CN105569190A - 钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法，该连接节点设在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，钢管混凝土柱的钢管上设有多个第一开孔，钢管的外周面对应于开孔的位置设有加强板，加强板上设有分别与各开孔重叠的第二开孔，钢筋混凝土梁中设有分别与各个第一开孔对应的多根钢筋，钢筋混凝土梁的各钢筋分别穿过对应位置的第一开孔和第二开孔。采用此结构的连接节点，由于钢管上开孔较小，因此对钢管截面削弱不大，梁钢筋穿过小孔后剩余的缝隙也很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本没减少，不影响钢管混凝土柱的承载能力和变形能力，故钢管混凝土柱的承载能力几乎不受影响。

Description

钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑结构中梁柱节点构造技术，具体是一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法。

背景技术

现有的建筑结构设计中，通常是框架柱采用钢管混凝土柱，框架梁采用普通的钢筋混凝土梁。在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点处，由于梁钢筋无法直接穿过钢管，导致该节点处施工困难，因此，钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁处的节点设计成为工程设计中的难点之一。目前，对于这种节点的常用做法有钢牛腿法、双梁法、环梁法、钢管开大洞后补强法或纯钢筋混凝土节点法。

CN102425238A公开一种钢管混凝土叠合柱和框架梁的节点及其施工方法，将节点设置为钢筋混凝土环形梁，环套在钢管混凝土叠合柱外周。虽然采用环梁节点能够避免梁钢筋穿钢管的困扰，但是环梁突出节点部分会影响建筑外立面造型，同时环梁内的环形钢筋与柱、梁截面内的钢筋在施工时存在冲突，施工较为复杂。

CN202544138U公开了一种钢管混凝土框架柱与钢筋混凝土框架梁的开孔连接节点，采用在开洞补强的方法，在钢管混凝土框架柱上设置梁洞，使钢筋混凝土框架梁从梁洞中穿过。采用开大洞补强的方法，会对钢管截面有一定削弱，使钢管对管芯混凝土约束力降低。

综上所述，虽然针对钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的节点处有多种施工方法，但是这些方法均存在一定的不足，需要改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁节的连接节点，该连接节点的结构不影响钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的受力，并且在满足连接节点受力要求的同时，能够简化施工方法、节省施工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

第一个方面，本发明提供一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点，其特征在于：在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，所述钢管混凝土柱的钢管上设有多个第一开孔，所述钢管的外周面对应于所述开孔的位置设有加强板，所述加强板上设有分别与各所述第一开孔重叠的第二开孔，所述钢筋混凝土梁中设有分别与各个所述第一开孔对应的多根钢筋，所述钢筋混凝土梁的各所述钢筋分别穿过对应位置的所述第一开孔和所述第二开孔。

进一步地，在所述连接节点中，所述钢管上的第一开孔包括对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的顶面设置的第一组开孔和对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的底面设置的第二组开孔。

可选地，在所述连接节点中，所述第一开孔为圆形开孔、椭圆形开孔、方形开孔或矩形开孔中的任意一种或任意几种的组合。

优选地，在所述连接节点中，所述第一开孔为圆形开孔和/或椭圆形开孔，所述圆形开孔的直径为40-60mm，所述椭圆形开孔的孔洞尺寸为(40-60)mm×(120-150)mm。

其中，圆形开孔的直径范围包括了该数值范围内的任一点值，例如40mm、45mm、50mm、55mm或60mm。椭圆形开孔的孔洞尺寸范围包括了该数值范围内的任一点值，例如40mm×120mm、40mm×130mm、40mm×140mm、40mm×150mm、45mm×120mm、45mm×130mm、45mm×140mm、45mm×150mm、50mm×120mm、50mm×130mm、50mm×140mm、50mm×150mm、55mm×120mm、55mm×130mm、55mm×140mm、55mm×150mm、60mm×140mm或60mm×150mm。

进一步地，在所述第一组开孔和所述第二组开孔中，各相邻的圆形开孔之间、或者圆形开孔与椭圆形开孔之间或者椭圆形开孔之间的水平间距大于或者等于60mm，

优选地，各相邻的圆形开孔之间、或者圆形开孔与椭圆形开孔之间或者椭圆形开孔之间的水平间距大于或者等于70mm。最优选地，各相邻的圆形开孔之间、或者圆形开孔与椭圆形开孔之间或者椭圆形开孔之间的水平间距为75mm。

进一步地，在所述连接节点中，所述第一组开孔分别设置在钢管上位置相对应的两个侧面上，钢管的每个侧面上均包括对应于所述钢筋混凝土梁顶面中部设置的三个圆形开孔、对应于所述钢筋混凝土梁顶面两侧分别设置的椭圆形开孔，且两所述椭圆形开孔的长度方向沿竖直方向延伸，其中，相邻所述圆形开孔之间以及相邻的所述圆形开孔与所述椭圆形开孔之间的水平间距均为75mm，圆形开孔的直径为50mm，椭圆形开孔的孔洞尺寸为50mm×130mm。

进一步地，在所述连接节点中，所述第二组开孔分别在钢管位置相对应的两个侧面上设置，钢管的每个侧面上均包括对应于所述钢筋混凝土梁底面中部和两侧设置的三个椭圆形开孔，其中，位于梁底面两侧的椭圆形开孔的长度方向沿竖直方向延伸，位于梁底面中部的椭圆形开孔的长度方向沿水平方向延伸，且相邻的椭圆形开孔之间的水平间距为135mm，椭圆形开孔的孔洞尺寸为50mm×130mm。

进一步地，在所述连接节点中，所述钢筋包括位于钢筋混凝土梁顶面的第一组钢筋和位于钢筋混凝土梁底面的第二组钢筋，所述第一组钢筋对应穿过所述第一组开孔，所述第二组钢筋对应穿过所述第二组开孔。

可选地，在所述连接节点中，所述钢筋可以是单根钢筋、用于穿过圆形开孔的单排双筋组合，也可以是用于穿过椭圆形开孔的并排双筋组合。

进一步地，在所述连接节点中，设任一所述钢筋的直径为d，所述圆形开孔的直径为D1，所述椭圆形开孔的短轴长度为D2，0.25×D1≤d≤0.5×D1，0.25×D2≤d≤0.5×D2。

优选地，d＝0.32×D1＝0.32×D2。

进一步地，任一单根所述钢筋的直径为14-18mm。

优选地，任一单根所述钢筋的直径为16mm。

进一步地，在所述连接节点中，所述加强板包括对应于所述钢筋混凝土梁顶面设置的第一组加强板和对应于所述钢筋混凝土梁底面设置的第二组加强板，所述第一组加强板的上侧边高于或者等于所述钢筋混凝土梁顶面的上表面的高度，所述第二组加强板的下侧边低于或者等于钢筋混凝土梁底面的下表面的高度。

优选地，所述第一加强板的上侧边高于所述钢筋混凝土梁顶面的上表面25mm，所述第二加强板的下侧边低于钢筋混凝土梁底面的下表面25mm。

可选地，在所述连接节点中，所述加强板可以是设置在钢管外周面上的水平加劲环，也可以是若干段间隔设置在钢管外周面上，且仅设置在钢管开孔外部的弧形板，所述加强板沿竖直方向的高度大于或者等于200mm，所述加强板沿钢管径向方向的宽度大于或者等于15mm。

进一步地，在所述连接节点中，所述加强板焊接在所述钢管上。

进一步地，在所述连接节点中，所述钢管的外径为800-1500mm，管壁厚度为28-35mm。

优选地，所述钢管的外径为1100mm，管壁厚度为32mm。

进一步地，在所述钢管混凝土柱的外部设有钢筋混凝土，所述钢管混凝土柱和所述钢筋混凝土共同构成叠合柱，所述叠合柱的横向截面尺寸为(1200-2000)mm×(1200-2000)mm。

优选地，所述叠合柱的截面尺寸为1600mm×1600mm。

可选地，在所述叠合柱中，所述钢管混凝土柱的中心可以重合于所述叠合柱的中心，也可以偏离于所述叠合柱的中心。

优选地，在所述叠合柱中，所述钢管混凝土柱的中心位于所述叠合柱的中心的左侧，所述钢管混凝土柱的中心距离所述叠合柱四个侧边分别为800mm、850mm、800mm、750mm。

作为改进之一，在所述连接节点中，在第一组加强板的下表面和第二组加强板的上表面之间的钢管外周面上，固定连接有环箍。

进一步地，所述环箍为方钢环箍，所述环箍的截面大小为25×25mm，所述环箍采用双面角焊缝的方法与所述钢管焊接固定，所述焊缝高度为hf＝10mm。

作为改进之一，在所述钢管的外周面还设有结合部件，所述结合部件可以是圆柱头栓钉，也可以是短的钢筋条，还可以是U形的短钢筋或者H形短钢筋，所述结合部件在所述钢管的外周面上呈梅花形布置。

进一步地，所述钢管对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的中部设有若干孔洞，所述孔洞的直径为15-25mm，所述钢筋混凝土梁的腰筋穿过对应位置的所述孔洞。

优选地，所述孔洞的直径为20mm。

第二个方面，本发明还提供一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，包括以下步骤：在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，对钢管混凝土柱的钢管外周面向外凸出设置加强板；对所述钢管和所述加强板打孔，得到位于所述钢管上的第一开孔和位于所述加强板上且与各所述第一开孔重叠的第二开孔；

将所述钢筋混凝土梁的钢筋穿过对应位置的所述第一开孔、所述第二开孔。

进一步地，在所述施工方法中，所述钢管上的第一开孔包括对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的顶面设置的第一组开孔和对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的底面设置的第二组开孔。

可选地，在所述施工方法中，所述第一开孔为圆形开孔、椭圆形开孔、方形开孔或矩形开孔中的任意一种或任意几种的组合。

优选地，在所述施工方法中，所述第一开孔为圆形开孔和/或椭圆形开孔，所述圆形开孔的直径为40-60mm，所述椭圆形开孔的孔洞尺寸为(40-60)mm×(120-150)mm。

其中，圆形开孔的直径范围包括了该数值范围内的任一点值，例如40mm、45mm、50mm、55mm或60mm。椭圆形开孔的孔洞尺寸范围包括了该数值范围内的任一点值，例如40mm×120mm、40mm×130mm、40mm×140mm、40mm×150mm、45mm×120mm、45mm×130mm、45mm×140mm、45mm×150mm、50mm×120mm、50mm×130mm、50mm×140mm、50mm×150mm、55mm×120mm、55mm×130mm、55mm×140mm、55mm×150mm、60mm×140mm或60mm×150mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述第一组开孔以及所述第二组开孔的各相邻的圆形开孔之间、或者圆形开孔与椭圆形开孔之间或者椭圆形开孔之间的水平间距大于或者等于60mm。

优选地，各相邻的圆形开孔之间、或者圆形开孔与椭圆形开孔之间或者椭圆形开孔之间的水平间距大于或者等于70mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述第一组开孔分别在钢管位置相对应的两个侧面上设置，钢管的每个侧面上均包括对应于所述钢筋混凝土梁顶面中部设置的三个圆形开孔、对应于所述钢筋混凝土梁顶面两侧分别设置的椭圆形开孔，且两所述椭圆形开孔的长度方向沿竖直方向延伸，其中，相邻所述圆形开孔之间以及相邻的所述圆形开孔与所述椭圆形开孔之间的水平间距均为75mm，圆形开孔的直径为50mm，椭圆形开孔的孔洞尺寸为50mm×130mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述第二组开孔分别在钢管位置相对应的两个侧面上设置，钢管的每个侧面上均包括对应于所述钢筋混凝土梁底面中部和两侧设置的三个椭圆形开孔，其中，位于梁底面两侧的椭圆形开孔的长度方向沿竖直方向延伸，位于梁底面中部的椭圆形开孔的长度方向沿水平方向延伸，且相邻的椭圆形开孔之间的水平间距为135mm，椭圆形开孔的孔洞尺寸为50mm×130mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述钢筋包括位于钢筋混凝土梁顶面的第一组钢筋和位于钢筋混凝土梁底面的第二组钢筋，所述第一组钢筋对应穿过所述第一组开孔，所述第二组钢筋对应穿过所述第二组开孔。

可选地，所述钢筋可以是单根钢筋、用于穿过圆形开孔的单排双筋组合，也可以是用于穿过椭圆形开孔的并排双筋组合。

进一步地，在所述施工方法中，设任一所述钢筋的直径为d，所述圆形开孔的直径为D1，所述椭圆形开孔的短轴长度为D2，0.25×D1≤d≤0.5×D1，0.25×D2≤d≤0.5×D2。

优选地，d＝0.32×D1＝0.32×D2。

进一步地，任一单根所述钢筋的直径为14-18mm。

优选地，任一单根所述钢筋的直径为16mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述加强板包括对应于所述钢筋混凝土梁顶面设置的第一组加强板和和对应于所述钢筋混凝土梁底面设置的第二组加强板，所述第一组加强板的上侧边高于或者等于所述钢筋混凝土梁顶面的上表面的高度，所述第二组加强板的下侧边低于或者等于钢筋混凝土梁底面的下表面的高度。

优选地，所述第一加强板的上侧边高于所述钢筋混凝土梁顶面的上表面25mm，所述第二加强板的下侧边低于钢筋混凝土梁底面的下表面25mm。

可选地，在所述施工方法中，所述加强板可以是设置在钢管外周面上的水平加劲环，也可以是若干段间隔设置在钢管外周面上，且仅设置在钢管开孔外部的弧形板，所述加强板沿竖直方向的高度大于或者等于200mm，所述加强板沿钢管径向方向的宽度大于或者等于15mm。

进一步地，所述加强板焊接在所述钢管上。

进一步地，所述钢管的外径为800-1500mm，管壁厚度为28-35mm。

优选地，所述钢管的外径为1100mm，管壁厚度为32mm。

进一步地，在所述施工方法中，所述钢管混凝土柱的外部设有钢筋混凝土，所述钢管混凝土柱和所述钢筋混凝土共同构成叠合柱，所述叠合柱的横向截面尺寸为(1200-2000)mm×(1200-2000)mm。

优选地，所述叠合柱的截面尺寸为1600mm×1600mm。

可选地，在所述叠合柱中，所述钢管混凝土柱的中心可以重合于所述叠合柱的中心，也可以偏离于所述叠合柱的中心。

优选地，在所述叠合柱中，所述钢管混凝土柱的中心位于所述叠合柱的中心的左侧，所述钢管混凝土柱的中心距离所述叠合柱四个侧边分别为800mm、850mm、800mm、750mm。进一步地，在所述连接节点中，所述钢筋混凝土梁沿竖向截面的尺寸为(500-700)mm×(700-900)mm。

优选地，所述钢筋混凝土梁沿竖向截面的尺寸为600mm×800mm。

作为改进之一，在所述施工方法中，在第一组加强板的下表面和第二组加强板的上表面之间的钢管外周面上，固定设置环箍。

进一步地，所述环箍为方钢环箍，所述环箍的截面大小为25mm×25mm，所述环箍采用双面角焊缝的方法与所述钢管焊接固定，所述焊缝高度为hf＝10mm。

作为改进之一，在所述施工方法中，所述钢管的外周面设置结合部件，所述结合部件可以是圆柱头栓钉，也可以是短的钢筋条，还可以是U形的短钢筋或者H形短钢筋，所述结合部件在所述钢管的外周面上呈梅花形布置。

进一步地，所述钢管对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的中部设有若干孔洞，所述孔洞的直径为15-25mm，所述钢筋混凝土梁的腰筋穿过对应位置的所述孔洞。

优选地，所述孔洞的直径为20mm。

与现有技术相比，有益效果如下：

第一、钢管混凝土柱的承载能力几乎不受影响。在钢管上设置面积较小的开孔后，对钢管截面削弱不大，梁钢筋穿过小孔后剩余的缝隙也很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本没减少，不影响钢管混凝土柱的承载能力和变形能力。另外，由于本发明中的开孔较小，仅穿过少数钢筋，使钢筋的排布更加合理，不必集中于某一个大的开孔内，以保证钢筋混凝土梁的受力更加合理。

第二、钢筋混凝土梁的承载能力没有变化。梁钢筋直接穿过钢管后，梁可以可靠的传递内力，梁长范围内的刚度保持不变，结构受力分析与实际相同。

第三、节点处受力情况合理，满足“强节点弱构件”的要求。在设置加强板对开孔处的钢管补强后，钢管在节点区的受力可视为连续的，节点的刚性不受影响。

第四、施工方便。在本发明中，连接节点处既可以使直的梁钢筋穿过，也可以使圆弧梁钢筋穿过，节点处是否设置偏心结构，都不影响节点的设置，使施工过程大为简化。

第五、本发明连接节点的构造所消耗的材料比钢牛腿法和钢管开大洞法减少很多，造价较低。

附图说明

图1是实施例二连接节点的平面示意图。

图2是图1中A-A线的剖视图。

图3是实施例三连接节点的平面示意图。

具体实施方式

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

本实施例提供一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点，其特征在于：在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，所述钢管混凝土柱的钢管上设有多个第一开孔，所述钢管的外周面对应于所述开孔的位置设有加强板，所述加强板上设有分别与各所述开孔重叠第二开孔，所述钢筋混凝土梁中设有分别与各个所述第一开孔对应的多根钢筋，所述钢筋混凝土梁的各所述钢筋分别穿过对应位置的所述第一开孔和所述第二开孔。

实施例二

本实施例提供一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点，如图1所示，设置在钢管混凝土柱10和钢筋混凝土梁20的相交处。钢管混凝土柱的钢管11上设有若干第一开孔12，在钢管11的外周面对应于第一开孔的位置设有加强板30，且加强板30上设有分别与各第一开孔12重叠的第二开孔，钢筋混凝土梁的钢筋21分别穿过对应位置的第一开孔12和第二开孔，从而使钢管混凝土柱10和钢筋混凝土梁20相交，形成连接节点。具体地，如图2所示，在钢管混凝土柱10与钢筋混凝土梁20相交处，第一开孔12包括钢管11对应于钢筋混凝土梁20的顶面和底面分别设置的第一组开孔121和第二组开孔122，钢筋21包括位于钢筋混凝土梁顶面的第一组钢筋211和底面的第二组钢筋212。第一组钢筋211分别从对应位置的第一组开孔121、与第一组开孔121重叠的第二开孔中穿过，第二组钢筋212分别从对应位置的第二组开孔122、与第二组开孔122重叠的第二开孔中穿过。另外，加强板30包括对应设置在第一组开孔121外部的第一加强板31和对应设置在第二组开孔122外部的第二加强板32。

在本发明中，钢管的第一开孔分别设置在钢管上相对的两个侧面上，从而使钢筋混凝土梁的钢筋可以顺利地穿过对应位置的第一开孔。第一开孔为圆形开孔、椭圆形开孔、方形开孔或矩形开孔的任意一种或任意几种的组合。在本实施例中，钢管开孔采用圆形开孔和椭圆形开孔的组合。具体地，如图2所示，第一组开孔121包括对应于钢筋混凝土梁顶面中部设置的三个圆形开孔以及对应于钢筋混凝土梁顶面两侧分别设置的椭圆形开孔，且两个椭圆形开孔的长轴方向均沿竖直方向(即图2中的上下方向)延伸。其中，相邻的圆形开孔之间以及相邻的圆形开孔和椭圆形开孔之间的水平间距均为75mm。第二组开孔122包括对应于钢筋混凝土梁底面中部和两侧设置的三个椭圆形开孔，并且，位于梁底面两侧的椭圆形开孔的长轴方向沿竖直方向延伸，位于梁底面中部的椭圆形开孔的长轴方向沿水平方向(即图2中的左右方向)延伸。其中，相邻的椭圆形开孔之间的水平距离为135mm。在本实施例中，圆形开孔的直径为50mm，椭圆形开孔的尺寸为50mm×130mm。

在本发明中，用于穿过钢管开孔的钢筋混凝土梁钢筋为梁的受力钢筋，该钢筋可以是单根钢筋、两根钢筋组成的单排双筋或者多排双筋(即多排钢筋且每排由两根钢筋组成)中的任意一种或几种的组合。具体地，在本实施例中，穿过钢管圆形开孔的钢筋为单排双筋，穿过钢管椭圆形开孔的钢筋为并排双筋(即两排双筋)，且单根钢筋的直径为16mm，即单排双筋沿垂直于其长度方向的横截面长度为32mm。可以理解的是，在本发明中，钢筋直径的选择取决于开孔的大小。如果钢筋直径太大，无法穿进开孔中；如果钢筋直径太小，一方面较细的钢筋其受拉或受压能力较差，直接影响钢筋混凝土梁的承载能力，另一方面，这样的钢筋不易在开孔内固定，容易和与其相邻的钢筋缠绕在一起。因此，在本发明中，设单根钢筋的直径为d，单排双筋沿垂直于其长度方向的横截面长度为2d，圆形开孔的直径为D1，椭圆形开孔的短轴长度为D2，0.25D1≤d≤0.5D1，0.25D2≤d≤0.5D2，优选为d＝0.32D1＝0.32D2。

实际上，本发明中之所以在钢管上设置开孔，是为了使梁钢筋能够顺利穿过的同时，尽量减小或避免对钢管混凝土柱结构强度的影响。因此，本发明中的钢管开孔面积均较小，仅允许单根钢筋、单排双筋或者并排双筋通过，这样，较小的开孔率使得开孔对钢管截面的受力削弱较少，并且在钢筋穿孔后，孔内剩余缝隙很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本保持不变，进而使钢管混凝土柱的承载能力基本保持不变。因此，在本发明中，开孔的数量、面积大小以及开孔间距等参数的设定应根据建筑施工的实际受力情况确定，不仅限于上述实施例中的具体数值。例如，对钢管混凝土柱的承载力要求较高时，可适当采用直径较大的钢筋(如HRB400级钢筋)，在保证梁受力的同时，减少钢管开孔的数量，从而降低因开孔对钢管截面受力削弱的影响。对钢筋混凝土梁的承载能力要求较高时，则适当的增加开孔的数量并调整开孔间距，使得更多的梁受力钢筋可穿过钢管。此外，本发明中的梁钢筋并未集中排布在某一个较大的开孔中，而是分设在各个小的开孔中，这样的钢筋设置能够使钢筋混凝土梁的受力更加合理。

在本发明中，加强板用于对钢管的开孔进行补强，加强板可以是设置在钢管的外周面上、沿钢管径向方向向外凸出且覆盖在开孔外部的水平加劲环，也可以是间隔设置在钢管外周面、沿钢管径向方向向外凸出且仅覆盖在开孔外部的若干段圆弧形板。在本实施例中，采用完整的水平加劲环作为加强板，将加强板焊接在钢管外周面上。如图2所示，该加强板沿钢管径向方向(即图2中左右方向)的宽度为18mm，沿钢管轴向方向(即图2中上下方向)的高度为250mm。第一加强板31的上侧边高于钢筋混凝土梁顶面的上表面25mm，第二加强板32的下侧边低于钢筋混凝土梁底面的下表面25mm。可以理解的是，当连接节点处设有若干钢筋混凝土梁且各梁的标高不同(即各条梁的顶面不在同一高度和/或各条梁的底面不在同一高度)时，第一加强板的上侧边高于最高的钢筋混凝土梁顶面的上表面至少25mm，第二加强板的下侧边低于最低的钢筋混凝土梁底面的下表面至少25mm。实际上，在本实施例中，之所以设置加强板，目的是为了通过环形板约束结合整体覆盖的方式对钢管开孔进行补强，因此，加强板应至少能够覆盖在钢管开孔的外部。利用环形的加强板覆盖在钢管开孔的外部，从而箍紧连接节点处的钢管，使钢管在开孔处仍能保持连续受力或者受力的削弱很小，满足钢管在节点处的连续性，保证了节点的整体的强度。

在本实施例中，如图1所示，在钢管混凝土柱10的外部还设有钢筋混凝土，钢管混凝土柱10和钢筋混凝土共同构成叠合柱90。钢管混凝土柱中钢管的外径为1100mm，管壁厚度为32mm，该叠合柱90沿垂直于其长度方向的横截面尺寸为1600mm×1600mm。在本发明中，连接节点处的钢管混凝土柱和叠合柱可以同心设置，也可以偏心设置。即，钢管混凝土柱的重心可以重合于叠合柱的重心，此时为同心设置，钢管混凝土柱的重心也可以偏离于叠合柱的重心，此时为偏心设置。本实施例中，二者采用同心设置，钢管混凝土柱的中心到叠合柱的各个侧边的距离均相等。

在本实施例中，如图1所示，钢管混凝土柱10与一条沿南北方向(即图1中下上方向)延伸的钢筋混凝土梁20相交于连接节点处，该钢筋混凝土梁20沿垂直于其长度方向的截面的尺寸为600mm×800mm，如图2所示，该梁截面的水平宽度为600mm，竖直高度为800mm。实际上，在本发明中，与钢管混凝土柱相交的梁可以为一条，也可以为多条。

为了进一步约束钢管，作为一种改进，如图2所示，在本实施例中，在第一加强板31的下侧边与第二加强板32的上侧边之间的钢管外周面上，固设有方钢环箍40，该方钢环箍40的横截面尺寸为25mm×25mm。另外，该方钢环箍40通过双面焊接方法固定在钢管10的外周面上，且双面角焊缝hf＝10mm。可以理解的是，在本发明中，环箍还可以是圆钢、六角钢或八角钢的环箍，并且环箍的横截面尺寸不仅限于上述实施例中的具体尺寸，只要使环箍对钢管起到加强约束和箍筋的作用即可。另外，该方钢环箍的设置位置只要设置在连接节点处且避开钢管开孔的位置即可。

为了加强钢管与其外部的混凝土之间的结合力，使钢管混凝土柱与其外部的钢筋混凝土共同作用，承担受力，作为一种改进，如图2所示，在本实施例中，在钢管10的外周面上还固设有若干结合部件50，这些结合部件为圆柱头栓钉，呈梅花形排布在钢管10的外周面上。可以理解的是，在本发明中，这些结合部件除了可以是圆柱头栓钉，也可以是短的钢筋条，还可以是短的异型钢筋条(如U型、H型)，并且这些结合部件在钢管外周面上可以呈梅花形排布，也可以呈矩形排布。

当钢筋混凝土梁的高度较高，仅靠梁顶面和底面设置的钢筋不足以承受自重及荷载时，作为一种改进，本实施例中，如图2所示，在钢筋混凝土梁20的中部需设置腰筋60。钢管10在对应于连接节点处的钢筋混凝土梁的中部设置若干孔洞，这些孔洞的直径为20mm，钢筋混凝土梁的腰筋60穿过对应位置的孔洞，每个孔洞对应穿过一根腰筋。

实施例三

本实施例与实施例二的不同之处在于，本实施例中的钢管混凝土柱和叠合柱之间为偏心设置。如图3所示，叠合柱90的四个侧边分别为上侧边91、右侧边92、下侧边93和左侧边94，钢管混凝土柱的钢管11中心G1(即钢管混凝土柱的重心)到叠合柱上侧边91、右侧边92、下侧边93和左侧边94的距离依次为800mm、850mm、800mm和750mm，钢管混凝土柱的中心G1位于叠合柱的中心G2的左侧。

另外，在本实施例中，钢管混凝土柱10分别与沿南北方向(即图3中的下上方向)延伸的钢筋混凝土梁、沿东西方向(即图3中的右左方向)延伸的钢筋混凝土梁相交于连接节点处。其中，钢管混凝土柱10与沿南北方向延伸的钢筋混凝土梁相交处连接节点的结构与实施例二相同，在此不再赘述。

在钢管混凝土柱10与沿东西方向延伸的钢筋混凝土梁相交处的连接节点中，靠近叠合柱右侧边92的钢管上开设四个开孔，用于使位于该侧的钢筋混凝土梁的钢筋穿过；靠近叠合柱左侧边94的钢管上开设三个开孔，用于使位于该侧的钢筋混凝土梁的钢筋穿过。可以理解的是，穿过叠合柱右侧边钢管开孔的钢筋与穿过叠合柱左侧边钢管开孔的钢筋为连续钢筋，而非分别设置叠合柱右侧边和叠合柱左侧边的分段钢筋，即钢筋从叠合柱右侧边钢管开孔穿过后接着穿过叠合柱左侧边钢管开孔。另外，在本实施例中，该沿东西方向延伸的钢筋混凝土梁为变截面梁，即叠合柱左右两侧的梁的截面尺寸不同，因此，该钢筋混凝土梁的钢筋在连接节点处设置为圆弧形钢筋，穿过对应位置的开孔。具体地，位于叠合柱右侧边的钢筋混凝土梁沿垂直于其长度方向的截面尺寸为600mm×800mm；位于叠合柱左侧边的钢筋混凝土梁沿垂直于其长度方向的截面尺寸为500mm×700mm。

实施例四

本实施例提供一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，包括以下步骤：在钢管混凝土柱的钢管外周面上向外凸出设置加强板；对所述钢管和所述加强板打孔，得到位于所述钢管上的第一开孔和位于所述加强板上且与各所示第一开孔重叠的第二开孔；；将钢筋混凝土梁的钢筋穿过对应位置的所述第一开孔、所述第二开孔，从而在所述钢管混凝土柱和所述钢筋混凝土梁的相交处形成连接节点。

实施例五

本实施例提供一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，具体步骤如下：在钢管混凝土柱的钢管外周面上向外凸出设置加强板；对所述钢管和所述加强板打孔，得到位于所述钢管上的第一开孔和位于所述加强板上且与各所示第一开孔重叠的第二开孔；；将钢筋混凝土梁的钢筋穿过对应位置的所述第一开孔、所述第二开孔，从而在所述钢管混凝土柱和所述钢筋混凝土梁的相交处形成连接节点。

利用本实施例施工方法得到的连接节点，如图1所示，设置在钢管混凝土柱10和钢筋混凝土梁20的相交处。钢管混凝土柱的钢管11上设有若干第一开孔12，在钢管11的外周面对应于第一开孔的位置设有加强板30，且加强板30上设有分别与各第一开孔12重叠的第二开孔，钢筋混凝土梁的钢筋21分别穿过对应位置的第一开孔12和第二开孔，从而使钢管混凝土柱10和钢筋混凝土梁20相交，形成连接节点。具体地，如图2所示，在钢管混凝土柱10与钢筋混凝土梁20相交处，第一开孔12包括钢管11对应于钢筋混凝土梁20的顶面和底面分别设置的第一组开孔121和第二组开孔122，钢筋21包括位于钢筋混凝土梁顶面的第一组钢筋211和底面的第二组钢筋212。第一组钢筋211分别从对应位置的第一组开孔121、与第一组开孔121重叠的第二开孔中穿过，第二组钢筋212分别从对应位置的第二组开孔122、与第二组开孔122重叠的第二开孔中穿过。另外，加强板30包括对应设置在第一组开孔121外部的第一加强板31和对应设置在第二组开孔122外部的第二加强板32。

在本发明中，钢管的第一开孔分别设置在钢管上相对的两个侧面上，从而使钢筋混凝土梁的钢筋可以顺利地穿过对应位置的第一开孔。第一开孔为圆形开孔、椭圆形开孔、方形开孔或矩形开孔的任意一种或任意几种的组合。在本实施例中，钢管开孔采用圆形开孔和椭圆形开孔的组合。具体地，如图2所示，第一组开孔121包括对应于钢筋混凝土梁顶面中部设置的三个圆形开孔以及对应于钢筋混凝土梁顶面两侧分别设置的椭圆形开孔，且两个椭圆形开孔的长轴方向均沿竖直方向(即图2中的上下方向)延伸。其中，相邻的圆形开孔之间以及相邻的圆形开孔和椭圆形开孔之间的水平间距均为75mm。第二组开孔122包括对应于钢筋混凝土梁底面中部和两侧设置的三个椭圆形开孔，并且，位于梁底面两侧的椭圆形开孔的长轴方向沿竖直方向延伸，位于梁底面中部的椭圆形开孔的长轴方向沿水平方向(即图2中的左右方向)延伸。其中，相邻的椭圆形开孔之间的水平距离为135mm。在本实施例中，圆形开孔的直径为50mm，椭圆形开孔的尺寸为50mm×130mm。

在本发明中，用于穿过钢管开孔的钢筋混凝土梁钢筋为梁的受力钢筋，该钢筋可以是单根钢筋、两根钢筋组成的单排双筋或者多排双筋(即多排钢筋且每排由两根钢筋组成)中的任意一种或几种的组合。具体地，在本实施例中，穿过钢管圆形开孔的钢筋为单排双筋，穿过钢管椭圆形开孔的钢筋为并排双筋(即两排双筋)，且单根钢筋的直径为16mm，即单排双筋沿垂直于其长度方向的横截面长度为32mm。可以理解的是，在本发明中，钢筋直径的选择取决于开孔的大小。如果钢筋直径太大，无法穿进开孔中；如果钢筋直径太小，一方面较细的钢筋其受拉或受压能力较差，直接影响钢筋混凝土梁的承载能力，另一方面，这样的钢筋不易在开孔内固定，容易和与其相邻的钢筋缠绕在一起。因此，在本发明中，设单根钢筋的直径为d，单排双筋沿垂直于其长度方向的横截面长度为2d，圆形开孔的直径为D1，椭圆形开孔的短轴长度为D2，0.25D1≤d≤0.5D1，0.25D2≤d≤0.5D2，优选为d＝0.32D1＝0.32D2。

实际上，本发明中之所以在钢管上设置开孔，是为了使梁钢筋能够顺利穿过的同时，尽量减小或避免对钢管混凝土柱结构强度的影响。因此，本发明中的钢管开孔面积均较小，仅允许单根钢筋、单排双筋或者并排双筋通过，这样，较小的开孔率使得开孔对钢管截面的受力削弱较少，并且在钢筋穿孔后，孔内剩余缝隙很小，钢管对管芯混凝土的约束力基本保持不变，进而使钢管混凝土柱的承载能力基本保持不变。因此，在本发明中，开孔的数量、面积大小以及开孔间距等参数的设定应根据建筑施工的实际受力情况确定，不仅限于上述实施例中的具体数值。例如，对钢管混凝土柱的承载力要求较高时，可适当采用直径较大的钢筋(如HRB400级钢筋)，在保证梁受力的同时，减少钢管开孔的数量，从而降低因开孔对钢管截面受力削弱的影响。对钢筋混凝土梁的承载能力要求较高时，则适当的增加开孔的数量并调整开孔间距，使得更多的梁受力钢筋可穿过钢管。此外，本发明中的梁钢筋并未集中排布在某一个较大的开孔中，而是分设在各个小的开孔中，这样的钢筋设置能够使钢筋混凝土梁的受力更加合理。

在本发明中，加强板用于对钢管的开孔进行补强，加强板可以是设置在钢管的外周面上、沿钢管径向方向向外凸出且覆盖在开孔外部的水平加劲环，也可以是间隔设置在钢管外周面、沿钢管径向方向向外凸出且仅覆盖在开孔外部的若干段圆弧形板。在本实施例中，采用完整的水平加劲环作为加强板，将加强板焊接在钢管外周面上。如图2所示，该加强板沿钢管径向方向(即图2中左右方向)的宽度为18mm，沿钢管轴向方向(即图2中上下方向)的高度为250mm。第一加强板31的上侧边高于钢筋混凝土梁顶面的上表面25mm，第二加强板32的下侧边低于钢筋混凝土梁底面的下表面25mm。可以理解的是，当连接节点处设有若干钢筋混凝土梁且各梁的标高不同(即各条梁的顶面不在同一高度和/或各条梁的底面不在同一高度)时，第一加强板的上侧边高于最高的钢筋混凝土梁顶面的上表面至少25mm，第二加强板的下侧边低于最低的钢筋混凝土梁底面的下表面至少25mm。实际上，在本实施例中，之所以设置加强板，目的是为了通过环形板约束结合整体覆盖的方式对钢管开孔进行补强，因此，加强板应至少能够覆盖在钢管开孔的外部。利用环形的加强板覆盖在钢管开孔的外部，从而箍紧连接节点处的钢管，使钢管在开孔处仍能保持连续受力或者受力的削弱很小，满足钢管在节点处的连续性，保证了节点的整体的强度。

在本实施例中，如图1所示，在钢管混凝土柱10的外部还设有钢筋混凝土，钢管混凝土柱10和钢筋混凝土共同构成叠合柱90。钢管混凝土柱中钢管的外径为1100mm，管壁厚度为32mm，该叠合柱90沿垂直于其长度方向的横截面尺寸为1600mm×1600mm。在本发明中，连接节点处的钢管混凝土柱和叠合柱可以同心设置，也可以偏心设置。即，钢管混凝土柱的重心可以重合于叠合柱的重心，此时为同心设置，钢管混凝土柱的重心也可以偏离于叠合柱的重心，此时为偏心设置。本实施例中，二者采用同心设置，钢管混凝土柱的中心到叠合柱的各个侧边的距离均相等。

在本实施例中，如图1所示，钢管混凝土柱10与一条沿南北方向(即图1中下上方向)延伸的钢筋混凝土梁20相交于连接节点处，该钢筋混凝土梁20沿垂直于其长度方向的截面的尺寸为600mm×800mm，如图2所示，该梁截面的水平宽度为600mm，竖直高度为800mm。实际上，在本发明中，与钢管混凝土柱相交的梁可以为一条，也可以为多条。

为了进一步约束钢管，作为一种改进，如图2所示，在本实施例中，在第一加强板31的下侧边与第二加强板32的上侧边之间的钢管外周面上，固设有方钢环箍40，该方钢环箍40的横截面尺寸为25mm×25mm。另外，该方钢环箍40通过双面焊接方法固定在钢管10的外周面上，且双面角焊缝hf＝10mm。可以理解的是，在本发明中，环箍还可以是圆钢、六角钢或八角钢的环箍，并且环箍的横截面尺寸不仅限于上述实施例中的具体尺寸，只要使环箍对钢管起到加强约束和箍筋的作用即可。另外，该方钢环箍的设置位置只要设置在连接节点处且避开钢管开孔的位置即可。

为了加强钢管与其外部的混凝土之间的结合力，使钢管混凝土柱与其外部的钢筋混凝土共同作用，承担受力，作为一种改进，如图2所示，在本实施例中，在钢管10的外周面上还固设有若干结合部件50，这些结合部件为圆柱头栓钉，呈梅花形排布在钢管10的外周面上。可以理解的是，在本发明中，这些结合部件除了可以是圆柱头栓钉，也可以是短的钢筋条，还可以是短的异型钢筋条(如U型、H型)，并且这些结合部件在钢管外周面上可以呈梅花形排布，也可以呈矩形排布。

当钢筋混凝土梁的高度较高，仅靠梁顶面和底面设置的钢筋不足以承受自重及荷载时，作为一种改进，本实施例中，如图2所示，在钢筋混凝土梁20的中部需设置腰筋60。钢管10在对应于连接节点处的钢筋混凝土梁的中部设置若干孔洞，这些孔洞的直径为20mm，钢筋混凝土梁的腰筋60穿过对应位置的孔洞，每个孔洞对应穿过一根腰筋。

实施例6

本实施例与实施例五的不同之处在于，本实施例中的钢管混凝土柱和叠合柱之间为偏心设置。如图3所示，叠合柱90的四个侧边分别为上侧边91、右侧边92、下侧边93和左侧边94，钢管混凝土柱的钢管11中心到叠合柱上侧边91、右侧边92、下侧边93和左侧边94的距离依次为800mm、850mm、800mm和750mm，钢管混凝土柱10重心G1位于叠合柱90重心G2的左侧。

另外，在本实施例中，钢管混凝土柱10分别与沿南北方向(即图3中的下上方向)延伸的钢筋混凝土梁、沿东西方向(即图3中的右左方向)延伸的钢筋混凝土梁相交于连接节点处。其中，钢管混凝土柱10与沿南北方向延伸的钢筋混凝土梁相交处连接节点的结构与实施例二相同，在此不再赘述。

在钢管混凝土柱10与沿东西方向延伸的钢筋混凝土梁相交处的连接节点中，靠近叠合柱右侧边92的钢管上开设四个开孔，用于使位于该侧的钢筋混凝土梁的钢筋穿过；靠近叠合柱左侧边94的钢管上开设三个开孔，用于使位于该侧的钢筋混凝土梁的钢筋穿过。可以理解的是，穿过叠合柱右侧边钢管开孔的钢筋与穿过叠合柱左侧边钢管开孔的钢筋为连续钢筋，而非分别设置叠合柱右侧边和叠合柱左侧边的分段钢筋，即钢筋从叠合柱右侧边钢管开孔穿过后接着穿过叠合柱左侧边钢管开孔。另外，在本实施例中，该沿东西方向延伸的钢筋混凝土梁为变截面梁，即叠合柱左右两侧的梁的截面尺寸不同，因此，该钢筋混凝土梁的钢筋在连接节点处设置为圆弧形钢筋，穿过对应位置的开孔。具体地，位于叠合柱右侧边的钢筋混凝土梁沿垂直于其长度方向的截面尺寸为600mm×800mm；位于叠合柱左侧边的钢筋混凝土梁沿垂直于其长度方向的截面尺寸为500mm×700mm。

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，对发明的技术方案可以做若干改进。因此，本发明的保护范围不限于此，本领域中的技术人员任何基于本发明技术方案上非实质性变更均包括在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的连接节点，其特征在于：在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，所述钢管混凝土柱的钢管上设有多个第一开孔，所述钢管的外周面对应于所述开孔的位置设有加强板，所述加强板上设有分别与各所述开孔重叠的第二开孔，所述钢筋混凝土梁中设有分别与各个所述第一开孔对应的多根钢筋，所述钢筋混凝土梁的各所述钢筋分别穿过对应位置的所述第一开孔和所述第二开孔。

2.根据权利要求1所述的连接节点，其特征在于：所述钢管上的第一开孔包括对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的顶面设置的第一组开孔和对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的底面设置的第二组开孔。

3.根据权利要求1所述的连接节点，其特征在于：所述钢筋包括位于钢筋混凝土梁顶面的第一组钢筋和位于钢筋混凝土梁底面的第二组钢筋，所述第一组钢筋对应穿过所述第一组开孔，所述第二组钢筋对应穿过所述第二组开孔。

4.根据权利要求1所述的连接节点，其特征在于：所述加强板包括对应于所述钢筋混凝土梁顶面设置的第一组加强板和对应于所述钢筋混凝土梁底面设置的第二组加强板。

5.根据权利要求4所述的连接节点，其特征在于：在所述连接节点中，在第一组加强板的下表面和第二组加强板的上表面之间的钢管外周面上，固定连接有环箍。

6.根据权利要求1至5任一项所述的连接节点，其特征在于：所述钢管的外周面还设有结合部件，所述结合部件为圆柱头栓钉，或钢筋条，或U形的钢筋或者H形钢筋，所述结合部件在所述钢管的外周面上呈梅花形布置。

7.根据权利要求1至5任一项所述的连接节点，其特征在于：所述钢管对应于所述连接节点处的钢筋混凝土梁的中部设有若干孔洞，所述钢筋混凝土梁的腰筋穿过对应位置的所述孔洞。

8.根据权利要求1至5任一项所述的连接节点，其特征在于：在所述钢管混凝土柱的外部设有钢筋混凝土，所述钢管混凝土柱和所述钢筋混凝土共同构成叠合柱。

9.根据权利要求1至5任一项所述的连接节点，其特征在于：所述第一开孔为圆形开孔、椭圆形开孔、方形开孔或矩形开孔中的任意一种或任意几种的组合。

10.一种如权利要求1至9任一项所述的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：在钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁的相交处，对钢管混凝土柱的钢管外周面向外凸出设置加强板；对所述钢管和所述加强板打孔，得到位于所述钢管上的第一开孔和位于所述加强板上且与各所述第一开孔重叠的第二开孔；

将所述钢筋混凝土梁的钢筋穿过对应位置的所述第一开孔、所述第二开孔。