薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的雙層窄環(huán)板?FRP節(jié)點的制作方法

本發(fā)明涉及廢舊混凝土循環(huán)利用技術領域，具體涉及一種薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的雙層窄環(huán)板-FRP節(jié)點。

背景技術：

目前，我國舊有建筑拆除所產生的混凝土固體廢棄物絕大部分都是直接運往郊外堆放，而新建建筑需要的混凝土又完全采用新水泥、石子、河砂等材料配制而成。由此不僅耗費了大量的資源，同時造成了嚴重的環(huán)境危害。為此，如何科學利用舊有建筑拆除產生的混凝土固體廢棄物，以盡量減少新建建筑對新水泥、石子、河砂等材料的消耗，已成為整個建筑行業(yè)踐行“環(huán)保、節(jié)能、減排”國家戰(zhàn)略所亟待解決的問題。

再生骨料混凝土作為混凝土廢棄物的一種再利用途徑在國內外均已得到一定程度的研究，所謂再生骨料混凝土，就是將舊有建筑拆除所得的混凝土廢棄物，經(jīng)過破碎、篩分、凈化等過程，獲取大量骨料尺度的顆粒，然后利用其配制而得的新混凝土。但是上述處理不僅過程繁瑣，而且消耗大量能源，加之在再生骨料混凝土的配制過程中仍然需要耗費大量水、水泥、砂石和能源，因此有必要尋求一種更為合理的混凝土廢棄物回收利用策略。

鋼管混凝土自問世以來以其優(yōu)越的力學性能愈來愈廣泛地應用在工程建設中，如高層及超高層建筑、重型工業(yè)廠房、大跨度橋梁等等。在鋼管中填筑廢棄混凝土及新混凝土，使廢棄混凝土與新混凝土受到外圍鋼管的保護和約束，從而形成了鋼管再生混合結構。鋼管再生混合結構在獲得與鋼管混凝土結構相似的良好力學性能的同時，又達到了實現(xiàn)廢棄混凝土的可再生利用的目的。

鋼管混凝土結構中的梁柱節(jié)點的設計對于結構的剛度、受力性能、建筑的安全性及施工的便利性有著至關重要的作用，因此研制傳力合理、經(jīng)濟可靠、構造簡單、施工方便的鋼管混凝土梁柱節(jié)點十分必要。常用的鋼管混凝土梁柱節(jié)點形式包括：加強環(huán)式節(jié)點、承重銷式節(jié)點、錨定式節(jié)點、鋼筋混凝土環(huán)梁節(jié)點、鋼筋穿心式節(jié)點等等，對于薄壁鋼管再生混合柱來說，采用穿心式部件將不利于廢棄混凝土的投放，又因鋼管壁厚較小，采用普通的環(huán)式加強部件又使得薄壁鋼管在受力時過早屈曲。因此迫切需要既能方便廢棄混凝土的投放，同時具有良好的受力性能的適用于薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁連接的梁柱節(jié)點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的雙層窄環(huán)板－FRP連接節(jié)點，所述節(jié)點具有傳力合理、經(jīng)濟可靠，一方面薄壁鋼管再生混合柱使用的薄壁鋼管和再生混凝土節(jié)能環(huán)保，另一方面雙層窄環(huán)板和FRP套箍使薄壁鋼管在受力時過早屈曲的現(xiàn)象得到抑制。

本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術方案有：

一種薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的雙層窄環(huán)板-FRP節(jié)點，包括由薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的交匯處形成的節(jié)點域，對稱設置在所述節(jié)點域上、下側的兩套雙層窄環(huán)板、FRP套箍和組合肋板、對稱設置在節(jié)點域左、右兩側的鋼牛腿，所述鋼梁通過鋼牛腿與節(jié)點域及雙層窄環(huán)板相連，所述雙層窄環(huán)板包括平行設置的大環(huán)板和小環(huán)板，兩套雙層窄環(huán)板分別位于節(jié)點域上、下兩側的薄壁鋼管外側，所述FRP套箍環(huán)繞粘貼于大環(huán)板和小環(huán)板之間的薄壁鋼管外側，所述組合肋板通過螺栓對稱連接在雙層窄環(huán)板的大環(huán)板和小環(huán)板之間并緊壓住所述FRP套箍。

進一步地，所述大環(huán)板和小環(huán)板均垂直于薄壁鋼管再生混合柱的軸線，大環(huán)板與鋼牛腿的翼緣共平面，大環(huán)板和小環(huán)板之間的距離不大于鋼梁高的二分之一，大環(huán)板的外徑與內徑之差不小于鋼梁高的五分之一且不大于鋼梁高的二分之一，小環(huán)板外徑與內徑之差為大環(huán)板外徑與內徑之差的三分之一，大環(huán)板和小環(huán)板緊套節(jié)點域上、下兩側的薄壁鋼管再生混合柱并與薄壁鋼管焊接。

進一步地，所述FRP套箍由單層或多層FRP組成，所述FRP套箍位于大環(huán)板和小環(huán)板之間并通過環(huán)氧類膠黏劑環(huán)繞粘貼于薄壁鋼管外側，F(xiàn)RP套箍沿薄壁鋼管再生混合柱的軸向的高度等于大環(huán)板和小環(huán)板之間的距離。

進一步地，所述組合肋板由兩塊翅板及兩塊連接板焊接而成，兩塊翅板為垂直于鋼牛腿翼緣的直角梯形鋼板，翅板的短邊和長邊分別與兩塊連接板焊接，直角邊緊壓住所述FRP套箍，兩塊連接板均與翅板垂直。

進一步地，與翅板短邊焊接的連接板的形狀為小環(huán)板的截段且與小環(huán)板由螺栓連接，與翅板長邊焊接的連接板形狀為大環(huán)板的截段且與大環(huán)板由螺栓連接，兩塊連接板的截段長度等于鋼牛腿翼緣寬度。

進一步地，所述薄壁鋼管再生混合柱由薄壁鋼管、廢棄混凝土塊和新混凝土構成，廢棄混凝土塊位于薄壁鋼管再生混合柱的鋼管內部。

進一步地，所述廢棄混凝土塊與薄壁鋼管之間以及不同廢棄混凝土塊之間的空隙填滿新混凝土，廢混凝土塊與新混凝土的質量比為1：4～1：1。

進一步地，所述鋼牛角的腹板與位于節(jié)點域的薄壁鋼管焊接，翼緣與對應的大環(huán)板焊接成為整體，鋼牛腿的截面尺寸與鋼梁截面尺寸相同，長度大于鋼梁高度的二分之一。

進一步地，所述廢棄混凝土塊為舊有建筑物、構筑物、道路、橋梁或堤壩拆除所得的去除全部或部分鋼筋后的廢棄混凝土塊體。

采用上述技術方案，可以使本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點：

（1）薄壁鋼管再生混合柱內以及節(jié)點域內無穿心部件，方便于澆筑廢棄混凝土塊。

（2）雙層窄環(huán)板及組合肋板的存在，將鋼梁對薄壁鋼管的作用力分散，使得薄壁再生混合柱與鋼梁連接節(jié)點的傳力更加科學，對鋼管的利用更加充分。

（3）節(jié)點域薄壁鋼管外部包裹有FRP套箍，使得薄壁鋼管在鋼梁拉力作用下過早的局部屈曲得到了抑制。

（4）利用廢舊混凝土塊體進行澆筑，大大簡化了廢舊混凝土循環(huán)利用時的破碎、篩分、凈化等處理過程，節(jié)省了大量人力、時間和能源,可實現(xiàn)廢舊混凝土的高效循環(huán)利用。

（5）薄壁鋼管再生混合柱所使用的的鋼管為薄壁鋼管，由此大大節(jié)約了鋼材用量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的立體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例的豎向剖視示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例的橫向剖視示意圖。

圖中所示為：1-薄壁鋼管再生混合柱；2-節(jié)點域；3-鋼牛腿；4-大環(huán)板；5-小環(huán)板；6- FRP套箍；7-翅板；8-連接板；9-薄壁鋼管；10-廢棄混凝土塊。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施

方式不限于此，需指出的是，以下若有未特別詳細說明的過程，均是本領域技術人員可參照現(xiàn)有技術實現(xiàn)的。

如圖1至圖3所示，一種薄壁鋼管再生混合柱與鋼梁的雙層窄環(huán)板-FRP節(jié)點，包括由薄壁鋼管再生混合柱1與鋼梁的交匯處形成的節(jié)點域2，對稱設置在所述節(jié)點域2上、下側的兩套雙層窄環(huán)板、FRP套箍6和組合肋板、對稱設置在節(jié)點域2左、右兩側的鋼牛腿3，所述鋼梁通過鋼牛腿3與節(jié)點域2及雙層窄環(huán)板相連，所述雙層窄環(huán)板包括平行設置的大環(huán)板4和小環(huán)板5，兩套雙層窄環(huán)板分別位于節(jié)點域2上、下兩側的薄壁鋼管9外側，所述FRP套箍環(huán)繞粘貼于大環(huán)板4和小環(huán)板5之間的薄壁鋼管外側，所述組合肋板通過螺栓對稱連接在雙層窄環(huán)板的大環(huán)板4和小環(huán)板5之間并緊壓住所述FRP套箍。

具體而言，本實施例的所述大環(huán)板4和小環(huán)板5均垂直于薄壁鋼管再生混合柱1的軸線，大環(huán)板4與鋼牛腿3的翼緣共平面，大環(huán)板4、小環(huán)板5的厚度均為12mm，大環(huán)板4外徑與內徑之差為150mm，小環(huán)板5外徑與內徑之差為50mm，每組環(huán)板之間的距離為100mm。大環(huán)板4和小環(huán)板5緊套節(jié)點域2上、下兩側的薄壁鋼管再生混合柱1并與薄壁鋼管9焊接。

具體而言，本實施例的所述FRP套6由三層FRP組成，每層厚度為0.168mm，所述FRP套箍6位于大環(huán)板4和小環(huán)板5之間并通過環(huán)氧類膠黏劑環(huán)繞粘貼于薄壁鋼管9外側，F(xiàn)RP套箍6沿薄壁鋼管再生混合柱1的軸向的高度FRP套箍6沿柱軸向高度為100mm。

具體而言，本實施例的所述組合肋板由兩塊翅板7及兩塊連接板8焊接而成，翅板7和連接板8的厚度均為12mm，翅板7短邊長50mm，長邊150mm，高100mm；兩塊翅板7為垂直于鋼牛腿3翼緣的直角梯形鋼板，翅板7的短邊和長邊分別與兩塊連接板8焊接，直角邊緊壓住所述FRP套箍6，兩塊連接板8均與翅板7垂直。

具體而言，本實施例中與翅板7短邊焊接的連接板8的形狀為小環(huán)板5的截段且與小環(huán)板5由螺栓連接，與翅板7長邊焊接的連接板8形狀為大環(huán)板4的截段且與大環(huán)板5由螺栓連接，兩塊連接板8的截段長度等于鋼牛腿3翼緣寬度。

具體而言，本實施例的所述薄壁鋼管再生混合1由薄壁鋼管9、廢棄混凝土塊10和新混凝土構成，廢棄混凝土塊10位于薄壁鋼管再生混合柱1的鋼管內部，所述薄壁鋼管9外徑為400mm，壁厚為4mm。

具體而言，本實施例的所述廢棄混凝土塊10與薄壁鋼管9之間以及不同廢棄混凝土塊10之間的空隙填滿新混凝土，薄壁鋼管再生混合柱內的新混凝土強度等級為C35，廢棄混凝土塊10的強度等級為C25，廢棄混凝土塊10與新混凝土的質量比為1:2。

具體而言，本實施例的所述鋼牛腿3為焊接工字鋼，寬度為200mm，高度為500mm，腹板沿薄壁鋼管再生混合柱1徑向的長度為500mm，鋼牛腿3翼緣厚度為12mm，腹板厚度為14mm。所述鋼牛角3的腹板與位于節(jié)點域2的薄壁鋼管9焊接，翼緣與對應的大環(huán)板4焊接成為整體，鋼牛腿3的截面尺寸與鋼梁截面尺寸相同，長度大于鋼梁高度的二分之一。

具體而言，本實施例中，所述廢棄混凝土塊10為舊有建筑物、構筑物、道路、橋梁或堤壩拆除所得的去除全部或部分鋼筋后的廢棄混凝土塊體。

本實施例中，所述薄壁鋼管9，鋼牛腿3，環(huán)板4、小環(huán)板5、翅板7及連接板8均采用Q235b鋼材，焊條采用E43型，焊劑F4A0，焊縫質量等級為R級。

如上所述，即可較好的實現(xiàn)本發(fā)明。

上述為本發(fā)明較佳的實施方法，但本發(fā)明的實施方式并不受上述內同的限制，其他的任何未北里本發(fā)明的精神實質與原理下所做的改變、修飾、替代、組合、簡化均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。