一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点及其施工方法与流程

1.本发明属于建筑技术领域，涉及装配式钢管混凝土柱框架结构，特别涉及一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点及其施工方法。


背景技术：

2.钢管混凝土柱钢管部分可在工厂预制加工，现场浇筑钢管内混凝土即可形成整体钢管混凝土柱，可实现施工现场免支模、免支撑，满足目前建筑业工业化建造的需求。同时，钢管混凝土柱可充分利用外围钢管对内部混凝土的约束作用，抗震性能好，震后易于修复。预制混凝土梁刚度大，可满足重载楼面的承载需求，建造成本低于钢梁。因此，钢管混凝土柱、预制混凝土梁组成的装配式组合框架结构体系是一种受力性能优异、造价经济的工业化建造体系，适用于多层重载工业厂房、物流仓库及办公建筑。
3.钢管混凝土柱-预制混凝土梁组合框架结构中钢管混凝土柱多2～4层整体预制加工、以减少现场焊接施工，梁按跨拆分为独立预制梁，多层贯通钢管混凝土柱、预制梁在梁柱节点位置连接形成整体结构。往复地震力作用下，梁柱连接节点位置将承受正弯矩作用，为保证预制梁在梁柱连接节点位置在正弯矩作用下的抗弯能力，预制梁全部或部分底筋需与钢管混凝土柱连接。目前，预制梁底筋多直接从预制梁端部伸出、不可转动，需采用现场焊接方式与钢管混凝土柱实现连接，导致现场焊接施工量大，影响工期，同时焊接施工空间狭小、存在仰焊操作，焊接质量控制难度大，存在较大的结构安全隐患，影响结构安全。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点及其施工方法，预制梁底筋不从预制梁端部直接伸出，在梁端转换为具有一定柔性的钢丝绳或预应力筋制成的锚具，在钢管混凝土柱壁板预制梁底筋对应位置开设矩形孔，预制梁安装下落至一定高度后，将柔性锚具弯曲塞入矩形孔内，随预制梁继续下落柔性锚具伸入钢管混凝土柱内实现预制梁锚固于节点区。相较传统钢管混凝土柱与预制梁连接节点，本发明钢管混凝土柱与预制梁连接节点无需现场焊接即可实现预制梁底筋与钢管混凝土柱的连接，减少现场焊接工人需求，可进一步加快施工进度，且连接质量控制难度低、不易出现结构安全隐患。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点，用于实现钢筋混凝土预制梁2与钢管混凝土柱1在梁柱节点区的连接，预制梁底筋21不从预制梁2端部直接伸出，在预制梁2端部内转换为具有一定柔性的柔性锚具22，在钢管混凝土柱壁板11预制梁底筋21对应位置提前开设矩形孔4，柔性锚具22穿过矩形孔4伸入钢管混凝土柱1内部，浇筑钢管混凝土柱1内部混凝土后实现预制梁底筋21在节点区的锚固。
7.所述柔性锚具22采用直线状钢丝绳或预应力筋制作，在柔性锚具22一端压制或浇铸连接单头直螺纹套筒23、与预制梁底筋21通过直螺纹套筒接头实现机械连接，在柔性锚
具22另一端压制锚固套筒24增强柔性锚具22在钢管混凝土柱1内的锚固性能。特别地，单头直螺纹套筒23位于预制梁2内，不伸出预制梁2端部。
8.所述钢管混凝土柱1的钢管混凝土柱壁板11焊接抗剪支座3，抗剪支座3与预制梁2设计位置相对应，用于在施工安装过程中支撑预制梁2、在结构受力过程中参与预制梁2端部抗剪工作。
9.特别地，在钢管混凝土柱壁板11外侧预制梁2对应区域焊接一根或多根抗剪钢筋5，抗剪钢筋5沿垂直于钢管混凝土柱1高度方向布置，抗剪钢筋5参与预制梁2端部抗剪工作。
10.所述钢管混凝土柱与预制梁连接节点的施工方法为，现场施工过程中，在预制梁2下落至距矩形孔4距离约为柔性锚具22长度位置时，人工弯曲柔性锚具22，将柔性锚具22自由端塞入矩形孔4内，随预制梁2继续下落柔性锚具22伸入钢管混凝土柱1内实现预制梁底筋21在钢管混凝土柱1内的锚固。具体地，为实现上述施工操作，预制梁2安装就位后，预制梁2端部距钢管混凝土柱1侧壁的净距不小于80mm。
11.所述钢管混凝土柱1采用矩形截面，为减少焊接，钢管混凝土柱1钢管壁由两块完全相同的钢管混凝土柱壁板11焊接组成，焊缝14沿钢管混凝土柱1高度方向布置。
12.具体地，钢管混凝土柱壁板11整体呈u形，采用碳素结构钢钢板折弯制作，u形钢管混凝土柱壁板11的一个末端通过折弯形成加劲肋12，加劲肋12与钢管混凝土柱壁板11相邻边的夹角为30～90
°
，加劲肋12长度a为钢管混凝土柱壁板11厚度的5～15倍。
13.特别地，为增强钢管混凝土柱壁板11的刚度，在钢管混凝土柱壁板11焊接组装前，在u形钢管混凝土柱壁板11中间边中部焊接加劲板13，加劲板13沿钢管混凝土柱1高度方向通高布置，加劲板13与钢管混凝土柱壁板11相邻边的夹角为30～90
°
，加劲板13厚度不小于钢管混凝土柱壁板11厚度，加劲板13长度b为钢管混凝土柱壁板11厚度的5～15倍。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
15.(1)本发明预制梁底筋柔性锚具具有一定的柔性，可在安装过程中自动避让、伸入钢管混凝土柱内，无需现场焊接即可实现预制梁底筋与钢管混凝土柱的连接，可减少现场焊接工人需求，降低现场人工成本，进一步加快施工进度。
16.(2)本发明依靠柔性锚具在钢管混凝土柱内的锚固实现连接，仅需浇筑钢管混凝土柱内混凝土即可，连接质量控制难度低，不存在现场焊接施工不合格带来的结构安全隐患。
17.(3)本发明柔性锚具成本低，钢管混凝土柱与预制梁连接节点整体成本不会高于传统焊接施工连接。
18.(4)本发明柔性锚具可自动避让、无需专门的避让设计，极大地方便了结构设计，不会因碰撞问题影响预制梁现场安装。
附图说明
19.图1为本发明一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点的三维示意图。
20.图2为图1三维示意图的俯视图。
21.图3为图1中预制梁的三维示意图。
22.图4为图1所示钢管混凝土柱与预制梁连接节点的施工安装过程示意图。
23.图5为图1中钢管混凝土柱的三维示意图。
24.图6为图5所示钢管混凝土柱的横截面示意图。
25.图7为图5中钢管混凝土柱壁板的三维示意图。
26.图8为图7所示钢管混凝土柱壁板的横截面示意图。
27.图9为图7中钢管混凝土柱壁板加焊加劲板后的三维示意图。
28.图10为图9所示钢管混凝土柱壁板加焊加劲板后的横截面示意图。
29.图中：1-钢管混凝土柱；11-钢管混凝土柱壁板；12-加劲肋；13-加劲板；14-焊缝；2-预制梁；21-预制梁底筋；22-柔性锚具；23-单头直螺纹套筒；24-锚固套筒；3-抗剪支座；4-矩形孔；5-抗剪钢筋。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
31.如图1～图3所示，本发明一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点，预制梁底筋21不从预制梁2端部直接伸出，在预制梁2端部内转换为具有一定柔性的柔性锚具22，在钢管混凝土柱壁板11预制梁底筋21对应位置提前开设矩形孔4，柔性锚具22穿过矩形孔4伸入钢管混凝土柱1内部，浇筑钢管混凝土柱1内部混凝土后实现预制梁底筋21在节点区的锚固。
32.具体地，柔性锚具22采用直线状钢丝绳或预应力筋制作，在柔性锚具22一端压制或浇铸连接单头直螺纹套筒23、与预制梁底筋21通过直螺纹套筒接头实现机械连接，在柔性锚具22另一端压制锚固套筒24增强柔性锚具22在钢管混凝土柱1内的锚固性能。单头直螺纹套筒23位于预制梁2内，不伸出预制梁2端部。
33.工厂预制加工时，在钢管混凝土柱1的钢管混凝土柱壁板11焊接抗剪支座3，抗剪支座3与预制梁2设计位置相对应，用于在施工安装过程中支撑预制梁2、实现预制梁2现场免支撑施工，在结构受力过程中抗剪支座3参与预制梁2端部抗剪工作。
34.同时工厂预制加工时，在钢管混凝土柱壁板11外侧预制梁2对应区域焊接一根或多根抗剪钢筋5，抗剪钢筋5沿垂直于钢管混凝土柱1高度方向布置，增强预制梁2端部的界面受剪承载力。
35.图4所示为图1中钢管混凝土柱与预制梁连接节点的施工安装过程，现场施工过程中，在预制梁2下落至距矩形孔4距离约为柔性锚具22长度位置时，人工弯曲柔性锚具22，将柔性锚具22自由端塞入矩形孔4内。然后继续下落预制梁2，柔性锚具22随之通过矩形孔4伸入钢管混凝土柱1内，浇筑钢管混凝土柱1内混凝土后实现预制梁底筋21在钢管混凝土柱1内的锚固。为保证上述施工操作的便利性，预制梁2安装就位后，预制梁2端部距钢管混凝土柱1侧壁的净距不小于80mm。
36.图5～图10所示为图1中钢管混凝土的加工示意图，钢管混凝土柱1采用矩形截面，为减少焊接，钢管混凝土柱1钢管壁由两块完全相同的钢管混凝土柱壁板11焊接组成，焊缝14沿钢管混凝土柱1高度方向布置。
37.钢管混凝土柱壁板11整体呈u形，采用碳素结构钢钢板整体折弯制作，u形钢管混凝土柱壁板11的一个末端通过折弯形成加劲肋12，加劲肋12与钢管混凝土柱壁板11相邻边的夹角为30～90
°
，加劲肋12长度为钢管混凝土柱壁板11厚度的5～15倍。
38.为增强钢管混凝土柱壁板11的刚度，在钢管混凝土柱壁板11焊接组装前，在u形钢
管混凝土柱壁板11中间边中部焊接加劲板13，加劲板13沿钢管混凝土柱1高度方向通高布置，加劲板13与钢管混凝土柱壁板11相邻边的夹角为30～90
°
，加劲板13厚度不小于钢管混凝土柱壁板11厚度，加劲板13长度为钢管混凝土柱壁板11厚度的5～15倍。
39.现有钢管混凝土柱-预制混凝土梁组合框架结构中，预制梁底筋多直接从预制梁端部伸出、不可转动，需采用现场焊接方式与钢管混凝土柱实现连接，导致现场焊接施工量大，影响工期，同时焊接施工空间狭小、存在仰焊操作，焊接质量控制难度大，存在较大的结构安全隐患，影响结构安全。本发明提出了一种钢管混凝土柱与预制梁连接节点及其施工方法，预制梁底筋不从预制梁端部直接伸出，在梁端转换为具有一定柔性的钢丝绳或预应力筋制成的锚具，在钢管混凝土柱壁板预制梁底筋对应位置开设矩形孔，预制梁安装下落至一定高度后，将柔性锚具弯曲塞入矩形孔内，随预制梁继续下落柔性锚具伸入钢管混凝土柱内实现预制梁锚固于节点区，无需现场焊接即可实现预制梁底筋与钢管混凝土柱的连接，减少现场焊接工人需求，可进一步加快施工进度，且连接质量控制难度低、不易形成结构安全隐患。
40.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。