一种组合立柱与实腹梁的安装结构及施工方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑领域，具体涉及一种组合立柱与实腹梁的安装结构及施工方法。

背景技术

常见的钢结构体系可分为以H型钢、方钢管等型钢组成的框架（支撑）结构体系，以及以冷弯薄壁型钢与结构墙板组成的墙承载结构体系。采用复杂加强且截面加厚冷弯型钢，可以通过组合方式组成新型的性能优秀的截面形式，形成框架结构的主要构件，配套新型的符合装配式建筑要求的节点形式，可以成为新型建筑工业化的一种选择形式。

目前，卷边型钢形成的钢结构体系中，梁柱之间主要通过焊接和栓接的方式连接，具体为，先将第一连接板焊接或栓接在立柱上，并将第二连接板焊接或栓接在梁上，现场施工时，当立柱立好后，将梁起吊，然后将第二连接板和第一连接板对齐后通过螺栓预定位，在预定位时，需至少两名工人分别位于梁的两端并通过螺栓将第一连接板和第二连接板连接在一起，待梁两端的第一连接板和第二连接板预定位后，吊车才能对下一个梁进行起吊，由于第一连接板和第二连接板之间的预定位时间较长且工人投入量大，使得目前梁柱的装配效率低且成本高。实腹梁一般为一根直线结构的梁，其两端的节点需要和立柱上的节点连接时，需要一位工人对实腹梁进行定位，另外一位工人则负责先将实腹梁的一端固定连接在立柱上，而后，负责定位的工人则去实腹梁的另一端将实腹梁固定在另一立柱上，工人成本高且施工效率低。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种组合立柱与实腹梁的安装结构及施工方法，目的在于便于实现梁柱工厂化批量生产，提高梁柱现场施工的效率和质量。

一种组合立柱与实腹梁的安装结构，包括组合立柱，在所述组合立柱之间分布有实腹梁，所述实腹梁包括第一节点以及腹板相互焊接的两个卷边型钢，所述第一节点焊接在所述实腹梁的端面上；所述组合立柱包括第二节点以及由若干个竖向的卷边型钢聚集在一起组合形成的柱体结构，所述柱体结构中卷边型钢之间夹持并焊接连接板，所述第二节点焊接在所述柱体结构上，所述实腹梁绕其中心线在水平面内旋转时其两端的第一节点分别从组合立柱的正面和反面与相应的所述第二节点插接后并通过螺栓连接。

进一步为：所述第一节点和第二节点两者的结构相同且包括竖向的第一固定板，在所述第一固定板上端和下端分别固定连接有水平的第一连接板和第二连接板，在所述第一固定板上位于所述第一连接板和第二连接板之间的位置焊接有竖向的第三连接板，所述第三连接板的上端与所述第一连接板焊接，所述第三连接板的下端与所述二连接板之间留有插接间隙，所述第一节点中的第一固定板呈倒置状态与所述实腹梁的端面贴合并焊接，所述第二节点中的第一固定板呈正向状态与所述组合立柱的侧面贴合并焊接；所述第一节点中的第一固定板呈倒置状态，使得插接槽位于相应第三连接板的上方，所述第二节点中的插接槽位于相应第三连接板的下方；插接时，第一节点中的第一连接板插接入第二节点中的插接槽中，同时，第二节点中的第一连接板插接入第一节点中的插接槽中，并使得第一节点中的第一连接板、第二连接板和第三连接板分别与所述第二节点中的第二连接板、第一连接板和第一连接板一一对应贴合并栓接。

进一步为：在所述第一连接板和第二连接板之间且位于远离所述插接间隙的位置固定连接有第一加强板，所述第一加强板位于所述第三连接板的一侧。

进一步为：所述柱体结构包括四个卷边型钢聚集在一起组合成的呈闭口形式的矩形截面，所述四个卷边型钢呈中心对称设置，所述四个卷边型钢中卷边型钢的开口方向为两个相向设置，所述连接板的一端端部位于其中两个所述卷边型钢之间，所述连接板的另一端端部位于另外两个所述卷边型钢之间。

进一步为：在所述第一固定板上焊接有竖向的第二加强板并与之垂直设置，所述第二加强板被夹持在所述柱体结构中四个卷边型钢之间并与之焊接。

一种组合立柱与实腹梁的施工方法，采用独立基础并在独立基础内预埋地脚锚栓，将组合立柱的柱脚与地脚锚栓连接，在柱脚和独立基础之间设置安装定位螺栓并调平柱脚；在柱脚和独立基础之间预留间隙并在该间隙内灌注填密细石混凝土；组合立柱施工完毕后，通过吊车依次将实腹梁吊装到相应的组合立柱之间，吊车的吊绳与实腹梁的中心点位于同一直线上，实腹梁的中心点位于相应的两个连接节点之间的中心点处，实腹梁的两端分别位于两个组合立柱的相对侧；工人在实腹梁的一端摆动实腹梁并使实腹梁采用逆时针法或正时针法装配在相应组合立柱之间；吊车将实腹梁吊装完毕后，工人们依据耗能需求和指定的扭矩对相应的节点进行螺栓连接。

本发明的有益效果：通过特殊的节点和卷边型钢焊接并组合成梁和柱，实腹梁两端的第一节点分别从组合立柱的正面和反面与相应的第二节点插接后并通过螺栓连接，便于单人旋转实腹梁后快速操作完成，提高吊车的利用率，降低成本和提高施工效率；组合立柱和实腹梁分别通过与之相应的统一节点和卷边型钢组合焊接，第一节点和第二节点结构相同，提高工厂化生产效率和生产质量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A区域的结构放大图；

图3为本发明中第四节点和第二加强板的连接结构示意图；

图4为本发明中组合立柱的截面图。

图中，1、组合立柱；11、卷边型钢；2、实腹梁；3、第一节点；31、第一连接板；32、第三连接板；33、第一固定板；34、第一加强板；35、第二连接板；36、第二加强板；4、第二节点；5、柱脚；6、独立基础；61、细石混凝土。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本发明实例中的左、中、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

一种组合立柱1与实腹梁2的安装结构，包括组合立柱1，在所述组合立柱1之间分布有实腹梁2，所述实腹梁2包括第一节点3以及腹板相互焊接的两个卷边型钢11，所述第一节点3焊接在所述实腹梁2的端面上；所述组合立柱1包括第二节点4以及由若干个竖向的卷边型钢11聚集在一起组合形成的柱体结构，所述柱体结构中卷边型钢11之间夹持并焊接连接板，所述第二节点4焊接在所述柱体结构上，所述实腹梁2绕其中心线在水平面内旋转时其两端的第一节点3分别从组合立柱1的正面和反面与相应的所述第二节点4插接后并通过螺栓连接。

目前，并没有节点和节点之间进行插接的结构，插接后需保证第二节点4支撑住第一节点3，从而使得吊车可进行后续的吊装工作，为提高第一节点3和第二节点4插接后的稳定性、连接强度以及结构的紧凑性，结合图2所示，所述第一节点3和第二节点4两者的结构相同且包括竖向的第一固定板33，在所述第一固定板33上端和下端分别固定连接有水平的第一连接板31和第二连接板35，在所述第一固定板33上位于所述第一连接板31和第二连接板35之间的位置焊接有竖向的第三连接板32，所述第三连接板32的上端与所述第一连接板31焊接，所述第三连接板32的下端与所述二连接板之间留有插接间隙，所述第一节点3中的第一固定板33呈倒置状态与所述实腹梁2的端面贴合并焊接，所述第二节点4中的第一固定板33呈正向状态与所述组合立柱1的侧面贴合并焊接；所述第一节点3中的第一固定板33呈倒置状态，使得插接槽位于相应第三连接板32的上方，所述第二节点4中的插接槽位于相应第三连接板32的下方；插接时，第一节点3中的第一连接板31插接入第二节点4中的插接槽中，同时，第二节点4中的第一连接板31插接入第一节点3中的插接槽中，并使得第一节点3中的第一连接板31、第二连接板35和第三连接板32分别与所述第二节点4中的第二连接板35、第一连接板31和第一连接板31一一对应贴合并栓接。在所述第一连接板31和第二连接板35之间且位于远离所述插接间隙的位置固定连接有第一加强板34，所述第一加强板34位于所述第三连接板32的一侧。

为提高柱体结构整体的结构强度，所述柱体结构包括四个卷边型钢11聚集在一起组合成的呈闭口形式的矩形截面，所述四个卷边型钢11呈中心对称设置，所述四个卷边型钢11中卷边型钢11的开口方向为两个相向设置，所述连接板的一端端部位于其中两个所述卷边型钢11之间，所述连接板的另一端端部位于另外两个所述卷边型钢11之间。在所述第一固定板33上焊接有竖向的第二加强板36并与之垂直设置，所述第二加强板36被夹持在所述柱体结构中四个卷边型钢11之间并与之焊接。本发明中卷边型钢11均为G型钢，所述G型钢采用CN207032476U一种集束组合构件中公开的G型钢构件，同理，G型钢包括底板和设置于底板宽度方向两侧的两侧板，卷边型钢11的腹板即为所述G型钢的底板，底板具体为平板结构，两侧板的远离底板的一端分别朝向相对的翻折有翼板，翼板朝内翻折，同一个G型钢构件的两翼板的相对端朝向底板方向内翻有加强边，使得相应两翼板形成约束边，此处的约束边具体为半约束边，底板和两侧板则为全约束边。加强边的设置，使得相应的翼板可有效承力，进而可有效提高G型钢的强度。

本发明的施工方法，如图1所示，采用独立基础6并在独立基础6内预埋地脚锚栓，将组合立柱1的柱脚5与地脚锚栓连接，在柱脚5和独立基础6之间设置安装定位螺栓并调平柱脚5；将柱脚5和独立基础6之间留50mm的间隙并在该间隙内灌注填密细石混凝土61；组合立柱1施工完毕后，通过吊车依次将实腹梁2吊装到相应的组合立柱1之间，实腹梁2采用逆时针法或正时针法装配在相应组合立柱1之间，实腹梁2的两端分别位于两个组合立柱的相对侧；吊车将所有实腹梁2吊装完毕后，工人们依据耗能需求和指定的扭矩对相应的节点进行螺栓连接。其中，该体系适应于计算机自动设计，编制了定制化智能BIM软件，可以完成结构的自动设计、施工图绘制、清单提交、加工详图绘制，以及BIM模型的自动生成。

与现有技术相比：如果将实腹梁从两立柱的同一侧向立柱的节点内插接时，由于实腹梁的一端摆动，另一端则会反向移动，使得实腹梁的两端不易同时插接在立柱的节点上，故需要两人同时在实腹梁的两端同时配合吊绳的移动才能将实腹梁的两端同时插接在立柱的节点内。而本发明中吊绳可以直接将实腹梁的中心点放置在两个立柱的节点之间，实腹梁的两端分别位于两个立柱的相对侧，实腹梁绕其中心线摆动后，实腹梁的两端则可同时插接在相应立柱的节点内。

1、创新采用复杂卷边冷弯型钢（即所述卷边型钢）缀合形成框架结构的梁柱构件，突破了冷弯薄壁型钢不用于框架结构的限制，拓展了冷弯型钢的使用范围。

2、提出的结构形式，整个结构只需要一种冷弯型钢截面尺寸（型钢壁厚根据设计计算确定），因此可以高效完成截面的制作、裁切，梁、柱两者和与之相应的节点均在工厂内装配制作，现场螺栓装配，是新型建筑工业化的一个实践模式与示范。

3、提出的一整套节点系列，节点均采用加厚板，加厚板和冷弯型钢焊接，解决了冷弯型钢壁厚较小，节点处连接容易破坏的弱点，拓展了冷弯型钢的使用范围。

4、提出的一整套节点系列，均为标准尺寸的节点，便于在标准工装胎具上，采用机器人高效组焊、焊接制作。

5、提出的中心对称的组合立柱与节点的构造形式，在节点处加强有加厚的中心垂直节点板，为薄壁组合立柱增加了一道“硬骨头”，无需打断组合立柱制作横向贯通隔板节点，提高了构件的制作质量。

6、提出旋转式装配方式，一方面保持组合立柱的轴线通过相应节点，结构校准更简单可靠，另一方面梁的端部节点始终向一侧偏移，因此可以制作一个标准的节点，同时满足了梁两端的节点构造需求。

7、梁柱螺栓节点均为抗震耗能节点的构造措施。采用允许现场螺栓连接后，梁端可以作1/50倾角的有限转动，形成有限变形的“塑性铰”。喷砂、喷丸方式处理节点的板接触面，形成一定摩擦系数的摩擦面，通过施加设计扭矩形成设计的摩擦力，在正常使用状态下不产生滑动，而在地震作用下滑动而耗散地震能量，达到金属摩擦阻尼器的效果。因此所有梁柱节点均为抗震耗能节点，使传统钢结构中运用截面塑性变形而产生的结构延性，在设计的节点摩擦面相对位移中得以实现，避免了传统冷弯型钢延性与抗震性能低的弱点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。