一种适用于圆形钢管混凝土柱-型钢柱转换节点结构的制作方法

1.本实用新型属于土木工程结构技术领域，具体涉及一种适用于圆形钢管混凝土柱-型钢柱转换节点结构。


背景技术：

2.随着我国现代化建设的发展，超深、超高、超大型大跨结构日益增多，为满足建筑效果和受力形式的要求，大量型钢混凝土柱及钢管混凝土柱被应用于结构设计中，钢骨柱具有强度高、定性好、延性好等特点，钢管柱具有承载力高、塑性和延性好、刚度大、施工方便等特点。
3.但在结构设计和施工过程中存在的技术难度在于：由于柱结构的形式不同，因此对两种不同形式柱连接节点处的受力及施工便捷性有较大影响。在节点设计中，既要保证结构满足“强节点，弱构件”受力需求，同时要满足结构施工中钢筋排布均匀，混凝土易于浇筑密实等要求，因此对梁柱节点处设计有了极高要求。
4.解决上述技术问题的意义在于：设计一种通过优化梁柱节点处结构，使得节点处受力简单，从而降低施工难度，保证浇筑质量的上部钢骨柱与下部钢管柱的转换节点构造，具有重要的显示意义。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本实用新型提供了一种适用于圆形钢管混凝土柱-型钢柱转换节点结构，具体为应用于上部型钢混凝土柱与下部圆形钢管混凝土柱的转换节点结构，针对上层为钢骨柱、下层为钢管柱的结构形式，通过对节点形式的局部优化，达到优化施工工序，降低施工难度，节约工程造价的目的。
6.本实用新型为解决这一问题所采取的技术方案是：
7.一种适用于圆形钢管混凝土柱-型钢柱转换节点结构，包括钢管混凝土柱和钢骨柱，所述钢管混凝土柱包括中间开设有圆形浇筑孔的钢管柱；
8.所述钢管柱向上提高至板顶以上并且待所述钢管柱内混凝土浇筑至梁顶标高后从钢管柱顶部插入钢骨柱；
9.所述钢管柱内、外侧分别设有内加强环结构、外环板结构，所述钢管柱内还设有用于减少钢管柱内集中应力的加劲肋结构，所述加劲肋结构位于钢骨柱之下；
10.所述转换节点结构外侧沿水平方向焊接设有结构梁组件。
11.优选的，所述内加强环结构包括：
12.第一内加强环，其数量为若干个，所述第一内加强环为圆环结构，所述第一内加强环沿钢管柱的圆周方向焊接固定在钢管柱内壁上；
13.第二内加强环，其数量为若干个，所述第二内加强环为中间开设有圆形浇筑孔的环柱形结构，所述第二内加强环沿钢管柱的圆周方向焊接固定在钢管柱内壁上。
14.进一步优选的，所述钢管柱从上至下分为上部钢管柱、中部钢管柱和下部钢管柱，
所述第一内加强环固定在上部钢管柱、下部钢管柱内，所述上部钢管柱内还设有若干个沿其轴向延伸的上部柱钢筋，所有所述上部柱钢筋沿第一内加强环的圆周方向间隔焊接固定在第一内加强环的内壁上，所述第二内加强环固定在中部钢管柱内。
15.进一步优选的，所述加劲肋结构包括：
16.第一加劲肋，其数量为若干个，所述第一加劲肋固定在最上方的第二内加强环的上端，所有所述第一加劲肋沿钢管柱的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱的内壁上；
17.第二加劲肋，其数量为若干个，所述第二加劲肋固定在上下相邻的第二内加强环之间，所有所述第二加劲肋沿钢管柱的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱的内壁上。
18.进一步优选的，所述结构梁组件与钢管混凝土柱采用设置型钢牛腿的方式连接。
19.进一步优选的，所述结构梁组件包括呈十字形排布的梁型钢和有序搭接在梁型钢周围的钢筋。
20.进一步优选的，所述第一加劲肋为直角梯形板结构，所述第一加劲肋的斜边朝向钢管柱以内的斜上方，所述第一加劲肋、第二加劲肋与梁型钢腹板对齐。
21.进一步优选的，所述外环板结构包括焊接在钢管柱外壁上用于焊接固定梁型钢的第一外环板和焊接在钢管柱外壁上用于焊接固定钢筋的第二外环板，所述第一外环板、第二外环板均为环柱形结构。
22.进一步优选的，所述梁型钢翼缘连接第一外环板，所述第二内加强环与梁型钢翼缘对齐。
23.进一步优选的，所述钢骨柱由若干个以相交边为中心环形阵列式排布的t型型钢柱组成。
24.本实用新型具有的优点和积极效果是：
25.1.本实用新型适用于上部为型钢混凝土柱、下部为钢管混凝土柱交界处节点形式，节点受力清晰合理，施工简便，下部节点钢构件施工完成后，后续梁柱钢筋可做到可靠、便捷连接，同时将两种形式柱交点上移，可以有效避免柱交界处钢结构间距过密引起混凝土浇筑流动性差对节点质量的影响。
26.2.本实用新型的节点处受力简单，分界清晰，可根据柱截面形式分开浇筑，降低施工难度，保证浇筑质量。
27.3.本实用新型通过增设内加强环结构，在保证受力满足要求的前提下，取消钢管柱内栓钉，为施工提供足够空间，降低施工难度。
28.4.本实用新型通过增加加劲肋结构，使钢管柱内应力得到有效传递，减少了因集中应力对结构柱的影响。
29.5.本实用新型通过增加外环板结构，将钢筋同环板焊接，取消钢筋穿孔或在钢管柱钢管壁处，在保证梁柱节点可靠连接的同时，减少穿孔或在钢管柱上焊接钢筋接驳器对钢管柱的损伤。通过环板焊接短钢筋并预留钢筋接驳器，为后续节点处钢筋搭接提供便利条件。
30.6.本实用新型中，转换节点结构外侧沿水平方向焊接设有结构梁组件，梁柱节点处采用型钢牛腿同钢筋共同承担梁端弯矩及剪力，通过采用大直径箍筋，减少箍筋肢数，优化了型钢牛腿开孔数量。
附图说明
31.以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
32.图1是钢牛腿平面布置图；
33.图2是图1中沿a-a面的立面图；
34.图3是图1中沿b-b面的立面图；
35.图4是图2中钢管柱与型钢交接处沿a1-a1面的平面布置图；
36.图5是图2中沿a2-a2面的平面布置图；
37.图6是图2中钢管柱沿a2-a2面的平面布置图
38.图7是第一加劲肋的结构示意图；
39.图8是图2中沿a3-a3面的平面布置图；
40.图9是图2中钢管柱沿a3-a3面的平面布置图；
41.图10是钢管柱与内加强环的平面布置图；
42.图11是图8沿c3-c3面梁端加腋处断面布置图；
43.图12是图8沿c4-c4面梁断面布置图；
44.图13是梁型钢的大样图。
45.图中：1-钢骨柱；2-钢管柱；3-第一内加强环；4-第二内加强环；5-上部柱钢筋；6-第一加劲肋；7-第二加劲肋；8-梁型钢；9-钢筋；10-第一外环板；11-第二外环板。
具体实施方式
46.首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本实用新型的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本实用新型形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本实用新型的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
47.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。下面就结合图1-图5来具体说明本实用新型。
48.实施例1：
49.一种适用于圆形钢管混凝土柱-型钢柱转换节点结构，包括钢管混凝土柱和钢骨柱1，所述钢管混凝土柱包括中间开设有圆形浇筑孔的钢管柱2，内灌c55自密实不收缩混凝土；所述钢管柱2向上提高至板顶以上并且待所述钢管柱2内混凝土浇筑至梁顶标高后从钢管柱2顶部插入钢骨柱1；所述钢管柱2内、外侧分别设有内加强环结构、外环板结构，所述钢
管柱2内还设有用于减少钢管柱内集中应力的加劲肋结构，所述加劲肋结构位于钢骨柱1之下；所述转换节点结构外侧沿水平方向焊接设有结构梁组件。
50.本实施例中，该转换节点结构主要适用于上部为型钢混凝土柱、下部为钢管混凝土柱交界处节点形式。具体施工时：在施工前，钢管柱2、钢骨柱1及钢牛腿应在工厂制作完成，栓钉及内加强环结构也应在工厂同钢管柱连接完成；在施工节点时，应先在进行钢管柱2施工，下部节点施工完成后进行型钢柱1定位插入，即，将下部的钢管柱2向上提高至板顶以上，伸长长度满足钢骨柱1插入深度要求，待钢管柱2内混凝土浇筑至梁顶标高后将钢骨柱1插至钢管柱2中，待钢管柱内混凝土浇筑至梁顶标高后再行插入钢骨柱可以保证浇筑质量；在节点实施完成之后，结构梁组件与钢管混凝土柱采用设置钢牛腿的方式连接。
51.本转换节点结构具有如下技术特点：
52.1、钢管柱内侧设有内加强环结构，通过取消钢管柱内栓钉，在钢管柱内增设内加强环(直径28@500mm)与钢管柱内壁可靠焊接，增加钢管柱同混凝土握裹力。
53.2、钢管柱外侧设有外环板结构，通过增加外环板，将钢筋同外环板焊接，取消钢筋穿孔或在钢管柱钢管壁处，在保证梁柱节点可靠连接的同时，减少穿孔或在钢管柱上焊接钢筋接驳器对钢管柱的损伤。通过外环板焊接短钢筋并预留钢筋接驳器，为后续节点处钢筋搭接提供便利条件。
54.3、钢管柱内设有用于减少钢管柱内集中应力的加劲肋结构，所述加劲肋结构位于钢骨柱之下，以本实施例为例，通过在钢骨柱下增加8块加劲肋，加劲肋位置与梁型钢腹板对齐，减少集中应力对结构柱的影响。
55.4、转换节点结构外侧沿水平方向焊接设有结构梁组件，梁柱节点处采用型钢牛腿同钢筋共同承担梁端弯矩及剪力，通过采用大直径箍筋，减少箍筋肢数，优化了型钢牛腿开孔数量。
56.本转换节点结构具有如下技术效果：
57.1、节点处受力简单，分界清晰，可根据柱截面形式分开浇筑，降低施工难度，保证浇筑质量。
58.2、通过增设内加强环结构，在保证受力满足要求的前提下，取消钢管柱内栓钉，为施工提供足够空间，降低施工难度。
59.3、通过增加加劲肋结构，使钢管柱内应力得到有效传递，减少了因集中应力对结构柱的影响。
60.4、通过增加外环板结构，将钢筋同环板焊接，取消钢筋穿孔或在钢管柱钢管壁处，在保证梁柱节点可靠连接的同时，减少穿孔或在钢管柱上焊接钢筋接驳器对钢管柱的损伤。通过环板焊接短钢筋并预留钢筋接驳器，为后续节点处钢筋搭接提供便利条件。
61.5、钢管柱及钢骨柱分开后，避免因节点交叉引起的混凝土浇筑流动性及质量缺陷等问题。
62.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述内加强环结构包括：
63.第一内加强环3，其数量为若干个，所述第一内加强环3为圆环结构，所述第一内加强环3沿钢管柱2的圆周方向焊接固定在钢管柱2内壁上；
64.第二内加强环4，其数量为若干个，所述第二内加强环4为中间开设有圆形浇筑孔的环柱形结构，所述第二内加强环4沿钢管柱2的圆周方向焊接固定在钢管柱2内壁上。
65.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述钢管柱2从上至下分为上部钢管柱、中部钢管柱和下部钢管柱，所述第一内加强环3固定在上部钢管柱、下部钢管柱内，所述上部钢管柱内还设有若干个沿其轴向延伸的上部柱钢筋5，所有所述上部柱钢筋5沿第一内加强环3的圆周方向间隔焊接固定在第一内加强环3的内壁上，所述第二内加强环4固定在中部钢管柱内。
66.以本实施例为例，在钢管柱2的上部钢管柱、下部钢管柱内分别焊接有三道第一内加强环3，第一内加强环3为圆环结构，第一内加强环3沿钢管柱2的圆周方向焊接固定在钢管柱2内壁上，且各个第一内加强环3之间间隔一定距离；在钢管柱2的中部钢管柱内焊接有两道第二内加强环4，第二内加强环4为中间开设有圆形浇筑孔的环柱形结构，第二内加强环4沿钢管柱2的圆周方向焊接固定在钢管柱2内壁上，两个第二内加强环4之间间隔一定距离并且与梁型钢翼缘对齐。通过增设内加强环结构，在保证受力满足要求的前提下，取消钢管柱内栓钉，为施工提供足够空间，降低施工难度。
67.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述加劲肋结构包括：
68.第一加劲肋6，其数量为若干个，所述第一加劲肋6固定在最上方的第二内加强环4的上端，所有所述第一加劲肋6沿钢管柱的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱的内壁上；
69.第二加劲肋7，其数量为若干个，所述第二加劲肋7固定在上下相邻的第二内加强环4之间，所有所述第二加劲肋7沿钢管柱2的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱2的内壁上。
70.以本实施例为例，在钢骨柱1下增加8块第一加劲肋6，8块第一加劲肋6固定在最上方的第二内加强环4的上端，所有第一加劲肋6沿钢管柱的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱的内壁上，且第一加劲肋6位置与梁型钢腹板对齐，有助于减少集中应力对结构柱的影响；在上下相邻的第二内加强环4之间增加四块第二加劲肋7，所有第二加劲肋7沿钢管柱2的圆周方向间隔焊接固定在钢管柱2的内壁上，第二加劲肋7位置与梁型钢腹板对齐。通过增加加劲肋结构，使钢管柱内应力得到有效传递，减少了因集中应力对结构柱的影响。
71.实施例2：
72.所述结构梁组件与钢管混凝土柱采用设置型钢牛腿的方式连接，梁柱节点处采用型钢牛腿同钢筋共同承担梁端弯矩及剪力，通过采用大直径箍筋，减少箍筋肢数，优化了型钢牛腿开孔数量。
73.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述结构梁组件包括呈十字形排布的梁型钢8和有序搭接在梁型钢8周围的钢筋9。
74.更进一步的，还可在本实施例中考虑，增大钢筋9直径，优化打孔布置。通过增大钢筋直径，优化打孔布置，达到减少型钢牛腿开孔数量，降低开孔对型钢牛腿受力影响。
75.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述第一加劲肋6为直角梯形板结构，所述第一加劲肋6的斜边朝向钢管柱2以内的斜上方，所述第一加劲肋6、第二加劲肋7与梁型钢腹板对齐，使钢管柱内应力得到有效传递，减少了因集中应力对结构柱的影响。
76.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述外环板结构包括焊接在钢管柱2外壁上用于焊接固定梁型钢8的第一外环板10和焊接在钢管柱2外壁上用于焊接固定钢筋9的第二外环板11，所述第一外环板10、第二外环板11均为环柱形结构。
77.以本实施例为例，在钢管柱2外增加两道第一外环板10和两道第二外环板11，通过增加外环板，外环板厚度满足受力需求，同时保证断开钢筋同预留外环板焊接，第一排钢筋
(内侧6根)现场与第二外环板双面焊接，第二排预留短钢筋(内侧6根短钢筋)在工厂内与第二外环板双面焊接，焊缝长度满足5d，然后与第二外环板一起焊接至钢管柱外壁，通过将钢筋同环板焊接，取消钢筋穿孔或在钢管柱钢管壁处，在保证梁柱节点可靠连接的同时，减少穿孔或在钢管柱上焊接钢筋接驳器对钢管柱的损伤。通过环板焊接短钢筋并预留钢筋接驳器(第二排内侧6根钢筋接驳器)，现场钢筋与短钢筋接驳器连接，为后续节点处钢筋搭接提供便利条件。
78.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述梁型钢翼缘连接第一外环板10，所述第二内加强环4与梁型钢8翼缘对齐，即第二内加强环4和第一外环板10数量相同并内外相对。
79.更进一步的，还可在本实施例中考虑，所述钢骨柱(型钢)1由若干个以相交边为中心环形阵列式排布的t型型钢柱组成，如图4所示，钢骨柱由4个以相交边为中心环形阵列式排布的t型型钢柱组成，强度大。
80.本转换节点结构的施工方式为：
81.1、施工前，钢管柱、钢骨柱及钢牛腿应在工厂制作完成，栓钉及内加强环也应在工厂同钢管柱连接完成。
82.2、施工节点时，应先在进行钢管柱施工，下部节点施工完成后进行型钢柱定位插入。
83.3、本节点结构实施完成之后，结构梁与钢管混凝土柱采用设置钢牛腿的方式连接；钢管混凝土柱及牛腿节点焊缝均为全熔透一级焊缝，焊接完后应采取消除残余应力的措施；钢牛腿(拼接缝以内部分)应与钢管混凝土柱应在工厂完成连接，钢牛腿(拼接缝以外部分)在现场焊接，应保证焊接质量不低于工厂焊接质量。接驳器及接驳器与钢板的焊接应满足疲劳性能的要求；所有焊接节点的承载力不应低于焊接构件。
84.3、梁钢筋采用每排部分两侧钢筋绕过钢管柱、内侧与连接环板焊接的方式连接；梁上、下各排钢筋，钢筋根数不足一排时，先布置两侧部分钢筋(绕过钢管柱)，再布置中间钢筋(与连接环板焊接)。梁端箍筋加密区长度为型钢牛腿范围全长及牛腿范围外两倍梁高(一级抗震等级)；梁变截面位置、型钢牛腿截断位置均附加三根箍筋(仅外侧矩形箍)。水平拉筋应穿过型钢腹板，在工厂打孔。
85.4、在钢管混凝土柱外侧与结构梁、板、环梁混凝土连接面均需布置栓钉，在钢管混凝土柱内侧与混凝土连接面均需布置抗剪钢筋环；钢筋环与钢管内壁焊接。外伸牛腿与混凝土连接面均需布置栓钉。加工时，结构梁、板、环梁钢筋应进行放样，栓钉与钢筋冲突处，应适当调整栓钉间距；栓钉必须由工厂制作完成，严禁现场施焊。
86.5、钢管混凝土柱、钢牛腿留孔均应在工厂进行打孔，不得现场打孔。
87.本技术方案主要适用于上部为型钢混凝土柱、下部为钢管混凝土柱交界处节点形式，节点受力清晰合理，施工简便，下部节点钢构件施工完成后，后续梁柱钢筋可做到可靠、便捷连接，同时将两种形式柱交点上移，可以有效避免柱交界处钢结构间距过密引起混凝土浇筑流动性差对节点质量的影响。
88.以上实施例对本实用新型进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。