[发明专利]钢管混凝土桁式结构内栓钉节点及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑技术领域，尤其是一种钢管混凝土桁式结构内栓钉节点及其施工方法。

背景技术

由主管（对应于桁架梁或桁式拱肋的上、下弦杆）和支管（对应于腹杆）组成的钢管桁式结构已在建筑结构（特别是大跨空间结构）中得到了广泛的应用，然而由于其主管为空钢管，在支管的压力或拉力作用下，节点区容易发生主管塑性压陷破坏或支管焊趾撕裂破坏，导致钢管桁式结构的整体性能无法得到充分的发挥。为了改善钢管桁式结构的受力性能，一种切实有效的方式是在主管中灌注混凝土（支管仍为空钢管），使其成为钢管混凝土桁式结构。已有研究表明，主管内的混凝土能明显提高节点的承载力和抗疲劳性能（[1] Sakai Y, Hosaka T, Isoe A, et al. Experiments on Concrete Filled and Reinforced Tubular K-Joints of Truss Girder [J] .Journal of Constructional Steel Research , 2004 , 60(5) :683-689；[2] 庞守献. 钢管混凝土梁模型的疲劳试验与分析[J ] . 铁道建筑技术,1997 ,14 (3) :8-12）。虽然内填混凝土的钢管主管可以明显改善主、支管节点区的受力性能，但是由于主管内混凝土与主管钢管之间的组合作用较弱，在支管拉力或压力的作用下，容易造成主管钢管与其内部混凝土界面之间的分离或滑移，导致结构提前退出工作。因此，为了能最大限度地发挥钢管混凝土桁式结构的性能优势，有必要对现有节点做更为合理的改进。

发明内容

为了加强钢管混凝土桁式结构主、支管连接节点处主管内混凝土与钢管之间的组合作用，本发明提供了一种钢管混凝土桁式结构内栓钉节点及其施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钢管混凝土桁式结构内栓钉节点，包括钢管混凝土主管和连接在主管外壁上的支管，其特征在于：所述钢管混凝土主管在与支管连接的区域内壁上焊接有栓钉。

上述栓钉的设置方法为：以支管轴线与主管外壁相交点在主管外壁曲面上的法线和主管轴线之间的交点O为中心，沿主管内壁成阵列式设置栓钉，即以O点为对称中心分别沿主管轴线方向和绕内壁圆周方向均匀布置若干行和若干列栓钉，沿主管轴线方向布置的栓钉总高度应不小于支管与主管相贯面沿主管径向投影面高度和两倍栓钉行距之和。

上述栓钉为圆柱头栓钉。

本发明的另一技术方案是提供一种钢管混凝土桁式结构内栓钉节点的施工方法，其特征在于，按以下步骤进行：

①．确定支管轴线与主管外壁的交点，并以该交点做主管外壁曲面的法线；接着以该法线与主管轴线的交点为对称中心，分别沿主管轴线方向和绕内壁圆周方向均匀布置若干行和若干列栓钉，沿主管轴线方向布置的栓钉总高度应不小于支管与主管相贯面沿主管径向投影面高度和两倍栓钉行距之和；

②．在主管相应位置处焊接支管；

③．在主管内灌注混凝土。

本发明的有益效果是，由于设置了内栓钉的节点加强了混凝土与钢管之间的组合作用，其内的栓钉在支管拉力或压力作用下可阻碍主管的径向外凸或切向滑移，并使更大范围内的主管参与受力，可改善接头处主管的受力状态，提高节点的承载力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的立面图。

图2是图1的I-I剖面图。

图3是图1的II-II剖面图。

图中1.主管，2.支管，3.混凝土，4.栓钉，5. 主管轴线，6.支管轴线，7. 支管轴线与主管外壁的交点，8. 主管外壁曲面的法线，9. 法线与主管轴线的交点。

具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

在图1所示实施例中，首先确定支管2轴线6与主管1外壁的交点7，并以该交点7做主管1外壁曲面的法线8；接着以该法线8与主管1轴线5的交点9为对称中心，分别沿主管1轴线5方向和绕内壁圆周方向均匀布置（与主管内壁焊接）若干行（图3）和若干列（图2）栓钉4，沿主管轴线方向布置的栓钉总高度（最上行栓钉与最下行栓钉中心线之间的距离）应不小于支管与主管相贯面沿主管径向投影面高度和两倍栓钉行距之和，在本实施例中以栓钉总高度等于支管与主管相贯面沿主管径向投影面高度和两倍栓钉行距之和为例说明；然后在主管1相应位置处焊接支管2；最后在主管1内灌注混凝土3。