一种用于梁柱加固的刚性节点及其施工方法

1.本发明涉及一种用于梁柱加固的刚性节点及其施工方法，属于建筑物加固技术领域。

背景技术：

2.建筑因老旧、质量、改造等原因，原结构不满足现在使用要求，需要对原结构进行补强加固；对于钢筋混凝土框架结构，植筋、粘贴钢板、外包型钢等传统加固方法在复杂梁柱节点处面临施工困难，加固过程中容易出现加固材料被迫断开不连续的情况，以及无可靠性锚固等问题；因此造成传统加固方法在对复杂梁柱节点的位置加固后不能达到较好的使用要求；现在以“米”型梁柱节点为例介绍三种传统加固方法在对上述复杂梁柱节点情况时进行加固出现的问题：
3.(1)植筋加固：在对原有框架梁柱扩大截面时，需要在框架节点处进行植筋锚固、贯穿等加固；
4.其中八根框架梁扩大截面引出的问题：一是植筋深度不够；二是植筋开设的过多孔洞会削弱框架柱；三是无法支模板浇筑混凝土；另外框架柱扩大截面引出的问题：一是钢筋混凝土楼板和框架梁顶无法作为框架柱扩大截面的钢筋生根面；二是因梁高且多的问题，导致植筋的钢筋无法上下贯通，造成上柱受到的力无法下传；三是因工作面狭窄，节点处无法增设抗剪筋，从而削弱节点抗剪性能。
5.(2)粘贴钢板加固：在对原有框架梁柱粘贴钢板时，需要在框架节点处进行锚固、贯穿等加固；
6.其中八根框架梁粘贴钢板引出的问题：一是斜交于框架柱的梁上粘贴钢板无法上翻锚固；二是梁下钢板可能造成锚固长度不够；三是框架柱同时进行粘贴钢板加固会造成梁柱加固钢板多次重叠粘贴失去加固效果；另外框架柱粘贴钢板引出的问题：其与植筋加固中存在相似的问题。
7.(3)外包型钢加固：在对原有框架梁柱外包型钢时，需要在框架节点处进行锚固、贯穿等加固；
8.其中八根框架梁外包型钢引出的问题：框架梁外包型钢在节点处无法贯通和有效锚固，梁上所受的力无法左右传递、并且无法上下传递给框架柱；另外框架柱外包型钢引出的问题：其与植筋加固中存在相似的问题。
9.因此，如何提供一种新方法，能实现对相邻两个梁存在高度差的原有梁柱节点进行加固，从而使加固后的梁柱节点能对梁柱之间起到较好的连接效果，使梁上或柱上受到的力经过梁柱节点传递至其他柱上或梁上，达到分散受力进行整体支撑的效果，从而实现对原有梁柱节点进行有效加固的目的，是本行业的研究方向之一。

技术实现要素：

10.针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于梁柱加固的刚性节点及其施
工方法，能实现对相邻两个梁存在高度差的原有梁柱节点进行加固，从而使加固后的梁柱节点能对梁柱之间起到较好的连接效果，使梁上或柱上受到的力经过梁柱节点传递至其他柱上或梁上，达到分散受力进行整体支撑的效果，从而实现对原有梁柱节点进行有效加固的目的。
11.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于梁柱加固的刚性节点，包括柱用钢板、梁用u型钢板、加劲肋、梁间加强钢结构和箱型钢结构；
12.所述柱用钢板固定在上柱与下柱的连接处，且将上柱与下柱的连接处完全包裹；
13.所述梁用u型钢板的上下两端分别安装一个加劲肋，所述加劲肋上开设螺栓孔；两个梁用u型钢板为一组，一组梁用u型钢板对称设置在一个梁的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板与梁固定连接，每组梁用u型钢板均通过各自的加劲肋与柱用钢板焊接固定；
14.所述梁间加强钢结构装在相邻两个梁之间，且其分别与柱用钢板以及相邻两个梁上的梁用u型钢板焊接固定；
15.所述箱型钢结构由上圆台形钢结构、圆柱形钢结构和下圆台形钢结构组成，上圆台形钢结构将各个梁用u型钢板上端的加劲肋包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板上端的加劲肋焊接固定；圆柱形钢结构将各个梁间加强钢结构包裹，且其内部分别与各个梁间加强钢结构焊接固定；下圆台形钢结构将各个梁用u型钢板下端的加劲肋包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板下端的加劲肋焊接固定；
16.所述上圆台形钢结构上端与柱用钢板焊接固定，上圆台形钢结构下端与圆柱形钢结构上端焊接固定，圆柱形钢结构下端与下圆台形钢结构上端焊接固定，下圆台形钢结构下端与柱用钢板焊接固定，从而在多个梁与上下柱之间形成刚性节点。
17.进一步，所述加劲肋为三角形。
18.进一步，所述梁间加强钢结构为三棱锥形钢结构。
19.上述用于梁柱加固的刚性节点的施工方法，具体步骤为：
20.a、柱扩大截面施工：先将柱用钢板包裹固定在上柱与下柱的连接处，然后将增设的多个钢筋焊接于柱用钢板外表面，增设的钢筋用于后续柱用钢板与箱型钢结构之间的连接，从而完成柱扩大截面的施工；
21.b、梁扩大截面施工：
22.a、先对各个梁间混凝土楼板进行破除，保留原楼板钢筋，并在梁处进行截断；
23.b、选择一个梁，将一组梁用u型钢板对称设置在该梁的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板与梁固定连接，每组梁用u型钢板均通过各自的加劲肋与柱用钢板焊接固定，完成该梁与柱之间的初步固定，其他各个梁依次重复本步骤，从而完成各个梁与柱之间的初步固定；
24.c、每个梁的梁顶和梁底均增设多个钢筋，其中梁顶的多个钢筋焊接于梁顶位置的梁用u型钢板上表面；梁底的多个钢筋焊接于梁底位置的梁用u型钢板的内表面，增设的钢筋用于后续梁用u型钢板与箱型钢结构之间的连接；
25.c、梁间加固施工：在相邻两个梁之间均安装三菱锥形钢结构，且三菱锥形钢结构分别与柱用钢板以及相邻两个梁上的梁用u型钢板焊接固定，从而使各个梁之间完成初步固定；
26.d、刚性节点的组装：
27.①
由于各个梁不处于同一水平面，采用上圆台形钢结构将各个梁用u型钢板上端的加劲肋包裹，且其内部的钢结构根据各个梁的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型钢板上端的加劲肋以及各个梁顶钢筋焊接固定，使上圆台形钢结构能与各个梁均固定连接；
28.②
采用圆柱形钢结构将各个三菱锥形钢结构包裹，且其内部分别与各个三菱锥形钢结构焊接固定；
29.③
采用下圆台形钢结构将各个梁用u型钢板下端的加劲肋包裹，且其内部的钢结构根据各个梁的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型钢板下端的加劲肋以及各个梁底钢筋焊接固定，使下圆台形钢结构能与各个梁均固定连接；
30.④
将上圆台形钢结构上端与柱用钢板及其增设的钢筋焊接固定，上圆台形钢结构下端与圆柱形钢结构上端焊接固定，圆柱形钢结构下端与下圆台形钢结构上端焊接固定，下圆台形钢结构下端与柱用钢板及其增设的钢筋焊接固定，从而在多个梁与上下柱之间形成刚性节点，对多个梁与上下柱之间加固；
31.e、楼板钢筋连接：将楼板上部钢筋焊接于刚性节点中梁用u型钢板的下部端面；楼板下部钢筋焊接于刚性节点中圆柱形钢结构的外表面上；
32.f、压力注胶：对形成的刚性节点的各个钢板进行压力注胶，使刚性节点与原混凝土梁柱节点进一步加固连接；
33.g、混凝土浇筑成型：对刚性节点进行混凝土浇筑，从而完成原有梁柱节点的加固施工。
34.与现有技术相比，本发明的刚性节点及其加固方法具有如下优点：
35.1、本发明在多个梁与上下柱之间的原有节点位置形成刚性节点，从而对原结构节点处抗弯、抗剪等不足部分进行补强加固；
36.2、本发明形成的刚性节点，其中上圆台形钢结构通过与各个梁用u型钢板上端的加劲肋将各个不同高度的梁顶均连接在一起形成整体，对于各个梁中高度较低的梁，上圆台形钢结构内部的钢结构以及该高度较低梁上的梁顶钢筋均增加长度，而其他高度较高的梁，则使得上圆台形钢结构内部的钢结构以及该高度较高梁上的梁顶钢筋均缩短长度，另外下圆台形钢结构通过与各个梁用u型钢板上端的加劲肋将各个不同高度的梁底均连接在一起形成整体，其内部调节长度过程与梁顶方式相同；从而通过这种调整内部长度的方式对高度不同的梁分别进行相互补偿配合，然后上圆台形钢结构和下圆台形钢结构均与柱用钢板焊接，且两者之间通过圆柱形钢结构固定连接，这样最终形成的刚性节点，上部为圆台形，中部为圆柱形，下部为圆台形，能将各个梁及上下柱之间实现刚性连接，在后续任意一个梁或上下柱受力后，受力的梁或柱能将所受力通过刚性节点传递给其他梁或柱上，从而达到分散受力进行整体支撑的效果；
37.3、传统的加固方法均需要对原有梁柱进行破坏才能实现加固，本发明无需对原有梁柱结构进行破坏就能实现加固的效果，并且施工方便。
附图说明
38.图1是本发明中刚性节点内部各个梁高度相同的结构示意图；
39.图2是本发明中刚性节点内部各个梁高度不同的结构示意图；
40.图3是本发明中柱用钢板装配后的结构示意图；
41.图4是本发明中梁用u型钢板及加劲肋的结构示意图；
42.图5是图4的右视图；
43.图6是本发明中梁间加强钢结构的结构示意图；
44.图7是图6的俯视图；
45.图8是本发明中刚性节点组成后的外观示意图；
46.图9是图8的俯视图。
47.图中：1-柱，2-加劲肋，3-梁，4-梁用u型钢板，5-下圆台形钢结构，6-柱用钢板，7-梁间加强钢结构，8-上圆台形钢结构，9-圆柱形钢结构。
具体实施方式
48.下面将对本发明作进一步说明。
49.如图1所示，一种用于梁柱加固的刚性节点，包括柱用钢板6、梁用u型钢板4、加劲肋2、梁间加强钢结构7和箱型钢结构；所述加劲肋2为三角形；所述梁间加强钢结构7为三棱锥形钢结构。
50.如图3所示，所述柱用钢板6固定在上柱与下柱的连接处，且将上柱与下柱的连接处完全包裹；
51.如图4和5所示，所述梁用u型钢板4的上下两端分别安装一个加劲肋2，所述加劲肋2上开设螺栓孔；两个梁用u型钢板4为一组，一组梁用u型钢板4对称设置在一个梁3的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板4与梁3固定连接，每组梁用u型钢板4均通过各自的加劲肋2与柱用钢板6焊接固定；
52.如图6和7所示，所述梁间加强钢结构7装在相邻两个梁3之间，且其分别与柱用钢板6以及相邻两个梁3上的梁用u型钢板4焊接固定；
53.所述箱型钢结构由上圆台形钢结构8、圆柱形钢结构9和下圆台形钢结构5组成，上圆台形钢结构8将各个梁用u型钢板4上端的加劲肋2包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板4上端的加劲肋2焊接固定；圆柱形钢结构9将各个梁间加强钢结构7包裹，且其内部分别与各个梁间加强钢结构7焊接固定；下圆台形钢结构5将各个梁用u型钢板4下端的加劲肋2包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板4下端的加劲肋2焊接固定；
54.所述上圆台形钢结构8上端与柱用钢板6焊接固定，上圆台形钢结构8下端与圆柱形钢结构9上端焊接固定，圆柱形钢结构9下端与下圆台形钢结构5上端焊接固定，下圆台形钢结构5下端与柱用钢板6焊接固定，如图8和9所示，从而在多个梁3与上下柱之间形成刚性节点。
55.上述用于梁柱加固的刚性节点的施工方法，具体步骤为：
56.a、柱扩大截面施工：先将柱用钢板6包裹固定在上柱与下柱的连接处，然后将增设的多个钢筋焊接于柱用钢板6外表面(新增钢筋不需要进行传统植筋，以及上柱楼板顶处截断，和下柱梁底截断的施工)，增设的钢筋用于后续柱用钢板6与箱型钢结构之间的连接，采用双面焊，焊接长度不小于250mm，整个柱用钢板6的高度不小于500mm，板厚不小于10mm，从而完成柱扩大截面的施工；
57.b、梁扩大截面施工：
58.a、先对各个梁间混凝土楼板进行破除，保留原楼板钢筋，并在梁处进行截断；
59.b、选择一个梁3，将一组梁用u型钢板4对称设置在该梁3的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板4与梁3固定连接，每组梁用u型钢板4均通过各自的加劲肋2与柱用钢板6焊接固定，完成该梁3与柱1之间的初步固定，其他各个梁3依次重复本步骤，从而完成各个梁3与柱1之间的初步固定；
60.c、每个梁3的梁顶和梁底均增设多个钢筋，其中梁顶的多个钢筋焊接于梁顶位置的梁用u型钢板4上表面；梁底的多个钢筋焊接于梁底位置的梁用u型钢板4的内表面，增设的钢筋用于后续梁用u型钢板4与箱型钢结构之间的连接；新增钢筋不需要在梁上打孔植筋，也不需要进行锚固，上述焊接采用双面焊，焊接长度不小于250mm；
61.c、梁间加固施工：在相邻两个梁3之间均安装三菱锥形钢结构，且三菱锥形钢结构分别与柱用钢板6以及相邻两个梁上3的梁用u型钢板4焊接固定，从而使各个梁3之间完成初步固定；
62.d、刚性节点的组装：
63.①
由于各个梁3不处于同一水平面，采用上圆台形钢结构8将各个梁用u型钢板4上端的加劲肋2包裹，且其内部的钢结构根据各个梁3的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型钢板4上端的加劲肋2以及各个梁顶钢筋焊接固定，使上圆台形钢结构8能与各个梁3均固定连接；
64.②
采用圆柱形钢结构9将各个三菱锥形钢结构包裹，且其内部分别与各个三菱锥形钢结构焊接固定；
65.③
如图2所示，采用下圆台形钢结构5将各个梁用u型钢板4下端的加劲肋2包裹，且其内部的钢结构根据各个梁3的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型钢板4下端的加劲肋2以及各个梁底钢筋焊接固定，使下圆台形钢结构5能与各个梁3均固定连接；
66.④
将上圆台形钢结构8上端与柱用钢板6及其增设的钢筋焊接固定，上圆台形钢结构8下端与圆柱形钢结构9上端焊接固定，圆柱形钢结构9下端与下圆台形钢结构5上端焊接固定，下圆台形钢结构5下端与柱用钢板6及其增设的钢筋焊接固定，从而在多个梁3与上下柱之间形成刚性节点，对多个梁3与上下柱之间加固；其中刚性节点具体传力过程为：
67.若为任意一个梁3受力，该梁3所受的力一方面从刚性节点内部依次经过梁用u型钢板4、加劲肋2以及柱用钢板6，最终传递至上下柱，同时经过梁用u型钢板4及三菱锥形钢结构传递给相邻的梁3，实现钢性节点内部传力分散过程；另一方面力从刚性节点表面传递，其依次经过梁用u型钢板4及加劲肋2传递至上下圆台形钢结构，然后上下圆台形钢结构将力分散传递至上下柱，并通过圆柱形钢结构9传递至其他各个梁3，实现钢性节点外部传力分散过程，如此内外结合能对该梁上的受力分散至其他各个梁3及上下柱上，形成整体支撑效果；
68.若为上柱或下柱，则该柱1所受的力一方面从刚性节点内部经过柱用钢板6传递至另一个柱1，同时经过柱用钢板6、三菱锥形钢结构及各个梁用u型钢板4传递给各个梁3，实现钢性节点内部传力分散过程；另一方面力从刚性节点表面传递，其依次经过柱用钢板6传递至上下圆台形钢结构，然后上下圆台形钢结构将力分散传递至另一个柱1，并通过圆柱形钢结构9传递至其他各个梁3，实现钢性节点外部传力分散过程，如此内外结合能对该梁上
的受力分散至其他各个梁3及上下柱上，形成整体支撑效果；
69.e、楼板钢筋连接：将楼板上部钢筋焊接于刚性节点中梁用u型钢板4的下部端面；楼板下部钢筋焊接于刚性节点中圆柱形钢结构9的外表面上；
70.f、压力注胶：对形成的刚性节点的各个钢板进行压力注胶，使刚性节点与原混凝土梁柱节点进一步加固连接；
71.g、混凝土浇筑成型：对刚性节点进行混凝土浇筑，从而完成原有梁柱节点的加固施工。
72.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种用于梁柱加固的刚性节点，其特征在于，包括柱用钢板、梁用u型钢板、加劲肋、梁间加强钢结构和箱型钢结构；所述柱用钢板固定在上柱与下柱的连接处，且将上柱与下柱的连接处完全包裹；所述梁用u型钢板的上下两端分别安装一个加劲肋，所述加劲肋上开设螺栓孔；两个梁用u型钢板为一组，一组梁用u型钢板对称设置在一个梁的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板与梁固定连接，每组梁用u型钢板均通过各自的加劲肋与柱用钢板焊接固定；所述梁间加强钢结构装在相邻两个梁之间，且其分别与柱用钢板以及相邻两个梁上的梁用u型钢板焊接固定；所述箱型钢结构由上圆台形钢结构、圆柱形钢结构和下圆台形钢结构组成，上圆台形钢结构将各个梁用u型钢板上端的加劲肋包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板上端的加劲肋焊接固定；圆柱形钢结构将各个梁间加强钢结构包裹，且其内部分别与各个梁间加强钢结构焊接固定；下圆台形钢结构将各个梁用u型钢板下端的加劲肋包裹，且其内部分别与各个梁用u型钢板下端的加劲肋焊接固定；所述上圆台形钢结构上端与柱用钢板焊接固定，上圆台形钢结构下端与圆柱形钢结构上端焊接固定，圆柱形钢结构下端与下圆台形钢结构上端焊接固定，下圆台形钢结构下端与柱用钢板焊接固定，从而在多个梁与上下柱之间形成刚性节点。2.根据权利要求1所述用于梁柱加固的刚性节点，其特征在于，所述加劲肋为三角形。3.根据权利要求1所述用于梁柱加固的刚性节点，其特征在于，所述梁间加强钢结构为三棱锥形钢结构。4.一种根据权利要求1所述用于梁柱加固的刚性节点的施工方法，其特征在于，具体步骤为：a、柱扩大截面施工：先将柱用钢板包裹固定在上柱与下柱的连接处，然后将增设的多个钢筋焊接于柱用钢板外表面，增设的钢筋用于后续柱用钢板与箱型钢结构之间的连接，从而完成柱扩大截面的施工；b、梁扩大截面施工：a、先对各个梁间混凝土楼板进行破除，保留原楼板钢筋，并在梁处进行截断；b、选择一个梁，将一组梁用u型钢板对称设置在该梁的两侧，并通过螺栓穿过螺栓孔使两个梁用u型钢板与梁固定连接，每组梁用u型钢板均通过各自的加劲肋与柱用钢板焊接固定，完成该梁与柱之间的初步固定，其他各个梁依次重复本步骤，从而完成各个梁与柱之间的初步固定；c、每个梁的梁顶和梁底均增设多个钢筋，其中梁顶的多个钢筋焊接于梁顶位置的梁用u型钢板上表面；梁底的多个钢筋焊接于梁底位置的梁用u型钢板的内表面，增设的钢筋用于后续梁用u型钢板与箱型钢结构之间的连接；c、梁间加固施工：在相邻两个梁之间均安装三菱锥形钢结构，且三菱锥形钢结构分别与柱用钢板以及相邻两个梁上的梁用u型钢板焊接固定，从而使各个梁之间完成初步固定；d、刚性节点的组装：
①
由于各个梁不处于同一水平面，采用上圆台形钢结构将各个梁用u型钢板上端的加劲肋包裹，且其内部的钢结构根据各个梁的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型
钢板上端的加劲肋以及各个梁顶钢筋焊接固定，使上圆台形钢结构能与各个梁均固定连接；
②
采用圆柱形钢结构将各个三菱锥形钢结构包裹，且其内部分别与各个三菱锥形钢结构焊接固定；
③
采用下圆台形钢结构将各个梁用u型钢板下端的加劲肋包裹，且其内部的钢结构根据各个梁的高度差分别设定长度，从而分别与各个梁用u型钢板下端的加劲肋以及各个梁底钢筋焊接固定，使下圆台形钢结构能与各个梁均固定连接；
④
将上圆台形钢结构上端与柱用钢板及其增设的钢筋焊接固定，上圆台形钢结构下端与圆柱形钢结构上端焊接固定，圆柱形钢结构下端与下圆台形钢结构上端焊接固定，下圆台形钢结构下端与柱用钢板及其增设的钢筋焊接固定，从而在多个梁与上下柱之间形成刚性节点，对多个梁与上下柱之间加固；e、楼板钢筋连接：将楼板上部钢筋焊接于刚性节点中梁用u型钢板的下部端面；楼板下部钢筋焊接于刚性节点中圆柱形钢结构的外表面上；f、压力注胶：对形成的刚性节点的各个钢板进行压力注胶，使刚性节点与原混凝土梁柱节点进一步加固连接；g、混凝土浇筑成型：对刚性节点进行混凝土浇筑，从而完成原有梁柱节点的加固施工。

技术总结

本发明公开了一种用于梁柱加固的刚性节点及其施工方法，包括柱用钢板、梁用U型钢板、加劲肋、梁间加强钢结构和箱型钢结构；通过上述各个部件最终形成的刚性节点，其上部为圆台形，中部为圆柱形，下部为圆台形，能将各个梁及上下柱之间实现刚性连接，从而对原结构节点处抗弯、抗剪等不足部分进行补强加固；在后续任意一个梁或上下柱受力后，受力的梁或柱能将所受力通过刚性节点传递给其他梁或柱上，从而达到分散受力进行整体支撑的效果；另外传统的加固方法均需要对原有梁柱进行破坏才能实现加固，本发明无需对原有梁柱结构进行破坏就能实现加固的效果，并且施工方便。并且施工方便。并且施工方便。