一种钢管混凝土转换节点结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种钢管混凝土转换节点结构及其施工方法，其中一种钢管混凝土转换节点结构，包括支柱、斜柱以及承接架，所述斜柱固定连接在承接架上，所述承接架固定设置于支柱内部且位于支柱的顶端，所述承接架包括竖内肋板，斜柱上具有截面，截面包括横截面，竖内肋板形成的形状与横截面形状相对应并且伸出有连接肋板，伸出的连接肋板固定连接到支柱的内壁上，斜柱通过截面固定到竖内肋板上。本发明专利技术综合了钢管混凝土和斜柱转换结构的优点，具有传力直接、承载力高、构件截面尺寸小、有利于建筑空间的利用、无需支模且现场焊接工作量少、施工质量有保证等优点。两斜柱与梁系构成了三角形传力模式，同时具有良好的抗侧力能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑转换节点结构及其施工方法，具体涉及一种钢管混凝土转换节点结构及其施工方法。
技术介绍
随着高层、超高层建筑的功能和形式不断往多样化的方向发展，转换层的应用也越来越广泛。斜柱转换结构具有转换构件，其主要承受轴向荷载，具有传力路径短、转换构件截面尺寸较小的特点，有利于建筑空间的使用，因而具有广泛的应用前景。此外，因为转换构件主要承受轴向荷载，所以适合采用钢管混凝土构件。钢管混凝土构件尺寸比传统钢筋混凝土构件小，且节省模板、不需绑扎钢筋，施工进度快、施工质量有保证。斜柱转换结构的斜柱和支柱均采用钢管混凝土构件时，称为钢管混凝土斜柱转换结构。节点作为钢管混凝土斜柱转换结构中的重要部位，其力学性能和构造方法的研究成果少，成为制约钢管混凝土斜柱转换结构应用的瓶颈。根据转换构件类型的不同，现有斜柱转换结构节点主要分为钢筋混凝土斜柱转换节点、型钢混凝土斜柱转换节点和钢管混凝土斜柱转换节点三种类型。1.转换构件为钢筋混凝土构件的斜柱转换节点斜柱和支柱均为钢筋混凝土构件，斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋交汇于节点处，节点区混凝土一次浇捣成形。斜柱、楼盖梁的内力通过钢筋和混凝土直接传递至节点区，然后传递至支柱，节点的整体性好。不过，在实际应用中存在不足，主要为：(1)构件截面尺寸大，影响建筑空间的使用。斜柱转换结构中的斜柱承担上部结构传来的荷载，内力较大，且与竖直方向的倾角越大斜柱内力越大。钢筋混凝土构件的承载力较低，为了满足安全性的要求，斜柱的截面尺寸和节点的体积均较大，将造成转换楼层建筑使用空间的减少以及管道通行的不便。(2)节点施工难度大。虽然钢筋混凝土斜柱转换节点的整体性较好，但多根斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋在节点区汇集、锚固，节点区钢筋密集、绑扎困难，施工质量难保证。节点区体积大，混凝土浇捣密实性难保证，且浇捣时水化热高、温度应力较大，对裂缝控制不利。此外，混凝土结构施工过程需要支模作业，工期较长。2.转换构件为型钢混凝土构件的斜柱转换节点斜柱和支柱均为型钢混凝土构件，斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋、型钢交汇于节点处，节点区混凝土一次浇捣成形。斜柱、楼盖梁的内力通过型钢、钢筋和混凝土直接传递至节点区，然后传递至支柱，节点的整体性好。这类型节点的转换构件采用型钢混凝土，截面比钢筋混凝土构件小，有利于建筑空间的使用。不过，节点处有多根斜柱、支柱的型钢和钢筋、以及楼盖梁的钢筋汇集，节点区钢筋密集、绑扎困难，施工难度大，质量难保证。3.转换构件为钢管混凝土构件的斜柱转换节点斜柱和支柱均采用钢管混凝土，楼盖梁一般采用钢梁或型钢混凝土梁，梁与节点的连接方式与一般的钢管混凝土节点相同。竖向荷载通过斜柱与支柱的连接传递，梁端弯矩通过节点内隔板或外加强环进行传递，梁端剪力通过梁腹板与支柱或斜柱钢管的连接进行传递。工程中已应用的钢管混凝土斜柱转换结构主要有以下三种类型，各有优缺点：(1)斜柱与支柱相贯式节点。斜柱和支柱可分别采用矩形和圆形截面钢管混凝土柱，也可均采用圆形截面钢管混凝土柱，对构件截面形状的要求较低。支柱侧面开洞口，斜柱从支柱侧面与支柱相贯连接，节点区设内隔板或外环板，楼盖梁在节点区与支柱连接、或直接与斜柱连接，斜柱、节点、支柱的混凝土一次或分段浇捣完成。支柱侧面开洞削弱了支柱截面，且造成相贯区域的应力分布复杂化。斜柱内力以轴力为主，从侧面传递内力给支柱时，对支柱产生水平向剪切分力，以及支柱与斜柱相贯界面的竖向剪切分力。水平向剪切分力由支柱截面抗剪承载力或节点区的内隔板承担，竖向剪切分力由钢管焊缝与相贯界面的混凝土抗剪强度承担，传力路径较明确，但传力单元多、造成节点区应力分布复杂，容易形成薄弱截面。与斜柱位于同一平面的楼盖梁只能与斜柱连接，不能直接与支柱连接，将进一步造成节点区域传力的不明确。若节点区通过外环板连接不同方向楼盖梁，将使节点区范围大大增加，影响建筑外观和使用。(2)斜柱与支柱对接式节点。该类型节点只适用于斜柱和支柱均采用矩形截面钢管混凝土柱的情况，且一般只连接2根斜柱。支柱横截面面积与两斜柱相交处底部横截面总面积相等，斜柱下端与支柱各边钢板对接焊接，斜柱相交处均与竖向隔板焊接，竖向隔板与支柱钢管内侧焊接，节点区设内隔板或外环板，楼盖梁在节点区与支柱连接，斜柱、节点、支柱的混凝土一次或分段浇捣完成。斜柱内力通过对接的钢管及混凝土直接传递，楼盖梁的梁端内力传递方式与普通钢管混凝土节点相同。该类型节点保证了支柱的完整性，传力路径简单、明确。不过，采用该连接方式时，只能采用矩形截面钢管混凝土构件，而矩形钢管对核心混凝土的约束效应较差，经济效益较低。(3)设内隔板的斜柱与支柱插入式节点，斜柱和支柱分别采用矩形和圆形截面钢管混凝土柱。两斜柱的钢板下端分别与从节点区外伸的竖向隔板侧面焊接、与节点区的竖向肋板的上端对接焊接；竖向隔板和竖向肋板相互焊接，且下端均与下内隔板焊接；节点区在对应楼盖梁上下翼缘高度处分别设置上、下两道内隔板和外加强环；楼盖梁在节点区与支柱连接；斜柱、节点、支柱的混凝土可一次或分段浇捣完成。斜柱端与梁端弯矩通过内隔板、外环板传递，斜柱竖向荷载通过竖向隔板和肋板传递至节点区，再通过下内隔板和混凝土以局部压力的形式传递至支柱。该类型节点保证了支柱的完整性，能实现矩形截面斜柱与圆形截面支柱的连接，从而不影响上部建筑使用空间、提高支柱的承载能力，传力路径简单、明确。不过，节点核心区设置了上、下内隔板，焊接工作量较大，且当支柱截面尺寸较小时，焊接施工和混凝土浇捣困难，施工质量难以保证。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种钢管混凝土转换节点结构。本专利技术的另一目的是：提供一种钢管混凝土转换节点施工方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种钢管混凝土转换节点结构，包括支柱、斜柱以及承接架，所述斜柱固定连接在承接架上，所述承接架固定设置于支柱内部且位于支柱的顶端。优选的，所述承接架包括竖内肋板，斜柱上具有截面，截面包括横截面，竖内肋板形成的形状与横截面形状相对应并且伸出有连接肋板，伸出的连接肋板固定连接到支柱的内壁上，斜柱通过截面固定到竖内肋板上。优选的，所述承接架还设置有上部伸出于支柱外的凸出竖内肋板，所述截面还包括竖截面，凸出竖内肋板与竖内肋板固定连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢管混凝土转换节点结构，其特征在于：包括支柱、斜柱以及承接架，所述斜柱固定连接在承接架上，所述承接架固定设置于支柱内部且位于支柱的顶端。

【技术特征摘要】
1.一种钢管混凝土转换节点结构，其特征在于：包括支柱、斜
柱以及承接架，所述斜柱固定连接在承接架上，所述承接架固定设
置于支柱内部且位于支柱的顶端。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：所述承接架包括竖内肋板，斜柱上具有截面，截面包括横截面，
竖内肋板形成的形状与横截面形状相对应并且伸出有连接肋板，伸
出的连接肋板固定连接到支柱的内壁上，斜柱通过截面固定到竖内
肋板上。
3.根据权利要求2所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：所述承接架还设置有上部伸出于支柱外的凸出竖内肋板，所述
截面还包括竖截面，凸出竖内肋板与竖内肋板固定连接，竖内肋板
形状与横截面形状相对应并且横截面固定于竖内肋板上，竖截面与
凸出竖内肋板相固定连接。
4.根据权利要求1所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：还包括上外加强环和下外加强环，上外加强环和下外加强环分
别固定连接到支柱顶部的外壁面上。
5.根据权利要求4所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：所述上外加强环和下外加强环之间设置有衔接肋板，衔接肋板
边缘分别固定在上外加强环、支柱的外壁面和下外加强环上。
6.根据权利要求3所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：所述斜柱为两个且为矩形斜柱，两斜柱的横截面围成一矩形切
面，斜柱的竖截面包括两个竖切面以及一个上纵切面，所述竖内肋
板围成一矩形接面，所述凸出竖内肋板设置于矩形接面的中部，矩
形切面固定连接在矩形接面上，两斜柱的竖切面和上纵切面固定在
凸出竖内肋板两侧面上。
7.根据权利要求6所述的钢管混凝土转换节点结构，其特征在
于：所述承接架具有以下两种设置方式：
方式一：所述连接肋板包括第一片肋板以及与竖内肋板一体成
型的第一凸出片，所述竖内肋板包括两个长肋板和两个短肋板，两
长肋板平行设置，两个短肋板固定在...

【专利技术属性】
技术研发人员：左志亮，蔡健，杨春，陈庆军，姜正荣，刘达鑫，张成天，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44