CN106522381B - 一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种再生块体混凝土组合梁‑柱的节点连接，包括方钢管再生块体混凝土柱、U形外包钢再生块体混凝土梁、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件、带凹槽的钢连接板和单端带螺纹的短钢筋棒。本发明还提供了一种再生块体混凝土组合梁‑柱的节点连接的施工方法。本发明一方面因节点核心区内无穿心部件，解决了大尺度废旧混凝土块体投放施工困难的问题，而且U形外包钢的采用可减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，施工便捷，符合建筑工业化的要求；另一方面通过设置底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件和直径小于梁上部纵筋的单端带螺纹的短钢筋棒，使梁端率先屈服形成塑性铰以消耗大量地震能量，从而提高结构整体的抗震性能。

Description

一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接及其施工方法

技术领域

本发明涉及废旧混凝土循环利用技术领域，具体是一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接及其施工方法。

背景技术

目前天然砂、石的开采破坏环境且储量日渐减少，废旧混凝土作为一种宝贵的“特殊资源”，其循环利用已越来越引起国内外的广泛关注。与再生粗骨料和再生细骨料相比，采用尺度更大的废旧混凝土块体能大大简化废旧混凝土的循环利用过程。

U形外包钢混凝土梁是近年来兴起的一种新型组合构件，相比传统钢筋混凝土梁，U形外包钢的采用不仅可减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，施工效率明显提升，工业化程度高，而且极大地方便了大尺度废旧混凝土块体的投放施工。

钢管混凝土柱以其优越的力学性能和便捷的施工方法，已广泛应用于工程建设中。在钢管中置入废旧混凝土块体和新混凝土，即成为钢管再生块体混凝土柱，可在维持良好力学性能的同时达到废旧混凝土循环利用的目的。

众所周知，“强柱弱梁”是提高框架结构整体抗震性能的有效手段，但实际地震中结构却常常呈现“强梁弱柱”的不利破坏形态。此外，若梁的纵筋按传统做法穿越节点核心区，必然给大尺度废旧混凝土块体在柱子以及节点核心区的投放施工造成很大困难。因此，迫切需要既方便废旧混凝土块体投放，又具有良好抗震性能的梁-柱节点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接及其施工方法。一方面避免了梁的纵筋穿越节点核心区，从而解决了大尺度废旧混凝土块体在柱子以及节点核心区的投放施工难题，同时U形外包钢的采用可减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，施工便捷，符合建筑工业化的要求；另一方面通过预先削弱梁端的抗弯承载能力，以确保实现“强柱弱梁”的有利破坏模式，从而提高结构的整体抗震性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，包括方钢管再生块体混凝土柱、U形外包钢再生块体混凝土梁、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件、带凹槽的钢连接板和单端带螺纹的短钢筋棒；在节点核心区的方钢管外壁上焊接底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件和带凹槽的钢连接板；单端带螺纹的短钢筋棒的一端焊接在带凹槽的钢连接板的凹槽中，另一端与U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋通过钢套筒进行连接；单端带螺纹的短钢筋棒的直径小于U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋的直径；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件与U形外包钢再生块体混凝土梁的U形外包钢之间采用焊接、螺栓连接或栓焊连接；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件的内部设置有2~4块横向加强钢板；带凹槽的钢连接板的宽度与方钢管再生块体混凝土柱的横截面边长相等，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件在加宽端的底板宽度与方钢管再生块体混凝土柱的横截面边长相等。

进一步地，所述方钢管再生块体混凝土柱和U形外包钢再生块体混凝土梁的内部填充有废旧混凝土块体和新混凝土，废旧混凝土块体与方钢管、U形外包钢、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件之间以及不同废旧混凝土块体之间的空隙填满新混凝土，废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:4~1:1。

进一步地，所述底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件，其底板削弱的形式为圆弧形。

进一步地，所述单端带螺纹的短钢筋棒与U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋的钢套筒连接为螺纹连接。

进一步地，所述废旧混凝土块体为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，且废旧混凝土块体的特征尺寸不低于60mm。

一种如所述再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接的施工方法，包括如下步骤：

（1）将单端带螺纹的短钢筋棒焊接于带凹槽的钢连接板的凹槽中；定位底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件和焊有单端带螺纹的短钢筋棒的带凹槽的钢连接板，并将二者焊接在节点核心区的方钢管外壁上；

（2）将底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件与U形外包钢再生块体混凝土梁的U形外包钢进行焊接、螺栓连接或栓焊连接；采用钢套筒将U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋与单端带螺纹的短钢筋棒连接；

（3）提前将废旧混凝土块体充分湿润，并在方钢管再生块体混凝土柱内先浇筑一层厚度25mm-35mm的新混凝土；将废旧混凝土块体和新混凝土交替置入方钢管再生块体混凝土柱的内部并充分振捣；

（4）将废旧混凝土块体一次性投入U形外包钢和底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件的内部，然后灌入新混凝土并充分振捣。

本发明相对于现有技术，具有如下优点及效果：

（1）节点核心区无穿心部件，解决了大尺度废旧混凝土块体在柱子以及节点核心区投放困难的问题；U形外包钢的采用可减少钢筋绑扎和支模拆模等工序，明显提高施工效率，同时极大地方便了大尺度废旧混凝土块体在梁内的投放。

（2）通过采用底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件，同时适当减小单端带螺纹的短钢筋棒的直径（即小于U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋的直径），使梁端率先屈服形成塑性铰，确保实现“强柱弱梁”的有利破坏模式，进而提高结构整体的抗震性能。

（3）单端带螺纹的短钢筋棒与带凹槽的钢连接板之间的焊接，以及底板局部削弱且单端加宽的U形外包钢和带凹槽的钢连接板与节点核心区的方钢管之间的焊接均可在工厂进行，不仅焊接质量高，而且可明显减少施工现场的焊接工作量，符合建筑工业化要求。

附图说明

图1是一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接的结构示意图（注：为清晰展示U形外包钢再生块体混凝土梁和方钢管再生块体混凝土柱的细部构造，梁和柱的混凝土被隐去）。

图2是图1所示连接节点的竖向剖面图。

图中所示为：1-方钢管再生块体混凝土柱；2-带凹槽的钢连接板；3-单端带螺纹的短钢筋棒；4-钢套筒；5-上部纵筋；6-底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件；7-U形外包钢再生块体混凝土梁；8-高强螺栓；9-横向加强钢板；10-U形外包钢；11-方钢管；12-废旧混凝土块体；13-新混凝土。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2所示，一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，包括方钢管再生块体混凝土柱1、U形外包钢再生块体混凝土梁7、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6、带凹槽的钢连接板2和单端带螺纹的短钢筋棒3；在节点核心区的方钢管11外壁上焊接底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6和带凹槽的钢连接板2；单端带螺纹的短钢筋棒3的一端焊接在带凹槽的钢连接板2的凹槽中，另一端与U形外包钢再生块体混凝土梁7的上部纵筋5通过钢套筒4进行连接；单端带螺纹的短钢筋棒3的直径小于U形外包钢再生块体混凝土梁7的上部纵筋5的直径；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6与U形外包钢再生块体混凝土梁7的U形外包钢10之间采用螺栓连接；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的内部设置有2块横向加强钢板9；带凹槽的钢连接板2的宽度与方钢管再生块体混凝土柱1的横截面边长相等，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6在加宽端的底板宽度与方钢管再生块体混凝土柱1的横截面边长相等；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的底板削弱形式为圆弧形。

本实施例中，方钢管再生块体混凝土柱1的方钢管11采用焊接钢管，方钢管11的横截面尺寸为450mm×450mm，壁厚10mm。

本实施例中，U形外包钢10的腹板高度、底板宽度和板厚分别为400mm、200mm和10mm，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的非加宽端的腹板高度、底板宽度和板厚分别为400mm、220mm和10mm，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的加宽端的腹板高度、底板宽度和板厚分别为400mm、450mm和10mm。

本实施例中，方钢管再生块体混凝土柱1和U形外包钢再生块体混凝土梁7的内部填充有废旧混凝土块体12和新混凝土13，所述废旧混凝土块体12为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，废旧混凝土块体12的特征尺寸不低于60mm。废旧混凝土块体12与方钢管11、U形外包钢10、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6之间以及不同废旧混凝土块体12之间的空隙填满新混凝土13，废旧混凝土块体12与新混凝土13的质量比为1:2。

本实施例中，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的加宽端的腹板通过角焊缝与节点核心区的方钢管11的外壁焊接，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的加宽端的底板通过坡口对接焊缝与节点核心区的方钢管11的外壁焊接；带凹槽的钢连接板2通过坡口对接焊缝与节点核心区的方钢管11的外壁焊接；单端带螺纹的短钢筋棒3通过角焊缝与带凹槽的钢连接板2焊接。

本实施例中，U形外包钢10与底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的非加宽端的搭接长度取为100mm，并采用高强螺栓8进行连接，高强螺栓8选用10.9级的M20螺栓。

本实施例中，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件的内部平行设置2块横向加强钢板9，且横向加强钢板9与底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的内壁焊接固定。

上述一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接的施工方法，包括如下步骤：

（1）将单端带螺纹的短钢筋棒3焊接于带凹槽的钢连接板2的凹槽中；定位底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6和焊有单端带螺纹的短钢筋棒3的带凹槽的钢连接板2，并将二者焊接在节点核心区的方钢管外壁上；

（2）采用高强螺栓8将底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6与U形外包钢再生块体混凝土梁7的U形外包钢10进行连接；采用钢套筒4将U形外包钢再生块体混凝土梁7的上部纵筋5与单端带螺纹的短钢筋棒3连接；

（3）提前将废旧混凝土块体12充分湿润，并在方钢管再生块体混凝土柱1内先浇筑一层厚度25mm-35mm的新混凝土13；将废旧混凝土块体12和新混凝土13交替置入方钢管再生块体混凝土柱1的内部并充分振捣；

（4）将废旧混凝土块体12一次性投入U形外包钢10和底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6的内部，然后灌入新混凝土13并充分振捣。

本实施例中，方钢管11、U形外包钢10、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件6和带凹槽的钢连接板2均采用Q345B钢材，焊条采用E50形，焊剂F4A0，焊缝质量等级为一级。U形外包钢再生块体混凝土梁7的上部纵筋5采用HRB400热轧钢筋，新混凝土13的强度等级为C35，废旧混凝土块体12的强度等级为C30。如上所述，即可较好地实现本发明。

根据本发明的方法，还可以开发一系列的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，故依据本发明的技术实质对以上实例所作的任何简单的修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，其特征在于：包括方钢管再生块体混凝土柱、U形外包钢再生块体混凝土梁、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件、带凹槽的钢连接板和单端带螺纹的短钢筋棒；在节点核心区的方钢管外壁上焊接底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件和带凹槽的钢连接板；单端带螺纹的短钢筋棒的一端焊接在带凹槽的钢连接板的凹槽中，另一端与U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋通过钢套筒进行连接；单端带螺纹的短钢筋棒的直径小于U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋的直径；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件与U形外包钢再生块体混凝土梁的U形外包钢之间采用焊接、螺栓连接或栓焊连接；底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件的内部设置有2~4块横向加强钢板；带凹槽的钢连接板的宽度与方钢管再生块体混凝土柱的横截面边长相等，底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件在加宽端的底板宽度与方钢管再生块体混凝土柱的横截面边长相等。

2.根据权利要求1所述的再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，其特征在于：所述方钢管再生块体混凝土柱和U形外包钢再生块体混凝土梁的内部填充有废旧混凝土块体和新混凝土，废旧混凝土块体与方钢管、U形外包钢、底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件之间以及不同废旧混凝土块体之间的空隙填满新混凝土，废旧混凝土块体与新混凝土的质量比为1:4~1:1。

3.根据权利要求1所述的再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，其特征在于：所述底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件，其底板削弱的形式为圆弧形。

4.根据权利要求1所述的再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，其特征在于：所述单端带螺纹的短钢筋棒与U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋的钢套筒连接为螺纹连接。

5.根据权利要求2所述的再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接，其特征在于：所述废旧混凝土块体为旧有建筑物、构筑物、道路去除全部或部分钢筋后破碎而成的块体，且废旧混凝土块体的特征尺寸不低于60mm。

6.一种如权利要求1至权利要求5中任一项所述的再生块体混凝土组合梁-柱的节点连接的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将单端带螺纹的短钢筋棒焊接于带凹槽的钢连接板的凹槽中；定位底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件和焊有单端带螺纹的短钢筋棒的带凹槽的钢连接板，并将二者焊接在节点核心区的方钢管外壁上；

（2）将底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件与U形外包钢再生块体混凝土梁的U形外包钢进行焊接、螺栓连接或栓焊连接；采用钢套筒将U形外包钢再生块体混凝土梁的上部纵筋与单端带螺纹的短钢筋棒连接；

（3）提前将废旧混凝土块体充分湿润，并在方钢管再生块体混凝土柱内先浇筑一层厚度25mm-35mm的新混凝土；将废旧混凝土块体和新混凝土交替置入方钢管再生块体混凝土柱的内部并充分振捣；

（4）将废旧混凝土块体一次性投入U形外包钢和底板局部削弱且单端加宽的U形钢连接件的内部，然后灌入新混凝土并充分振捣。