抗冲切混凝土矩形柱板节点及混凝土板节点

　　(74)专利代理机构北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371专利代理师金相允

　　本发明涉及建筑工程领域,具体而言,涉及抗冲切混凝土矩形柱板节点及混凝土板节点,该混凝土板节点由抗冲切混凝土矩形柱板节点及设置在上面的混凝土楼板组成,上述抗冲切混凝土矩形柱板节点包括矩形混凝土柱和型钢结构,型钢结构包括型钢柱、四个钢板和四个环形钢板,每两个相邻的钢板连接一个环形钢板,型钢柱包括第一腹板和第二腹板,第一腹板和第二腹板交叉设置,第一腹板的两端以及第二腹板的两端均设置有翼缘,每个翼缘连接一个钢板,矩形混凝土柱连接于型钢柱,该板节点能够增加在楼板内的接触面积,减小应力集中现象,第一型钢模块在冲切荷载作用下,与楼板之间的相互作用方式为挤压,可以提高混凝土的承压能力等。

　　1.一种抗冲切混凝土矩形柱板节点,其特征在于,包括矩形混凝土柱和型钢结构,所述型钢结构包括型钢柱、四个钢板和四个环形钢板,每两个相邻的所述钢板连接一个所述环形钢板,所述型钢柱包括第一腹板和第二腹板,所述第一腹板和所述第二腹板交叉设置,所述第一腹板的两端以及所述第二腹板的两端均设置有翼缘,每个所述翼缘连接一个所述钢板,所述矩形混凝土柱连接于所述型钢柱,

　　所述钢板包括第一钢板和第二钢板,所述环形钢板连接相邻两个所述第一钢板,所述第二钢板连接于所述第一钢板朝向所述型钢柱高度方向的侧壁,所述钢板截面形成“T”字型,

　　2.根据权利要求1所述的抗冲切混凝土矩形柱板节点,其特征在于,所述第一钢板与所述翼缘的连接处设置有加劲肋,且所述加劲肋设置于所述第一钢板远离所述第二钢板的一侧。

　　3.根据权利要求1所述的抗冲切混凝土矩形柱板节点,其特征在于,所述环形钢板靠近所述型钢柱的一侧与所述型钢柱之间预留有支模空间。

　　4.根据权利要求1所述的抗冲切混凝土矩形柱板节点,其特征在于,所述第一腹板与所述第二腹板垂直。

　　5.一种混凝土板节点,其特征在于,包括混凝土楼板和权利要求1‑4任一项所述的抗冲切混凝土矩形柱板节点,所述混凝土楼板连接所述钢板。

　　[0001]本发明涉及建筑工程领域,具体而言,涉及抗冲切混凝土矩形柱板节点及混凝土板节点。

　　[0002]型钢混凝土结构兼具钢结构和混凝土结构的优势,拥有较高的承载能力和刚度、良好的地震延性和耗能能力,适合在高层建筑和大跨重载结构中推广应用。随着住宅、办公等商业高层建筑的发展,人们迫切需要较高的建筑室内净空来满足视觉观瞻、建筑功能、消防功能以及传统建筑风水学等要求,因此,无梁楼盖体系应运而生。板柱结构作为无梁楼盖体系中的一类,其良好的整体性、开阔的建筑空间以及可观的经济效益已越来越受到人们的关注。然而此类结构在遭受强烈地震作用时,由不平衡弯矩引起的附加应力会在柱周边产生放大效应,当剪应力过大又缺乏有效的抗剪措施时,极有可能在板柱节点处发生冲切破坏,甚至导致结构的连续性倒塌。相比于梁‑板‑柱结构体系而言,梁的存在可有效调节节点处的弯矩和剪力,同时对节点具有一定的刚性约束。因此,板柱节点的抗震性能不及梁‑板‑柱节点的抗震性能。实际上,板柱节点的抗冲切问题是整个体系中的薄弱环节。一般而言,通过在柱顶设置柱帽或附设托板进而扩展柱与板之间的接触区域可用以缓解柱对板的冲切行为,但在多数情况下设置柱帽或托板是不合适的,例如在公寓建筑中,托板有碍观瞻。此外,柱帽或托板同样会给钢筋的绑扎和支模带来不便。因此,在现有技术水平下,大多采用配置弯起钢筋的办法来解决板柱结构中板柱节点的抗冲切问题。

　　[0003]型钢混凝土柱‑板结构作为型钢混凝土结构的一类分支,其能很好地满足竖向压弯构件对高层建筑结构承载能力和抗震性能的需求,同时无梁楼盖的结构形式也能保证建筑功能的有效发挥。因此,型钢混凝土柱‑板结构可作为高层大开间结构的首选形式。考虑到型钢混凝土柱中配置了较多的型钢,且常规配钢形式中型钢具有较长的翼缘,并与柱边平行布置,因此很难采用常规手段将弯起钢筋穿入柱中,如此而言,寻求一种构造简单、施工方便又传力合理的抗冲切部件显得尤为必要。

　　[0004]本发明的目的在于提供一种抗冲切混凝土矩形柱板节点,其能够增加与楼板的接触面积,减小应力集中现象,还能够提高承压能力,增加拉结效应等。

　　[0005]本发明的另一目的在于提供一种混凝土板节点,其构造简单、施工便捷、成本较低且传力合理,能够加强混凝土楼板和抗冲切混凝土矩形柱板节点之间的抗冲切能力。

　　[0007]一种抗冲切混凝土矩形柱板节点,其包括矩形混凝土柱和型钢结构,型钢结构包括型钢柱、四个钢板和四个环形钢板,每两个相邻的钢板连接一个环形钢板,型钢柱包括第一腹板和第二腹板,第一腹板和第二腹板交叉设置,第一腹板的两端以及第二腹板的两端均设置有翼缘,每个翼缘连接一个钢板,矩形混凝土柱连接于型钢柱。

　　[0008]在本发明较佳的实施例中,上述钢板包括第一钢板和第二钢板,环形钢板连接相邻两个第一钢板,第二钢板连接于第一钢板朝向型钢柱高度方向的侧壁,钢板截面形成“T”字型。

　　[0009]在本发明较佳的实施例中,沿第二钢板的长度方向设置有至少一个栓钉。

　　[0010]在本发明较佳的实施例中,上述第一钢板与翼缘的连接处设置有加劲肋,且加劲肋设置于第一钢板远离第二钢板的一侧。

　　[001 1] 在本发明较佳的实施例中,上述环形钢板靠近型钢柱的一侧与型钢柱之间预留有支模空间。

　　[0012] 在本发明较佳的实施例中,上述翼缘的宽度大于等于钢板的宽度。

　　[0015] 在本发明较佳的实施例中,上述矩形混凝土柱相互平行的两个侧边之间夹设两个平行的翼缘。

　　[0016] 一种混凝土板节点,其包括混凝土楼板和权利要求1‑9任一项的抗冲切混凝土矩形柱板节点,混凝土楼板连接钢板。

　　[0017] 本发明实施例的抗冲切混凝土矩形柱板节点及混凝土板节点的有益效果是,环形钢板拼接的钢板与型钢结构相连后,相当于扩展了柱在楼板内的接触面积,减小了应力集中现象,环形钢板拼接的钢板在冲切荷载作用下,其与楼板之间的相互作用方式为挤压,这很好地发挥了混凝土承压能力好的特点,仅通过简单的焊接和钢板延伸等构造措施,免去了弯起钢筋要穿越型钢混凝异形柱中腹板的麻烦,同时在受力上也相对于弯起钢筋更为明确,能充分发挥材料力学性能的优势。

　　[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

　　[0025] 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中的附图,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

　　[0026] 因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

　　[0027] 应注意到,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

　　[0028] 在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“竖直”、“内”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,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,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。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

　　[0029] 在本发明实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“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。

　　[0031] 请参照图1 ,本实施例提供一种混凝土板节点10a,其包括混凝土楼板820和抗冲切混凝土矩形柱板节点100,该混凝土楼板820与抗冲切混凝土矩形柱板节点100连接。

　　[0032] 上述抗冲切混凝土矩形柱板节点100包括矩形混凝土柱810和型钢结构200,该矩形混凝土柱810连接于型钢结构200,具体地,可以设置于型钢结构200的一端或者两端各设置一个矩形混凝土柱810,本实施例中仅在一端设置矩形混凝土柱810。

　　[0033] 具体地,请参照图2,上述型钢结构200包括型钢柱300a、四个钢板400a和四个环形钢板500,相邻两个钢板400a之间连接一个环形钢板500,上述型钢柱300a包括第一腹板310和第二腹板320,第一腹板310和第二腹板320交叉设置,且交叉部位可以是第一腹板310和第二腹板320的中部,在第一腹板310和第二腹板320的两端均设置有翼缘330a,一个翼缘330a连接一个钢板400a。本实施例中钢板400a的数量为4个,环形钢板500的数量也是4个,但不仅限于此,在其它实施例中钢板400a和环形钢板500的数量可以是2个。

　　[0034] 进一步地,第一腹板310和第二腹板320可以是垂直交叉的,即第一腹板310和第二腹板320连接处的夹角为90° ,型钢柱300a的截面中间为十字的形状。第一腹板310和第二腹板320两端的翼缘330a分别垂直于第一腹板310和第二腹板320,进而可知,第一腹板310两端的翼缘330a是平行设置的,同理,第二腹板320两端的翼缘330a也是平行设置的。型钢柱300a可以是由相应规格的钢板焊接而成的,其截面的具体形状可以是带翼缘330a的十字。

　　[0035] 前述矩形混凝土柱810是指截面为矩形的混凝土柱,并且设置于第一腹板310、第

　　二腹板320两端的翼缘330a,分别与矩形混凝土柱810上对应的侧边平行,即四个翼缘330a 分别与矩形混凝土柱810各边平行。

　　[0036] 钢板400a包括第一钢板410a和第二钢板420a,环形钢板500连接相邻的第一钢板410a,第二钢板420a连接于第一钢板410a朝向型钢柱300a高度方向的平面上,且作为优选,第二钢板420a垂直第一钢板410a设置,即由第一钢板410a和第二钢板420a组成的钢板400a 的截面为“T”字型,钢板400a可以是由第一钢板410a和第二钢板420a焊接形成“T”字型的,还可以是由“H”型的型钢切分后形成的。第一钢板410a的宽度可以小于等于翼缘330a的宽度,以保证板节点混凝土的浇捣质量。“T”型的钢板400a与翼缘330a的连接可以是焊接,但不仅限于此,还可以是栓接等其它连接方式。

　　[0037] 沿第二钢板420a的长度方向设置至少一个栓钉600,本实施例中每个第二钢板420a上的栓钉600的数量为9个,但不仅限于此,在其它实施例中栓钉600的数量还可以是5个、6个、12个等。预设的栓钉600可以加强该型钢结构200与混凝土楼盖之间的联系。

　　[0038] 请参照图3,第一钢板410a和翼缘330a的连接处还设置有加劲肋700(三角形钢块) ,且该加劲肋700设置于第一钢板410a远离第二钢板420a的一侧,以加强钢板400a与中部的型钢柱300a的可靠连接,上述第一钢板410a和翼缘330a的连接处是指第一钢板410a和翼缘330a连接的直角处。需要说明的是,每个第一钢板410a下方设置的加劲肋700的数量可以是1个、2个、3个等,在此不做限定,本实施例中每个第一钢板410a下方的加劲肋700数量为2个。

　　[0039] 前述环形钢板500可以是圆弧钢板,本实施例中圆弧形的环形钢板500可以与第一钢板410a焊接,但不仅限于此,在其它实施例中还可以是三角形等其它形状的钢板。

　　[0040] 请继续参照图2,圆弧形的环形钢板500的厚度于第一钢板410a的厚度相同,上述厚度是指该型钢结构200竖直放置时,型钢结构200轴向方向第一钢板410a的厚度。

　　[0041] 在相邻的钢板400a之间均用圆弧形的环形钢板500连接,可以形成一个空间钢结构节点系统,且在环形钢板500包围型钢柱300a截面的转角,环形钢板500于上述转角处预留模板厚度保证支模空间。环形钢板500与钢板400a连接后形成的环状结构的宽度可以是型钢柱300a第一腹板310或第二腹板320宽度的一倍至两倍,上述第一腹板310和第二腹板320的宽度是指,第一腹板310两端的翼缘330a之间的距离或第二腹板320两端的翼缘330a 之间的距离。

　　[0042] 进一步地,环形钢板500外侧壁到型钢柱300a中心的距离比内侧壁到型钢柱300a 中心的距离大1倍至1 .5倍混凝土楼板820厚度,即圆弧形的环形钢板500的外径比内径长1倍至1 .5倍混凝土楼板820厚度,该混凝土楼板820的厚度是指型钢柱300a轴线方向的厚度。再进一步地,环形钢板500和钢板400a之间围设而成的环状空间的直径大于前述矩形混凝土柱810在水平面的宽度。

　　[0043] 前述的混凝土楼板820连接于钢板400a,且混凝土楼板820的下表面可以与第一钢板410a的下表面设置于同一水平面(保持齐平) ,而第二钢板420a嵌设于混凝土楼板820的内部,即钢板400a是呈倒置的“T”字状态设置于混凝土楼板820内部,上述设置方式的目的在于最大程度地发挥混凝土的承压能力,即混凝土楼板820直接支撑在柱上,荷载由楼板传到柱后通过环形钢板500拼接的“T”型钢板400a的承接作用有效延缓冲切行为,圆弧形的环形钢板500拼接的钢板400a于混凝土楼板820在冲切荷载作用下具有相互挤压的趋势。具体

　　地,钢板400a在其高度方向的截面的高度小于等于该混凝土楼板820的厚度的一半,以保证在板内布设管线] 需要说明的是,若混凝土楼板820底部的受力钢筋需要设置于钢板400a时,可以是将受力钢筋截断焊接于钢板400a的第二钢板420a上,还可以是在钢板400a的第二钢板420a 上穿孔,再将受力钢筋设置于该孔中。

　　[0045] 需要进一步说明的是,上述混凝土楼板820的形状可以是方形的,但不仅限于此,在其它实施例中,还可以是圆形等其他形状的。

　　[0046] 混凝土板节点10a的有益效果是,该混凝土板节点10a通过布置的圆弧形环形钢板500拼接的截面呈“T”型的钢板400a,加强型钢柱300a和混凝土楼板820之间的联系,在不改变原有关于板柱节点设计构造的基础上就能加强抗冲切混凝土矩形柱板节点100与混凝土楼板820之间的抗冲切能力,同时,无论是设计制造还是施工支模上,圆弧形的环形钢板500拼接的T”型的钢板400a与型钢柱300a的连接均是十分简单的,同时还能最大程度地发挥混凝土承压能力好的特点,该混凝土板节点10a可以应用于型钢混凝土框架无梁楼盖体系的中柱节点。

　　[0048] 请参照图4,本实施例提供一种混凝土板节点10b,其和实施例一提供的混凝土板节点10a的结构类似,相同之处请参照实施例一,其不同之处在于,钢板400b与型钢柱300b 的翼缘330b连接方式不是焊接,而是通过连接板800连接的,具体连接方式如下。

　　[0049] 钢板400b的一端焊接于连接板800上,再将连接板800可拆卸的连接于型钢柱300b 的翼缘330b上。上述的可拆卸连接可以是通过螺栓等连接件可拆卸的将钢板400b连接于型钢柱300b。将钢板400b设置成可拆卸连接的,可以实现组合结构的部分装配式组装,加快施工进度并保证钢板400b连接处的焊缝质量,以符合建筑工业化技术的要求。

　　[0050] 需要说明的是,请参照图5,在本实施例中的加劲肋700可以设置于第一钢板410b 和连接板800的焊接处,具体地,可以设置在第一钢板410b远离第二钢板420b的一侧。加劲肋700可以使钢板400b和连接板800的连接更加的稳固。需要进一步说明的是,每个第一钢板410b下方设置的加劲肋700的数量可以是1个、2个、3个等,在此不做限定,本实施例中每个第一钢板410b下方的加劲肋700数量为2个。

　　[0051] 混凝土板节点10b的有益效果是,该混凝土板节点10b除了可以增强柱和楼板的抗冲切能力,发挥混凝土承压能力好的特点之外,还可以实现组合结构的部分装配式组装,加快施工进度并保证钢板400b连接处的焊缝质量,以符合建筑工业化技术的要求。

　　[0052] 综上所述,本发明的抗冲切混凝土矩形柱板节点及混凝土板节点的有益效果是,

　　[0053] (1)环形钢板拼接的钢板与型钢结构相连后,相当于扩展了柱在楼板内的接触面积,减小了应力集中现象,

　　[0054] (2)环形钢板拼接的钢板在冲切荷载作用下,其与楼板之间的相互作用方式为挤压,这很好地发挥了混凝土承压能力好的特点,

　　[0055] (3)设置于钢板的栓钉,可增强钢板和混凝土楼板的联系,增加拉结效应,

　　[0056] (4)仅通过简单的焊接和钢板延伸等构造措施,免去了弯起钢筋要穿越型钢混凝异形柱中腹板的麻烦,同时在受力上也相对于弯起钢筋更为明确,能充分发挥材料力学性能的优势。

　　[0057] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。