预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接及施工工艺

技术领域

本发明属于建筑结构领域，具体涉及一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接及施工工艺。

背景技术

在建筑工程中，为了节约主次梁所占用的空间，使结构空间布置更为灵活、平面布置更加多样，可以选用柱-板组合结构进行设计施工，柱-板组合结构是由楼板和柱组成承重体系的房屋结构。现阶段，柱-板组合结构主要采用现浇法进行施工，即采用现浇混凝土形成柱板节点，这种施工方式的节点易产生应力集中，在荷载作用下应力危险区域易发生断裂，且现浇法施工工期长、需要大量模板、对周围环境影响大且资源浪费严重，所以选用装配式柱板组合结构更为合理。

而装配式结构，即主要受力构件在工厂预制后在现场组装的结构体系，不仅具有更好的构件力学性能，而且能够有效地减小对环境的噪音、扬尘等负面影响，节约水、电、材料等资源能源，遵循可持续发展理念，更符合现阶段绿色建筑要求。但是普通装配式混凝土柱板组合结构具有抗侧刚度小、延性差、抗剪能力差、板和柱之间可能会产生不平衡弯矩等缺点，容易在地震荷载作用下产生脆性破坏，所以宜选用力学性能更为优秀的组合结构制作体系的板柱构件并应用合理的方式进行节点连接，使二者共同工作。

发明内容

为解决现有技术中存在问题，为此本发明第一方面提出一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板的连接。

本发明第二方面提出一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接的施工工艺。

本发明第三方面提出另一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接的施工工艺。

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板的连接，包括钢管混凝土柱、钢板夹心混凝土组合板和连接组件，所述钢管混凝土柱包括钢管和外伸组合板，钢管内具有浇筑混凝土，外伸组合板包括外伸组合板钢板，外伸组合板钢板中间设置有第一连接孔，钢管穿过第一连接孔，且与外伸组合板钢板焊接，钢管内部和外伸组合板钢板上均浇筑有混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板包括上钢板和下钢板，上钢板和下钢板之间具有浇筑混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板上设置有第二连接孔，钢管混凝土柱穿过第二连接孔，并通过连接组件与钢板夹心混凝土组合板连接。

优选地，所述连接组件包括第一法兰盘、第二法兰盘和多个螺栓，所述第一法兰盘呈环状，第一法兰盘绕外伸组合板边缘设置，且与外伸组合板外侧边缘焊接，第一法兰盘上周向设置有多个第三连接孔，第二法兰盘呈环状，第二法兰盘绕钢板夹心混凝土组合板的第二连接孔边缘设置，且与第二连接孔边缘焊接，第二法兰盘上周向设置有多个第四连接孔，第三连接孔的位置与第四连接孔的位置相配合，且通过多个第一螺栓分别穿过第四连接孔和第三连接孔，使第一法兰盘与第二法兰盘连接，进而实现钢管混凝土柱与钢板夹心混凝土组合板连接。

优选地，所述第一法兰盘与第二法兰盘形状相同。

优选地，所述钢管混凝土柱还设置有多个第五连接孔和多个第二螺栓，沿外伸组合板上端外边侧和沿外伸组合板下端外边侧均周向设置有第五连接孔，第五连接孔内插设有第二螺栓，第二螺栓的螺杆均向外，钢板夹心混凝土组合板上还设置有多个第六连接孔和多个第三螺栓，沿钢板夹心混凝土组合板上端内边侧和沿钢板夹心混凝土组合板下端内边侧均周向设置有多个第六连接孔，第六连接孔内插设有第三螺栓，第三螺栓的螺杆均向外，连接组件包括上钢盖和下钢盖，上钢盖和下钢盖均为环形，上钢盖上设置有第七连接孔和多个第八连接孔，第七连接孔沿第七连接孔周向设置，下钢盖上设置有第九连接孔和多个第十连接孔，第十连接孔沿第九连接孔中心周向设置，上钢盖盖合在外伸组合板上端与钢板夹心混凝土组合板上端的连接处，外伸组合板上端的第二螺栓和钢板夹心混凝土组合板上端第三螺栓均与上钢盖上的多个第八连接孔配合，下钢盖盖合在外伸组合板下端与钢板夹心混凝土组合板下端的连接处，外伸组合板下端的第二螺栓和钢板夹心混凝土组合板下端的第三螺栓均与下钢盖上的多个第十连接孔配合，从而使钢管混凝土柱与钢板夹心混凝土组合板连接。

本发明第二方面提供一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接的施工工艺，包括如下步骤：

步骤1：制作带有外伸组合板的钢管混凝土柱，首先根据设计要求选择柱身钢管，然后将外伸组合板钢板上预留出与钢管形状尺寸相适应的第一连接孔，将钢管穿过第一连接孔，并将外伸组合板钢板与钢管焊接，然后整体浇筑钢管和外伸组合板钢板混凝土，制成带有外伸组合板的钢管混凝土柱，最后将带有第三连接孔的第一法兰盘与外伸组合板外侧边缘焊接；

步骤2：制作钢板夹心混凝土组合板，选取钢板夹心混凝土组合板的上下两块钢板，其位置与外伸组合板钢板的位置相适应，再将第二法兰盘焊接在钢板夹心混凝土的第二连接孔边缘，并利用模板浇筑混凝土，形成带有法兰盘的钢板夹心混凝土组合板。

步骤3：将钢管混凝土柱和钢板夹心组合板组件安装，首先在带外伸组合板的钢管混凝土柱周围设置临时支撑，然后将钢板夹心组合板吊装到柱顶，将带外伸组合板的钢管混凝土柱通过钢板夹心混凝土组合板上的第二连接孔，并将钢板夹心组合板缓缓降至钢管混凝土柱中部，最后将第一法兰盘的第三连接孔与第二法兰盘的第四连接孔对齐，用高强螺栓依次穿过第四连接孔和第三连接孔，拧紧螺母，完成装配。

本发明第三方面提供又一种预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接的施工工艺，包括如下步骤：

步骤1：制作带有外伸组合板的钢管混凝土柱，首先根据设计要求选择柱身钢管，然后将外伸组合板钢板上预留出与钢管形状尺寸相适应的第一连接孔以及沿外伸组合板钢板上端外侧和沿外伸组合板钢板下端外侧周向设置的多个第五连接孔，将多个第二螺栓穿过多个第五连接孔，进行固定预埋高强螺栓，并使第二螺栓的螺杆均向外伸出外伸组合板钢板，将钢管穿过第一连接孔，并将带有第二螺栓的外伸组合板钢板与钢管焊接，最后整体浇筑钢管和外伸组合板钢板混凝土，制成带有预埋螺栓的外伸组合板，进而完成带有外伸组合板钢管混凝土柱的预制。

步骤2：制作钢板夹心混凝土组合板，选取钢板夹心混凝土组合板的上下两块钢板，其位置与外伸组合板钢板的位置相适应，在钢板夹心混凝土组合板的上钢板和下钢板上预设多个第六连接孔，将多个第三螺栓穿过多个第六连接孔，并使第三螺栓的螺杆均向外伸出钢板夹心混凝土组合板的上下钢板，并利用模板浇筑混凝土，形成带螺栓的钢板夹心组合版。

步骤3：将钢管混凝土柱和钢板夹心组合板组件安装，首先将带外伸组合板的钢管混凝土柱穿过下钢盖上的第九连接孔并进行固定，在钢管混凝土柱周围设置临时支撑，然后依次将钢板夹心组合板和上钢盖吊装到钢管混凝土柱柱顶，使钢管混凝土柱依次穿过第二连接孔和第七连接孔，并将钢板夹心组合板和上钢盖缓缓降至钢管混凝土柱中部，同时将钢板夹心组合板与外伸组合板对接，最后将钢板夹心混凝土组合板下端的第三螺栓和外伸组合板下端的第二螺栓与下钢盖上的第九连接孔对齐并插入，拧紧螺母，将钢板夹心混凝土组合板上端的第三螺栓和外伸组合板上端的第二螺栓与上钢盖上的第七连接孔对齐并插入，拧紧螺母，完成装配。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：钢管混凝土柱将混凝土灌入钢管中形成的组合结构，相对于普通混凝土结构，具有抗震性能好、自重轻、塑性好、耐疲劳和耐冲击等优点，且钢管为混凝土提供模板，可以有效解决大量模板耗材问题；钢板夹心混凝土板是在两层较薄的钢板之间浇筑混凝土的组合结构，具有承载力高、延性好和施工方便等优点。本发明将钢管混凝土柱作为承压柱，钢板夹心混凝土组合板作为板结构组成装配式柱板组合结构，以此提升柱板组合结构的力学性能、抗腐蚀能力、耐火能力与施工速度，并且为了使该柱板结构具有更好的整体性能，本发明不仅提出钢管混凝土柱与钢板夹心混凝土组合板连接，还给出其施工工艺，通过外伸组合板-法兰盘连接法、外伸组合板-钢盖板连接法将钢管混凝土柱和钢板夹心混凝土组合板节点的有效连接，采用以上方法连接的柱-板结构侧向刚度大，在地震荷载作用下不会产生过大的位移，节点处整体性强，柱和板连接紧密，能够很好的传递内力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的钢板夹心组合板与带外伸组合板的钢管混凝土柱的连接结构示意图；

图2是图1沿I-I的剖面图；

图3是图1中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为方钢管时沿II-II的剖面图；

图4图1中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为圆钢管时沿II-II的剖面图；

图5是根据本发明的一个实施例的带外伸组合板的钢管混凝土柱；

图6是图5沿III-III的剖面图；

图7是图5中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为方钢管时沿IV-IV的剖面图；

图8是图5中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为圆钢管时沿IV-IV的剖面图；

图9是根据本发明一个实施例的钢板夹心组合板与带外伸组合板的钢管混凝土柱的连接结构示意图；

图10是图9沿V-V的剖面图；

图11是图9中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为方钢管时沿VI-VI的剖面图；

图12是图9中带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为圆钢管时沿VI-VI的剖面图；

图13是根据本发明的一个实施例的带外伸组合板的钢管混凝土柱；

图14是图13沿VII-VII的剖面图；

图15是图13带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为方钢管时沿VIII-VIII的剖面图；

图16是图13带外伸组合板的钢管混凝土柱的钢管为圆钢管时沿VIII-VIII的剖面图。

其中：1钢管混凝土柱；11外伸组合板；111外伸组合板钢板；12钢管；13第二螺栓；2钢板夹心混凝土组合板；21上钢板；22下钢板；23第三螺栓；3第一法兰盘；31第三连接孔；4第二法兰盘；41第四连接孔；5第一螺栓；6上钢盖；7下钢盖

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图16描述根据本发明一些实施例所述预制钢管混凝土柱与夹心混凝土组合板连接的连接及其施工工艺。

实施例1：在本发明第一方面的实施例中，如图1至图8所示，本发明提供了一种预制钢管混凝土柱1与夹心混凝土组合板的连接，包括钢管混凝土柱1、钢板夹心混凝土组合板2和连接组件，所述钢管混凝土柱1包括钢管12和外伸组合板11，钢管12内具有浇筑混凝土，外伸组合板11包括外伸组合板11钢板，外伸组合板11钢板中间设置有第一连接孔，钢管12穿过第一连接孔，且与外伸组合板钢板111焊接，钢管12内部和外伸板组合钢板111上均浇筑有混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板2包括上钢板21和下钢板22，上钢板21和下钢板22之间具有浇筑混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板2上设置有第二连接孔，钢管混凝土柱1穿过第二连接孔，并通过连接组件与钢板夹心混凝土组合板2连接。

在该实施例中，预制钢管混凝土柱1与组合板的连接，包括钢管混凝土柱1、钢板夹心混凝土组合板2和连接组件，钢管混凝土柱1包括钢管12和外伸组合板11，钢管12可以使圆钢管也可以是方钢管，钢管12内具有浇筑混凝土，外伸组合板11包括外伸组合板11钢板，外伸组合板11钢板中间设置有第一连接孔，钢管12穿过第一连接孔，且与外伸组合板钢板111焊接，钢管12内部和外伸组合板钢板111上均浇筑有混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板2包括上钢板21和下钢板22，上钢板21和下钢板22之间具有浇筑混凝土，所述钢板夹心混凝土组合板2上设置有第二连接孔，钢管混凝土柱1穿过第二连接孔，连接组件将外伸组合板11与钢板夹心混凝土组合板2，从而使钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接。

实施例2：如图1至图8所示，所述连接组件包括第一法兰盘3、第二法兰盘4和多个第一螺栓5，所述第一法兰盘3呈环状，第一法兰盘3绕外伸组合板11边缘设置，且与外伸组合板11外侧边缘焊接，第一法兰盘3上周向设置有多个第三连接孔31，第二法兰盘4呈环状，第二法兰盘4绕钢板夹心混凝土组合板2的第二连接孔边缘设置，且与第二连接孔边缘焊接，第二法兰盘4上周向设置有多个第四连接孔41，第三连接孔31的位置与第四连接孔41的位置相配合，且通过多个第一螺栓5分别穿过第四连接孔41和第三连接孔31，使第一法兰盘3与第二法兰盘4连接，进而实现钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接。

在该实施例中，连接组件包括第一法兰盘3、第二法兰盘4和多个第一螺栓5，第一螺栓5为高强螺栓，所述第一法兰盘3呈环状，第一法兰盘3绕外伸组合板11边缘设置，且与外伸组合板11外侧边缘焊接，第一法兰盘3上周向设置有多个第三连接孔31，第二法兰盘4呈环状，第二法兰盘4绕钢板夹心混凝土组合板2的第二连接孔边缘设置，且与第二连接孔边缘焊接，第二法兰盘4上周向设置有多个第四连接孔41，第三连接孔31的位置与第四连接孔41的位置相配合，且通过多个第一螺栓5分别穿过第四连接孔41和第三连接孔31，使第一法兰盘3与第二法兰盘4连接，进而实现钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接。

实施例3：如图1至图4所示，第一法兰盘3与第二法兰盘4形状相同。

在该实施例中，第一法兰盘3与第二法兰盘4形状相同，使第一法兰盘3与第二法兰盘4更加适配，进而使钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接紧密。

实施例4：如图9至图16所示，所述钢管混凝土柱1还设置有多个第五连接孔和多个第二螺栓13，沿外伸组合板11上端外边侧和沿外伸组合板11下端外边侧均周向设置有第五连接孔，第五连接孔内插设有第二螺栓13，第二螺栓13的螺杆均向外，钢板夹心混凝土组合板2上还设置有多个第六连接孔和多个第三螺栓23，沿钢板夹心混凝土组合板2上端内边侧和沿钢板夹心混凝土组合板2下端内边侧均周向设置有多个第六连接孔，第六连接孔内插设有第三螺栓23，第三螺栓23的螺杆均向外，连接组件包括上钢盖6和下钢盖7，上钢盖6和下钢盖7均为环形，上钢盖6上设置有第七连接孔和多个第八连接孔，第七连接孔沿第七连接孔周向设置，下钢盖7上设置有第九连接孔和多个第十连接孔，第十连接孔沿第九连接孔中心周向设置，上钢盖6盖合在外伸组合板11上端与钢板夹心混凝土组合板2上端的连接处，外伸组合板11上端的第二螺栓13和钢板夹心混凝土组合板2上端第三螺栓23均与上钢盖6上的多个第八连接孔配合，下钢盖7盖合在外伸组合板11下端与钢板夹心混凝土组合板2下端的连接处，外伸组合板11下端的第二螺栓13和钢板夹心混凝土组合板2下端的第三螺栓23均与下钢盖7上的多个第十连接孔配合，从而使钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接。

在该实施例中，钢管混凝土柱1还设置有多个第五连接孔和多个第二螺栓13，沿外伸组合板11上端外边侧和沿外伸组合板11下端外边侧均周向设置有第五连接孔，第五连接孔内插设有第二螺栓13，第二螺栓13的螺杆均向外，钢板夹心混凝土组合板2上还设置有多个第六连接孔和多个第三螺栓23，沿钢板夹心混凝土组合板2上端内边侧和沿钢板夹心混凝土组合板2下端内边侧均周向设置有多个第六连接孔，第六连接孔内插设有第三螺栓23，第三螺栓23的螺杆均向外，连接组件包括上钢盖6和下钢盖7，上钢盖6和下钢盖7均为环形，上钢盖6上设置有第七连接孔和多个第八连接孔，第七连接孔沿第七连接孔周向设置，下钢盖7上设置有第九连接孔和多个第十连接孔，第十连接孔沿第九连接孔中心周向设置，钢管混凝土柱1穿过依次穿过第九连接孔，第二连接孔和第七连接孔，使上钢盖6盖合在外伸组合板11上端与钢板夹心混凝土组合板2上端的连接处，外伸组合板11上端的第二螺栓13和钢板夹心混凝土组合板2上端第三螺栓23均与上钢盖6上的多个第八连接孔配合，下钢盖7盖合在外伸组合板11下端与钢板夹心混凝土组合板2下端的连接处，外伸组合板11下端的第二螺栓13和钢板夹心混凝土组合板2下端的第三螺栓23均与下钢盖7上的多个第十连接孔配合，从而使钢管混凝土柱1与钢板夹心混凝土组合板2连接。

实施例5：在本发明的第二方面实施例中，本发明提供一种预制钢管混凝土柱1与夹心混凝土组合板连接的施工工艺，包括如下步骤：

步骤1：制作带有外伸组合板11的钢管混凝土柱1，首先根据设计要求选择柱身钢管12，然后将外伸组合板11钢板上预留出与钢管12形状尺寸相适应的第一连接孔，将钢管12穿过第一连接孔，并将外伸组合板11钢板与钢管12焊接，然后整体浇筑钢管12和外伸组合板11钢板混凝土，制成带有外伸组合板11的钢管混凝土柱1，最后将带有第三连接孔31的第一法兰盘3与外伸组合板11外侧边缘焊接；

步骤2：制作钢板夹心混凝土组合板2，选取钢板夹心混凝土组合板2的上下两块钢板，其位置与外伸组合板11钢板的位置相适应，再将第二法兰盘4焊接在钢板夹心混凝土的第二连接孔边缘，并利用模板浇筑混凝土，形成带有法兰盘的钢板夹心混凝土组合板2；

步骤3：将钢管混凝土柱1和钢板夹心组合板组件安装，首先在带外伸组合板11的钢管混凝土柱1周围设置临时支撑，然后将钢板夹心组合板吊装到柱顶，将带外伸组合板11的钢管混凝土柱1通过钢板夹心混凝土组合板2上的第二连接孔，并将钢板夹心组合板缓缓降至钢管混凝土柱1中部，最后将第一法兰盘3的第三连接孔31与第二法兰盘4的第四连接孔41对齐，用高强螺栓依次穿过第四连接孔41和第三连接孔31，拧紧螺母，完成装配。

实施例6：在本发明的第三方面实施例中，本发明又提供了一种预制钢管混凝土柱1与夹心混凝土组合板连接的施工工艺，包括如下步骤：

步骤1：制作带有外伸组合板11的钢管混凝土柱1，首先根据设计要求选择柱身钢管12，然后将外伸组合板钢板111上预留出与钢管12形状尺寸相适应的第一连接孔以及沿外伸组合板钢板111上端外侧和沿外伸组合板钢板111下端外侧周向设置的多个第五连接孔，将多个第二螺栓13穿过多个第五连接孔，进行固定预埋高强螺栓，并使第二螺栓13的螺杆均向外伸出外伸组合板钢板111，将钢管12穿过第一连接孔，并将带有第二螺栓13的外伸组合板钢板111与钢管12焊接，最后整体浇筑钢管12和外伸组合板钢板111混凝土，制成带有预埋螺栓的外伸组合板11，进而完成带有外伸组合板11钢管混凝土柱1的预制；

步骤2：制作钢板夹心混凝土组合板2，选取钢板夹心混凝土组合板2的上下两块钢板，其位置与外伸组合板11钢板的位置相适应，在钢板夹心混凝土组合板2的上钢板21和下钢板22上预设多个第六连接孔，将多个第三螺栓23穿过多个第六连接孔，并使第三螺栓23的螺杆均向外伸出钢板夹心混凝土组合板2的上下钢板22，并利用模板浇筑混凝土，形成带螺栓的钢板夹心组合版；

步骤3：将钢管12混凝土和钢板夹心组合板组件安装，首先将带外伸组合板11的钢管混凝土柱1穿过下钢盖7上的第九连接孔并进行固定，在钢管混凝土柱1周围用起重机做临时支撑，然后依次将钢板夹心组合板和上钢盖6吊装到钢管混凝土柱1柱顶，使钢管混凝土柱1依次穿过第二连接孔和第七连接孔，并将钢板夹心组合板和上钢盖6缓缓降至钢管混凝土柱1中部，同时将钢板夹心组合板与外伸组合板11对接，最后将钢板夹心混凝土组合板2下端的第三螺栓23和外伸组合板11下端的第二螺栓13与下钢盖7上的第九连接孔对齐并插入，拧紧螺母，将钢板夹心混凝土组合板2上端的第三螺栓23和外伸组合板11上端的第二螺栓13与上钢盖6上的第七连接孔对齐并插入，拧紧螺母，完成装配。