一种新型斜柱安装节点及其施工方法

1.本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种新型斜柱安装节点及其施工方法。


背景技术：

2.随着经济不断发展和城市化进程的快速推进，城市人口密集化导致城市核心区域用地日益紧张，建立立体化的地下综合交通枢纽成为了解决此问题的手段之一。斜柱结构体系因其新颖的建筑立面造型和独特的视觉冲击而在地下综合交通枢纽工程得以应用。但在地下工程中，由于斜柱整体较长、自重大且受施工条件的限制，无法一次施工就位，必须依靠临时支撑体系辅助施工，且由于结构跨度大，体系受力转换无法一次完成，需分批次进行转换施工，这就面临支撑体系受力转换过程中斜柱拼装施工存在因加工误差导致安装不协调的难题。
3.地下综合交通枢纽由于其体量大且多作为人流密集的场所，因而在各种非常规荷载例如地震作用下破坏将造成更大的经济损失、人员伤亡和社会影响。根据以往多次地震作用下结构的破坏形式，发现结构的破坏往往是连接节点的拼接位置，因此保证斜柱结构体系斜柱拼接节点的抗震性能以及震后可以快速恢复功能是亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型斜柱安装节点及其施工方法，以解决现有型钢混凝土斜柱结构的板柱间节点存在的节点耗能性能差、震后维修困难以及斜柱拼装施工存在因加工误差导致安装不易协调的问题。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种新型斜柱安装节点，包括斜插于上梁板上的上柱、斜插于下梁板上且与所述上柱同轴的下柱、同轴连接于所述上柱与下柱之间的中间柱；
6.所述上柱、下柱、中间柱的两端均设有连接板；
7.所述中间柱端部的所述连接板与所述上柱或下柱端部的所述连接板之间均嵌设设有旋盖和螺纹柱，所述旋盖的轴心处开设有螺纹孔，所述旋盖上围绕着所述螺纹孔呈环形阵列开设有多个弧形腰孔，所述螺纹孔与螺纹柱螺纹配合；
8.所述旋盖和螺纹柱被夹于两块所述连接板之间，两块所述连接板上贯穿设置有多根螺杆，各根所述螺杆一一贯穿各个所述弧形腰孔并围绕着所述螺纹柱呈环形阵列排布，每根所述螺杆上均设有多个螺母，靠近内部的螺母拧紧的方向是朝向螺杆两端，外部的螺母拧紧方向则是朝向螺杆中部以此配合来将所述连接板和旋盖、所述连接板和螺纹柱安装在一起。
9.在一些实施例中，所述连接板呈圆盘状结构，其外径大于所述上柱、下柱、中间柱的外径，所述连接板的边缘处呈环形阵列开设有多个轴向的贯穿孔，各个所述贯穿孔被各根所述螺杆一一贯穿。
10.在一些实施例中，所述螺纹孔的一端呈喇叭状外扩。
11.在一些实施例中，所述螺纹柱的一端设有安装座，所述螺纹柱通过所述安装座安装在所述连接板上，所述连接板和所述安装座同时被所述螺杆贯穿且通过多个所述螺母的拧紧配合来安装在一起。
12.在一些实施例中，所述螺杆上位于所述旋盖和安装座之间的位置处嵌设有耗能棒。
13.一种新型斜柱安装节点的施工方法，包括以下步骤：
14.制作所述上梁板、上柱、下梁板、下柱、中间柱；
15.将所述中间柱吊起至所述上柱和下柱之间；
16.将所述旋盖和螺纹柱旋拧在一起，再将二者构成的整体结构嵌设于所述中间柱端部的所述连接板与所述上柱和下柱端部的所述连接板之间；
17.旋拧所述旋盖，直至所述中间柱被卡在所述上柱与下柱之间；
18.依次安装各根所述螺杆，并拧紧各个所述螺母，直至所述旋盖与所述上柱或下柱上的所述连接板、所述螺纹柱与所述中间柱上的所述连接板安装在一起。
19.在一些实施例中，制作所述上梁板、上柱、下梁板、下柱、中间柱的步骤如下：
20.将各个所述连接板焊接在所述上柱、下柱、中间柱骨架的两端；
21.借助模具浇筑制作所述上梁板、上柱、下梁板、下柱、中间柱，待浇筑物固化成型之后，拆去所有模具；
22.在一些实施例中，所述连接板充当所述模具的一部分。
23.综上所述，本发明具有以下有益效果：
24.该种新型斜柱安装节点及其施工方法，螺纹柱以及环绕设于螺纹柱周围的多根螺杆起到了多重支撑以及连接的作用，螺纹柱处于柱与柱之间节点的中心处，起到中心支撑及连接作用，而多跟螺杆呈环形阵列分布在节点的边缘处，起到了环绕支撑及连接作用，使得节点的结构牢固可靠；
25.本发明的螺杆上设有耗能棒，这些耗能棒能够起到预先承载折断力以及震动的作用，使得节点具备较强的抗震性，发生地震时，可以起到耗能作用，并且在承受地震荷载时，将节点的损坏控制在耗能棒上，从而对柱间节点进行保护，提高节点的抗震性能，且由于本发明节点上的各个构件均是分体可拆卸式结构，因此相较于一体式连接的节点(例如焊接或者一体浇筑式的节点)更加便于针对性地更换损坏的构件，易于修复；
26.本发明在安装过程中，可通过旋拧旋盖来调节旋盖及螺纹柱整体结构的长度，从而使中间柱的两端牢牢抵住上柱和下柱，起到补偿支撑的作用，该连接形式可有效解决施工过程中容易出现的连接误差，解决了现有节点在出现连接误差时，需要进行截断或者填缝、不易拼装的问题，而且在节点上所有构件全部安装完毕之后，由于旋盖上弧形腰孔的存在，使得此时旋盖依然可以在一定范围内朝着任意方向转动，以进一步实现对装配误差的修正，解决了当所有构件安装完毕之后无法修正装配误差的问题，而且当节点出现损坏时，也可通过旋转旋盖的方式来修正因损坏而带来的松动，从而具备很好的应急能力。
27.本发明在上柱、下柱以及中间柱的两端均设有连接板，相较于现有的柱体骨架截面直接连接，本发明的连接精度要求更低，连接难度也更低，连接板在浇筑时可以充当模板作用，施工更加便捷，从而能够有效提升节点的连接效率，进而大大缩短了施工时间。
附图说明
28.图1为本发明节点的整体结构图；
29.图2为图1的a处的放大图；
30.图3为本发明节点的拆分结构图；
31.图4为本发明节点的旋盖的结构详图；
32.图5为本发明节点的螺纹柱的结构详图；
33.图6为本发明节点的螺杆的结构详图。
34.图中：1上梁板2上柱3下梁板4下柱5中间柱6连接板7旋盖701螺纹孔702弧形腰孔8螺纹柱801安装座9螺杆10耗能棒11螺母。
具体实施方式
35.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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.如图1-6所示，本发明提供了一种新型斜柱安装节点，该节点能够有效地解决现有型钢混凝土框架结构的板柱间节点存在的节点耗能性能差、震后维修困难以及安装中出现误差的问题。如图1所示，该节点包括斜插于上梁板1上的上柱2、斜插于下梁板3上且与上柱2同轴的下柱4、同轴连接于上柱2与下柱4之间的中间柱5，上柱2和上梁板1固定安装在一起，下柱4和下梁板3固定安装在一起，中间柱5用于连接上柱2与下柱4；
40.如图2和图3所示，上柱2、下柱4、中间柱5的两端均设有连接板6，连接板6能够降低节点的连接精度要求，使得节点连接难度更低，施工更加便捷，从而能够有效提升节点的连接效率，进而大大缩短了施工时间，同时连接板6也充当了浇筑模具的一部分，便于浇筑制作上梁板1、上柱2、下梁板3、下柱4、中间柱5；
41.如图3所示，中间柱5端部的连接板6与上柱2或下柱4端部的连接板6之间均嵌设设有旋盖7和螺纹柱8，旋盖7和螺纹柱8构成了一个可调节长度的整体结构，能够有效地补偿
施工过程中可能出现的连接误差，同时也能够在地震后修正因损坏而带来的松动，提高节点的应急能力。
42.如图4所示，旋盖7的轴心处开设有螺纹孔701，旋盖7上围绕着螺纹孔701呈环形阵列开设有多个弧形腰孔702，螺纹孔701与螺纹柱8螺纹配合；
43.如图2所示，旋盖7和螺纹柱8被夹于两块连接板6之间，两块连接板6上贯穿设置有多根螺杆9，各根螺杆9一一贯穿各个弧形腰孔702并围绕着螺纹柱8呈环形阵列排布，每根螺杆9上均设有多个螺母11，通过各个螺母11的拧紧配合来将连接板6和旋盖7、连接板6和螺纹柱8安装在一起。螺杆9和螺母11起到了固定和加固作用，同时也能够在地震时产生耗能效果。
44.如图2和图6所示，在本实施例中，还在螺杆9上位于旋盖7和安装座801之间的位置处嵌设有耗能棒10，耗能棒10能够起到预先承载折断力以及震动的作用，使得节点具备较强的抗震性，发生地震时，可以起到耗能作用，并且在承受地震荷载时，将节点的损坏控制在耗能棒10上，从而对柱间节点进行保护，提高节点的抗震性能。
45.耗能棒10可以是一种利用形状记忆合金(shape memory alloy，简称sma)的特性制成的一种耗能装置，可以用于土木工程中的防震、减震和自复位等目的。sma是一种新型的功能性材料，具有独特的阻尼性能、形状记忆效应和超弹性效应。
46.耗能棒10的原理是利用sma在不同温度和应力下发生相变的过程中产生的滞回现象来消耗结构振动的能量。耗能棒10可以根据sma材料的形式分为丝材装置、棒材装置和复合型装置。不同形式的耗能棒10有不同的结构和性能，可以根据工程需要进行设计和优化。
47.耗能棒10在土木工程中有着广阔的应用前景，可以提高结构的延性和耗能能力，减小结构的残余变形，实现结构使用的可持续化和全生命周期考虑。目前，国内外已有一些研究和实践证明了耗能棒10在框架结构、梁柱节点、桥梁结构等方面的有效性和可行性。
48.如图2和图3所示，在本实施例中，连接板6呈圆盘状结构，其外径大于上柱2、下柱4、中间柱5的外径，连接板6的边缘处呈环形阵列开设有多个轴向的贯穿孔，各个贯穿孔被各根螺杆9一一贯穿。连接板6的圆盘状结构能够增加节点的接触面积和稳定性，同时也便于安装和拆卸。
49.如图4所示，在本实施例中，螺纹孔701的一端呈喇叭状外扩。这样能够便于螺纹柱8快速对准螺纹孔701，以实现二者的快速装配。
50.如图5所示，在本实施例中，螺纹柱8的一端设有安装座801，螺纹柱8通过安装座801安装在连接板6上，连接板6和安装座801同时被螺杆9贯穿且通过多个螺母11的拧紧配合来安装在一起。安装座801能够增加螺纹柱8与连接板6之间的连接强度和稳定性，同时也便于安装和拆卸。
51.本发明还提供了一种新型斜柱安装节点的施工方法，该方法能够有效地简化施工流程，提高施工效率和质量，同时也能够保证节点的结构性能和抗震性能。该方法包括以下步骤：
52.s1、制作上梁板1、上柱2、下梁板3、下柱4、中间柱5；
53.s2、将中间柱5吊起至上柱2和下柱4之间；
54.s3、将旋盖7和螺纹柱8旋拧在一起，再将二者构成的整体结构嵌设于中间柱5端部的连接板6与上柱2和下柱4端部的连接板6之间；
55.s4、旋拧旋盖7，直至中间柱5被卡在上柱2与下柱4之间；
56.s5、依次安装各根螺杆9，并拧紧各个螺母11，直至旋盖7与上柱2或下柱4上的连接板6、螺纹柱8与中间柱5上的连接板6安装在一起。
57.在本实施例中，在制作上梁板1、上柱2、下梁板3、下柱4、中间柱5的步骤中，首先将各个连接板6焊接在上柱2、下柱4、中间柱5骨架的两端，然后借助模具浇筑制作上梁板1、上柱2、下梁板3、下柱4、中间柱5，待浇筑物固化成型之后，拆去所有模具。
58.在本实施例中，连接板6充当模具的一部分，这样可以减少模具的使用量和成本，同时也可以保证上梁板1、上柱2、下梁板3、下柱4、中间柱5与连接板6之间的连接质量和精度。
59.此外，由于本发明节点的结构特点，可以实现斜插式安装，即将斜插于上梁板1上的上柱2和斜插于下梁板3上且与上柱2同轴的下柱4分别预先浇筑在上梁板1和下梁板3上，然后将同轴连接于上柱2与下柱4之间的中间柱5吊起至上柱2和下柱4之间，从而节省了之后临时支撑体系更换为本节点连接形式时的施工安装时间，简化了施工流程，提高了施工效率。
60.在将中间柱5吊起至上柱2和下柱4之间的步骤中，首先将旋盖7和螺纹柱8旋拧在一起，再将二者构成的整体结构嵌设于中间柱5端部的连接板6与上柱2和下柱4端部的连接板6之间，然后旋拧旋盖7，直至中间柱5被卡在上柱2与下柱4之间。该步骤能够有效地补偿施工过程中可能出现的连接误差，同时也能够在地震后修正因损坏而带来的松动，提高节点的应急能力。
61.在依次安装各根螺杆9，并拧紧各个螺母11，直至旋盖7与上柱2或下柱4上的连接板6、螺纹柱8与中间柱5上的连接板6安装在一起的步骤中，首先将各根螺杆9一一贯穿各个弧形腰孔702并围绕着螺纹柱8呈环形阵列排布，然后拧紧各个螺母11，使得旋盖7和螺纹柱8被夹于两块连接板6之间，并与之牢固连接。该步骤能够进一步增强节点的结构强度和稳定性，同时也能够在地震时产生耗能效果。
62.该种新型斜柱安装节点及其施工方法，螺纹柱8以及环绕设于螺纹柱8周围的多根螺杆9起到了多重支撑以及连接的作用，螺纹柱8处于柱与柱之间节点的中心处，起到中心支撑及连接作用，而多跟螺杆9呈环形阵列分布在节点的边缘处，起到了环绕支撑及连接作用，使得节点的结构牢固可靠；
63.本发明的螺杆9上设有耗能棒10，这些耗能棒10能够起到预先承载折断力以及震动的作用，使得节点具备较强的抗震性，发生地震时，可以起到耗能作用，并且在承受地震荷载时，将节点的损坏控制在耗能棒10上，从而对柱间节点进行保护，提高节点的抗震性能，且由于本发明节点上的各个构件均是分体可拆卸式结构，因此相较于一体式连接的节点(例如焊接或者一体浇筑式的节点)更加便于针对性地更换损坏的构件，易于修复；
64.本发明在安装过程中，可通过旋拧旋盖7来调节旋盖7及螺纹柱8整体结构的长度，从而使中间柱5的两端牢牢抵住上柱2和下柱4，起到补偿支撑的作用，该连接形式可有效解决施工过程中容易出现的连接误差，解决了现有节点在出现连接误差时，需要进行截断或者填缝、不易拼装的问题，而且在节点上所有构件全部安装完毕之后，由于旋盖7上弧形腰孔702的存在，使得此时旋盖7依然可以在一定范围内朝着任意方向转动，以进一步实现对装配误差的修正，解决了当所有构件安装完毕之后无法修正装配误差的问题，而且当节点
出现损坏时，也可通过旋转旋盖7的方式来修正因损坏而带来的松动，从而具备很好的应急能力。
65.本发明在上柱2、下柱4以及中间柱5的两端均设有连接板6，相较于现有的柱体骨架截面直接连接，本发明的连接精度要求更低，连接难度也更低，施工更加便捷，从而能够有效提升节点的连接效率，进而大大缩短了施工时间。
66.综上所述，本发明的新型斜柱安装节点及其施工方法，通过采用可调节长度的旋盖7和螺纹柱8、环形阵列的螺杆9和螺母11、嵌设有耗能棒10的螺杆9等技术特征，实现了节点的结构牢固可靠、抗震性能优良、安装误差可修正、维修方便等有益效果，同时也简化了施工流程，提高了施工效率和质量，为地下综合交通枢纽工程中斜柱结构体系的设计和施工提供了一种新的技术方案。
67.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种新型斜柱安装节点，其特征在于：包括斜插于上梁板(1)上的上柱(2)、斜插于下梁板(3)上且与所述上柱(2)同轴的下柱(4)、同轴连接于所述上柱(2)与下柱(4)之间的中间柱(5)；所述上柱(2)、下柱(4)、中间柱(5)的两端均设有连接板(6)；所述中间柱(5)端部的所述连接板(6)与所述上柱(2)或下柱(4)端部的所述连接板(6)之间均嵌设有旋盖(7)和螺纹柱(8)，所述旋盖(7)的轴心处开设有螺纹孔(701)，所述旋盖(7)上围绕着所述螺纹孔(701)呈环形阵列开设有多个弧形腰孔(702)，所述螺纹孔(701)与螺纹柱(8)螺纹配合；所述旋盖(7)和螺纹柱(8)被夹于两块所述连接板(6)之间，两块所述连接板(6)上贯穿设置有多根螺杆(9)，各根所述螺杆(9)一一贯穿各个所述弧形腰孔(702)并围绕着所述螺纹柱(8)呈环形阵列排布，每根所述螺杆(9)上均设有多个螺母(11)，通过各个所述螺母(11)的拧紧配合来将所述连接板(6)和旋盖(7)、所述连接板(6)和螺纹柱(8)安装在一起。2.根据权利要求1所述的一种新型斜柱安装节点，其特征在于：所述连接板(6)呈圆盘状结构，其外径大于所述上柱(2)、下柱(4)、中间柱(5)的外径，所述连接板(6)的边缘处呈环形阵列开设有多个轴向的贯穿孔，各个所述贯穿孔被各根所述螺杆(9)一一贯穿。3.根据权利要求1所述的一种新型斜柱安装节点，其特征在于：所述螺纹孔(701)的一端呈喇叭状外扩。4.根据权利要求1所述的一种新型斜柱安装节点，其特征在于：所述螺纹柱(8)的一端设有安装座(801)，所述螺纹柱(8)通过所述安装座(801)安装在所述连接板(6)上，所述连接板(6)和所述安装座(801)同时被所述螺杆(9)贯穿且通过多个所述螺母(11)的拧紧配合来安装在一起。5.根据权利要求4所述的一种新型斜柱安装节点，其特征在于：所述螺杆(9)上位于所述旋盖(7)和安装座(801)之间的位置处嵌设有耗能棒(10)。6.一种新型斜柱安装节点的施工方法，其用于构建权利要求1-5任一项所述的新型斜柱安装节点，其特征在于，包括以下步骤：制作所述上梁板(1)、上柱(2)、下梁板(3)、下柱(4)、中间柱(5)；将所述中间柱(5)吊起至所述上柱(2)和下柱(4)之间；将所述旋盖(7)和螺纹柱(8)旋拧在一起，再将二者构成的整体结构嵌设于所述中间柱(5)端部的所述连接板(6)与所述上柱(2)和下柱(4)端部的所述连接板(6)之间；旋拧所述旋盖(7)，直至所述中间柱(5)被卡在所述上柱(2)与下柱(4)之间；依次安装各根所述螺杆(9)，并拧紧各个所述螺母(11)，直至所述旋盖(7)与所述上柱(2)或下柱(4)上的所述连接板(6)、所述螺纹柱(8)与所述中间柱(5)上的所述连接板(6)安装在一起。7.根据权利要求6所述的一种新型斜柱安装节点的施工方法，其特征在于：制作所述上梁板(1)、上柱(2)、下梁板(3)、下柱(4)、中间柱(5)的步骤如下：将各个所述连接板(6)焊接在所述上柱(2)、下柱(4)、中间柱(5)骨架的两端；借助模具浇筑制作所述上梁板(1)、上柱(2)、下梁板(3)、下柱(4)、中间柱(5)，待浇筑物固化成型之后，拆去所有模具。8.根据权利要求7所述的一种新型斜柱安装节点的施工方法，其特征在于：所述连接板
(6)充当所述模具的一部分。

技术总结
本发明公开了一种新型斜柱安装节点及其施工方法，属于建筑工程技术领域，其技术方案要点是，包括斜插于上梁板上的上柱、斜插于下梁板上且与上柱同轴的下柱、同轴连接于上柱与下柱之间的中间柱；上柱、下柱、中间柱的两端均设有连接板；中间柱端部的连接板与上柱或下柱端部的连接板之间均嵌设有旋盖和螺纹柱，旋盖的轴心处开设有螺纹孔，旋盖上围绕着螺纹孔呈环形阵列开设有多个弧形腰孔，螺纹孔与螺纹柱螺纹配合。本发明的目的在于提供一种新型斜柱安装节点及其施工方法，以解决现有型钢混凝土框架结构的板柱节点存在的节点耗能性能差、震后维修困难以及斜柱拼装施工存在因加工误差导致安装不易协调的问题。导致安装不易协调的问题。导致安装不易协调的问题。


技术研发人员：李定有 陈文尹 艾鹏鹏 禹丽峰 张双 黄永虎 耿大新 姬利伟 陈登伟 张晨明 陈航 王明刚 徐培原 邓钱瀚 程贤红 唐谟宁 杨超 王会 黄耀铭
受保护的技术使用者：中铁四局集团第五工程有限公司 华东交通大学 中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/9/14