶部的顶板2a、若干对拉杆件3、若干箍筋4以及底板2b。

除以下提及的内容外，本实施例的钢结构节点10均与实施例一相同：

本实施例的顶板2a以及底板2b上的穿孔内嵌置有高强螺栓套筒8，高强螺栓套筒8凸出于顶板2a的平面。高强螺栓套筒8安装于竖向的对拉螺栓9的两端，顶板2a上的高强螺栓套筒8与底板2b上的高强螺栓套筒8通过竖向设置的对拉螺栓9连接。

顶板2a的连接部与侧板1的顶面固定连接，底板2b的连接部与侧板1的底面固定连接。

顶板2a的顶面上还固定连接有凸出于顶板2a平面的十字加强板6b。

同时，请参见图19及图20，本实施例还提供了一种具有本实施例的钢结构节点10的预制柱100以及相应的柱梁的装配方法。

其中，柱梁的装配方法的步骤s32中，本实施例具体为：拆开钢筋出筋端工装定位工具42，将钢结构节点10套入已绑扎好的钢筋笼30中，其中，部分钢筋32的顶端接入底板2b上的高强螺栓套筒8，而顶板2a上的高强螺栓套筒8则接入一截钢筋9。

综合而言，本发明例举的两种钢结构节点10、预制柱100以及柱梁的装配方法分别在生产制造，运输安装，施工安装这三方面有些细微的区别而已，大方向就是通过简化梁柱节点，使其生产，运输，安装更简单高效。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。