一种拼装式钢管混凝土连接构造及其施工方法与流程

1.本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种拼装式钢管混凝土连接构造及其施工方法。


背景技术：

2.经过土木工程研究人员的不懈努力，发现钢与混凝土组合结构，较好的解决了钢筋混凝土结构和纯钢结构存在的缺点。钢与混凝土组合结构不仅具备钢筋混凝土较高的强度，还充分发挥钢材的抗拉性能，使结构整体刚度较钢筋混凝土结构小。在这其中，钢管混凝土结构材料利用率高，结构构造简单，整体稳定性较好，抗震性能优越，随着人们对高层建筑的不断追求，钢管混凝土结构有着广泛的应用前景。
3.近20年来，国内外学者根据实际工程需要提出了许多钢管混凝土节点连接方式，例如外环板式、内隔板式、锚板式、承重销式等，并开展了试验和理论研究。但是上述节点在施工过程中通常需要进行现场施焊，施工条件易受环境和场地的限制，且焊缝处容易出现损伤缺陷。在长期服役状态下，环境因素会对钢管混凝土结构造成侵蚀破坏，例如钢结构锈蚀、填充混凝土开裂、连接件松动等，对结构整体造成重大的损害。
4.因此，有必要对钢管混凝土的连接构造进行研究与优化，确保拼装式钢管混凝土的安全性和可靠性，保证钢管混凝土工程的良好运行。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的在于提供一种拼装式钢管混凝土连接构造，有效解决钢管混凝土节点的焊缝处容易出现损伤缺陷的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
7.一种拼装式钢管混凝土连接构造，由上至下包括依次贯通连接的上钢管、上钢环箍、钢套筒、下钢环箍及下钢管，所述上钢管的顶端和下钢管的底端之间的内部区域设有多根钢柱，所述上钢管的顶端及下钢管的底端均与待连接的钢管混凝土卡合连接。
8.所述上钢环箍及下钢环箍的外壁均贴合连接有呈上下双层分布的多个钢板，所述钢板的边缘与待连接的工字钢梁的边缘相抵接并且在抵接处螺栓连接有用于遮挡接缝的钢锚板。
9.所述上层钢板与下层钢板之间垂直连接，所述上钢环箍的上层钢板与上钢环箍的轴线垂直，所述下钢环箍的上层钢板与下钢环箍的轴线平行。
10.所述钢套筒的两端分别与上钢环箍的下层钢板及下钢环箍的上层钢板之间插接连接。
11.进一步地，所述上钢环箍的外径略小于上钢管的内径及钢套筒的内径，所述下钢环箍的外径略小于下钢管的内径及钢套筒的内径。
12.进一步地，所述钢柱在上钢管的顶端和下钢管的底端之间的内部区域的截面分布呈梅花状。
13.进一步地，所述上钢管的顶端面和下钢管的底端面均向外周延伸形成卡接面，所述卡接面上设有卡槽，所述待连接的钢管混凝土的待连接端面上设有与卡槽旋转卡合连接的卡片。
14.进一步地，所述上钢环箍的下层钢板的下边缘与上钢环箍的下边缘齐平，所述下钢环箍的上层钢板的上边缘与下钢环箍的上边缘齐平。
15.进一步地，所述钢套筒的两端设有与所述钢板插接配合的插口，所述插口的深度与所述钢板的高度相同。
16.进一步地，所述上钢环箍和下钢环箍的管径相同，所述上钢管和下钢管的管径相同。
17.本发明的另一个目的在于提供一种拼装式钢管混凝土连接构造的施工方法，有效解决钢管混凝土节点的焊缝处容易出现损伤缺陷的问题。
18.一种上述实施例所述的拼装式钢管混凝土连接构造的施工方法，包括以下步骤：
19.s1、根据工程实际情况及项目设计需求确定所述上钢管、钢柱、外壁贴合连接钢板的上钢环箍、钢套筒、外壁贴合连接钢板的下钢环箍、下钢管及钢锚板的布置数目和几何尺寸，并运输到工程现场；
20.s2、由上至下依次拼装连接上钢管、上钢环箍、钢套筒、下钢环箍及下钢管，在上钢管的顶端和下钢管的底端之间的内部区域布置钢柱；
21.s3、将下钢管的底端焊接封口，并与待连接的钢管混凝土卡合连接；
22.s4、向连接构造内浇灌混凝土，待混凝土硬化后，将上钢管的顶端焊接封口并与待连接的钢管混凝土卡合连接；
23.s5、将待连接的工字钢梁吊运至现场，通过钢锚板将钢板与工字钢梁螺栓连接固定。
24.本发明的有益技术效果是：
25.(1)通过采用小尺寸的标准化预制拼装块体，充分利用构件的工厂化预制技术，精细化制作拼装件，以较小几何尺寸的拼装件实现组合拼装，并实现现场施工无需大型的起重装备，大幅降低现场施工难度；同时能够根据工程的实际设计需求，灵活选取各构件的布置数目。
26.(2)本发明减少了焊缝使用场景，各构件之间以及构件与横向钢梁之间能够实现快速、便捷、可靠的横向连接。在提供足够大承载能力的同时，保护接缝区域、内部添加钢柱，避免出现服役过程中的耐久性损伤。同时，利用高强螺栓而非常规焊缝，保证了横向钢梁结构的可替换性。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
28.图1是本发明的立体结构示意图；
29.图2是图1的爆炸图；
30.图3是图2的部分结构示意图。
具体实施方式
31.实施例1
32.如图1-图3所示，一种拼装式钢管混凝土连接构造，由上至下包括依次贯通连接的上钢管1、上钢环箍2、钢套筒3、下钢环箍4及下钢管5，所述上钢管1的顶端和下钢管5的底端之间的内部区域设有多根钢柱6，在本实施例中，所述钢柱6在上钢管1的顶端和下钢管5的底端之间的内部区域的截面分布呈梅花状。所述钢柱6能够为整个钢管混凝土结构提供足够的承载能力、核心混凝土抗裂能力和整个结构对服役期内灾害的抵抗能力。
33.为了使上钢管1、上钢环箍2、钢套筒3、下钢环箍4及下钢管5之间快速拼装且连接处更紧密，所述上钢环箍2的外径略小于上钢管1的内径及钢套筒3的内径，所述下钢环箍4的外径略小于下钢管5的内径及钢套筒3的内径。所述上钢环箍2和下钢环箍4的管径相同，所述上钢管1和下钢管5的管径相同。
34.所述上钢管1的顶端及下钢管5的底端均与待连接的钢管混凝土7卡合连接。所述上钢管1的顶端面和下钢管5的底端面均向外周延伸形成卡接面，所述卡接面上设有卡槽8，所述待连接的钢管混凝土7的待连接端面上设有与卡槽8旋转卡合连接的卡片9。
35.所述上钢环箍2及下钢环箍4的外壁均贴合连接有呈上下双层分布的多个钢板10，所述钢板10的边缘与待连接的工字钢梁11的边缘相抵接并且在抵接处螺栓13连接有用于遮挡接缝的钢锚板12。所述螺栓13为高强螺栓。通过用钢锚板12遮挡住接缝，可以避免连接构造在服役过程中出现耐久性损伤；此外，通过高强螺栓13和钢锚板12连接而非常规焊接，保证了横向工字钢梁11的可替换性。
36.所述上层钢板与下层钢板之间垂直连接，所述上钢环箍2的上层钢板与上钢环箍2的轴线垂直，所述下钢环箍4的上层钢板与下钢环箍4的轴线平行。在本实施例中，所述上钢环箍2的下层钢板的下边缘与上钢环箍2的下边缘齐平，所述下钢环箍4的上层钢板的上边缘与下钢环箍4的上边缘齐平。所述钢套筒3的两端设有与所述钢板10插接配合的插口14，所述插口14的深度与所述钢板10的高度相同，所述上钢环箍2的下层钢板、下钢环箍4的上层钢板插入插口14中，从而将上钢环箍2与钢套筒3、钢套筒3与下钢环箍4紧密连接。
37.上述各部件均采用工厂预制的小尺寸标准化拼装体，可根据工程实际情况与项目需求确定布置数目和几何尺寸，在运输到施工现场后实现快速定位安装，提升工程的工业化水平。
38.实施例2
39.一种实施例1所述的拼装式钢管混凝土连接构造的施工方法，包括以下步骤：
40.s1、根据工程实际情况及项目设计需求确定所述上钢管1、钢柱6、外壁贴合连接钢板10的上钢环箍2、钢套筒3、外壁贴合连接钢板10的下钢环箍4、下钢管5及钢锚板12的布置数目和几何尺寸，并运输到工程现场。
41.s2、由上至下依次拼装连接上钢管1、上钢环箍2、钢套筒3、下钢环箍4及下钢管5，在上钢管1的顶端和下钢管5的底端之间的内部区域布置钢柱6。
42.s3、将下钢管5的底端焊接封口，并与待连接的钢管混凝土7卡合连接。
43.s4、向连接构造内浇灌混凝土，可以采用孔道浇灌或从上钢管1的顶端向内浇灌，待混凝土硬化后，将上钢管1的顶端焊接封口并与待连接的钢管混凝土7卡合连接。
44.s5、将待连接的工字钢梁11吊运至现场，通过钢锚板12将钢板10与工字钢梁11螺
栓13连接固定。
45.本发明能够快速、便捷地实现钢管混凝土的施工操作，并且减少了焊缝使用场景，能够有效提升钢管混凝土的结构性能，避免在服役过程中出现耐久性损伤。
46.本发明中未述及的部分采用现有技术即可实现。
47.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。