一种侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构

1.本发明涉及建筑领域，具体涉及一种侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构。


背景技术：

2.传统建筑结构采用异形柱能够避免柱凸出墙体，能够节约空间，在工程中应用非常广泛，其典型的截面形式有l、t和十字形截面；但是目前应用较多的钢筋混凝土异形柱承载力不足，抗震性能和延性较差，且施工复杂，因此可以采用钢管混凝土异形柱，以往的研究结果表明，钢管混凝土异形柱具有良好的受力性能。
3.柱与梁连接节点是结构关键部位，连接是否可靠直接影响结构安全。目前，已有很多钢管混凝土柱与钢梁或钢筋混凝土梁的连接节点，对于钢管混凝土异形柱，目前主要是和钢梁进行连接。钢筋混凝土梁是结构重要构件，其刚度、稳定性和耐火性能优于钢梁，钢管混凝土异形柱和钢筋混凝土梁连接目前还尚未有很好的连接方法，如果采用传统钢管混凝土柱-混凝土梁一致的钢筋环绕式节点，钢筋难以环绕且传力不可靠；如果采用穿筋方式，必然削弱钢管截面，影响节点受力，因此必须寻求钢管混凝土异形柱与钢筋混凝土梁的有效连接方式。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种承载力高、抗震性能好、传力可靠、端部约束效果好、防止侧板屈曲、塑性铰外移、符合强节点弱构件设计理念的侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
6.一种侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构，包括钢管混凝土异形柱、钢筋混凝土梁，所述钢管混凝土异形柱由钢管和柱混凝土组成，所述柱混凝土填充至钢管的内部，所述钢筋混凝土梁由梁纵筋、梁箍筋、梁混凝土组成，所述梁纵筋沿着梁截面方向布置复数根，所述梁箍筋沿梁跨度方向间隔布置，将梁纵筋包围形成钢筋笼，所述梁混凝土填充钢筋笼，并将梁纵筋和梁箍筋包裹，所述钢筋混凝土梁的宽度与钢管混凝土异形柱的肢宽度一致；所述钢管混凝土异形柱与钢筋混凝土梁之间设置有钢牛腿，所述钢牛腿包括两个翼缘及连接于两翼缘间的腹板，所述腹板与翼缘相垂直，所述钢牛腿的宽度和钢管混凝土异形柱的肢宽度一致，所述钢牛腿的一端固定于钢管的柱肢上，所述钢筋混凝土梁的梁纵筋端部固定于翼缘上；
7.所述钢管柱肢的两侧分别设置有侧板，所述侧板的一端固定于钢管的侧壁上，所述侧板的另一端与翼缘固定连接；
8.所述梁混凝土还填满侧板与钢牛腿形成的空腔，并将钢牛腿和端部梁纵筋包裹。
9.进一步的，所述钢管由若干钢板或冷弯钢板焊接而成。
10.进一步的，所述钢筋混凝土梁的梁纵筋端部和翼缘焊接固定，或通过钢筋螺纹套
筒固定连接，钢筋螺纹套筒固定于翼缘上。
11.进一步的，所述侧板的高度大于钢牛腿的高度。
12.进一步的，所述钢管混凝土异形柱的钢管内部设置纵向加劲肋；或形成多腔体；或设置约束拉杆；或由若干个方矩形钢管通过单板连接件焊接形成整体，并在单板连接件垂直方向设置复数个单板连接件横肋；或者由若干个方矩形钢管通过双板连接件焊接形成整体。
13.进一步的，所述双板连接件之间可填充或不填充柱混凝土。
14.进一步的，所述侧板朝向钢牛腿的一侧设置加强部件；所述加强部件采用横向加劲形式、十字加劲形式或者拉筋加劲形式。
15.进一步的，所述横向加劲形式具体为：
16.在两侧板相向的侧壁上焊接横肋，所述横肋的长度小于侧板伸出钢牛腿的长度，且位于在侧板中间部位。
17.所述十字加劲形式具体为：
18.在侧板相向的侧壁上焊接横肋及与横肋相垂直的竖肋。
19.所述拉筋加劲形式具体为：
20.在侧板与钢牛腿的腹板之间焊接若干个拉筋。
21.本发明的有益效果在于：
22.本发明解决了钢管混凝土异形柱和钢筋混凝土梁的连接问题，构造新颖，传力明确可靠，受力性能好。梁纵筋与钢牛腿焊接或者螺纹套筒连接，解决了钢筋传力问题；侧板上设置加强部件，有效防止局部屈曲；侧板和钢牛腿形成局部的多腔钢管混凝土结构，约束效果好，承载力高、抗震性能好、延性和耗能能力高，且外伸一定长度，和钢筋混凝土梁相比，外伸段加强了，从而塑性铰外移，符合强节点弱构件的设计理念；这种连接节点结构能够适用于各种形式的钢管混凝土异形柱，适宜进一步推广应用。
附图说明
23.图1为实施例1中横向加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点示意图；
24.图2为实施例1中横向加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点a-a剖面图；
25.图3为实施例1中横向加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点b-b剖面图；
26.图4混凝土梁c-c剖面图；
27.图5为实施例2中十字加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点示意图；
28.图6为实施例2中十字加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点a-a剖面图；
29.图7为实施例2中十字加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点b-b剖面图；
30.图8为实施例3中拉筋加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点示意图；
31.图9为实施例3中拉筋加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点a-a剖面图；
32.图10为实施例3中拉筋加劲侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接节点b-b剖面图；
33.图11为异形钢管柱截面形式(a)无设肋；(b)角钢加劲肋；(c)多室；(d)约束拉杆；(e)单钢板组合；(f)双钢板组合。
34.附图中的标号名称如下：
35.1-钢管混凝土异形柱；11-钢管；111-纵向加劲肋；112-多腔体；113-约束拉杆；114-单板连接件；115-单板连接件横肋；116-双板连接件；12-柱混凝土；2-钢筋混凝土梁；21-梁纵筋；22-梁箍筋；23-梁混凝土；3-钢牛腿；31-翼缘；32-腹板；4-侧板；5-加强部件；51-横肋；52-竖肋；53-拉筋。
具体实施方式
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例1
38.参照附图1-4所示，一种侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构，包括钢管混凝土异形柱1、钢筋混凝土梁2，钢管混凝土异形柱1由钢管11和柱混凝土12组成，其中，钢管11由若干钢板或冷弯钢板焊接而成。形成l形、t形或十字形截面，柱混凝土12填充至钢管11的内部。
39.钢筋混凝土梁2由梁纵筋21、梁箍筋22、梁混凝土23组成，梁纵筋21沿着梁截面方向布置复数根，梁箍筋22沿梁跨度方向间隔布置，将梁纵筋21包围形成钢筋笼，梁混凝土23填充钢筋笼，并将梁纵筋21和梁箍筋22包裹(如附图4所示)。钢筋混凝土梁2的宽度与钢管混凝土异形柱1的肢宽度一致，以便于两者的连接。
40.其中，柱混凝土12和梁混凝土23可采用普通混凝土、再生混凝土、地聚物混凝土、轻骨料混凝土或者其他类型混凝土。
41.钢管混凝土异形柱1与钢筋混凝土梁2之间设置有钢牛腿3，钢牛腿3由两个翼缘31及连接于两翼缘31间的腹板32组成，腹板32与翼缘31相垂直，钢牛腿3的宽度和钢管混凝土异形柱1的肢宽度一致，钢牛腿3的一端焊接固定于钢管11的柱肢上，钢筋混凝土梁2的梁纵筋21端部固定于翼缘31上；其中，钢筋混凝土梁2的梁纵筋21端部和翼缘31焊接固定，也可在翼缘31上面先焊接好钢筋螺纹套筒，将梁纵筋21端部加工厂螺纹，然后旋入钢筋螺纹套筒固定。梁纵筋21与钢牛腿3焊接或者螺纹套筒连接，解决了钢筋传力问题。
42.钢管11柱肢的两侧分别设置有侧板4，其中侧板4为钢板，侧板4的一端焊接固定于钢管11的侧壁上，侧板4的另一端与翼缘31固定连接；侧板4的高度大于钢牛腿3的高度。梁混凝土23还填满侧板4与钢牛腿3形成的空腔，并将钢牛腿3和端部梁纵筋21包裹。侧板和钢牛腿3形成局部的多腔钢管混凝土结构，约束效果好，承载力高、抗震性能好、延性和耗能能力高，且外伸一定长度，和钢筋混凝土梁2相比，外伸段加强了，从而塑性铰外移，符合强节点弱构件的设计理念；这种节点形式能够适用于各种形式的钢管混凝土异形柱。
43.参照附图11所示，钢管混凝土异形柱1的钢管11内部设置纵向加劲肋111；或形成
多腔体112；或设置约束拉杆113；或由若干个方矩形钢管通过单板连接件114焊接形成整体，并在单板连接件114垂直方向设置复数个单板连接件横肋115；或者由若干个方矩形钢管通过双板连接件116焊接形成整体，双板连接件116之间可填充或不填充柱混凝土12。本实施例中，钢管混凝土异形柱1的钢管11内部形成多腔体112。
44.进一步的，侧板4朝向钢牛腿3的一侧设置加强部件5；加强部件5采用横向加劲形式，具体为：
45.在两侧板4相向的侧壁上焊接横肋51，横肋51的长度小于侧板4伸出钢牛腿3的长度，且位于在侧板4中间部位。侧板4上设置加强部件5，能够有效防止局部屈曲。
46.实施例2
47.参照附图5-7所示，本实施例提供的侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于，侧板4朝向钢牛腿3的一侧设置加强部件5，其中，加强部件5采用十字加劲形式，具体为：
48.在侧板4相向的侧壁上焊接横肋51及与横肋51相垂直的竖肋52。横肋51和竖肋52形成十字形，以防止侧板4局部屈曲。
49.实施例3
50.参照附图8-10所示，本实施例提供的侧板式钢管混凝土异形柱与混凝土梁连接结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于，侧板4朝向钢牛腿3的一侧设置加强部件5，其中，加强部件5采用拉筋加劲形式具体为：
51.在侧板4与钢牛腿3的腹板32之间焊接若干个拉筋53，以防止侧板4局部屈曲。
52.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。