CN108204044A - 一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法。该施工方法包括预制节点区钢管和柱体钢管、涂刷建筑胶、粘贴橡胶圈、绑扎柱钢筋笼、定位安装柱体钢管、吊装节点组合体等步骤。该方法工序简单，施工精度高，现场工作量小。橡胶圈在开缝位置形成装饰，不会造成开缝处混凝土的外露，柱子的整体外观更为协调，具有较好的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，特别涉及一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法。
背景技术
钢管约束混凝土柱是一种将外包钢管主要用来为核心混凝土提供约束而非直接承担纵向荷载的组合构件。钢管在节点附近断开可保证其不直接承担外部荷载，从而达到对混凝土约束最大化的目的；另一方面也可大大降低钢管自身发生局部屈曲的可能。为使柱体可应对多种复杂工况，工程实践中通常在钢管约束混凝土柱中配置钢筋笼，形成钢管约束钢筋混凝土柱。由于受力性能好，连接方便，近年来钢管约束钢筋混凝土柱在我国的高层及大型场馆中得到一定应用，取得了较好的经济效益。
钢管约束钢筋混凝土结构的梁柱节点区多采用局部钢管加厚的方法来保证节点区的受力性能，以此实现“强节点，弱构件”的设计要求。如此，钢管由节点区过渡到柱体时厚度会存在突变的位置。恰巧钢管约束混凝土柱的外包钢管需间隔断开来保证钢管不直接承担外部荷载，故钢管间隔开缝的位置通常选在厚度变化的天然分界线处，可谓一举两得。
钢管间隔开缝的施工方法主要有下列几种：(1)空间定位法：先将上下段钢管空间定位并留出间隔后用临时支架固定，再焊接临时附属钢筋或耳板将上下段钢管连为整体，混凝土浇筑完成后再将附属设施去除。这种方法额外增加了定位支架和现场焊接工作量，浇筑混凝土时开缝处还需做临时密封处理，施工后形成的开缝实为混凝土填充成型，一定程度上加大了柱体钢管所承担的竖向荷载，不利于钢管约束作用的充分发挥。同时，临时附属设施无法二次利用，造成材料的浪费。(2)成型切割法：将上下段钢管定位后直接采用对接焊把二者连为整体，先完成混凝土的浇筑，而后用切割机人工在钢管上切出工程缝，这种方法避免了混凝土浇筑过程中开缝位置的漏浆问题，但却大大增加了现场工作量，施工成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：
1)根据设计要求，在工厂内预制节点区钢管、环形约束箍、橡胶圈和柱体钢管。其中，所述节点区钢管的外径与柱体钢管的外径相同。所述节点区钢管上开设有供混凝土梁纵筋穿过的贯穿孔。
2)节点区钢管的上下端做除锈处理，并涂刷建筑胶。将橡胶圈粘贴于节点区钢管的上下端。所述橡胶圈和节点区钢管共同组成节点组合体。
3)绑扎柱钢筋笼。
4)将柱体钢管按设计要求定位安装在柱钢筋笼外。
5)将节点组合体吊装至柱体钢管上方，并调整位置。
6)将环形约束箍套设在橡胶圈位置处。所述环形约束箍将节点区钢管和柱体钢管套箍为一个整体。
7)将梁纵筋穿过节点区钢管的贯穿孔，并绑扎箍筋，形成梁钢筋笼。
8)支设梁模板。浇筑圆钢管约束钢筋混凝土柱、节点域和钢筋混凝土梁。
9)待混凝土达到设计强度后，拆除梁模板和环形约束箍。
进一步，当节点区钢管管壁厚度≥10mm时，所述橡胶圈采用矩形橡胶圈。所述矩形橡胶圈的外径与节点区钢管外径相同，宽度与节点区钢管的管壁厚度相同，高度为a。其中，所述节点区钢管和柱体钢管的设计开缝间隔为b。1mm≤a-b≤2mm。
进一步，当节点区钢管管壁厚度＜10mm时，所述橡胶圈采用H形橡胶圈。所述节点区钢管的下端和柱体钢管的上端嵌套在H形橡胶圈的沟槽内。
进一步，所述环形约束箍包括钢带和配套的螺栓螺母组件。所述钢带通过螺栓螺母组件设置为环形。
进一步，所述节点区钢管的管壁厚大于柱体钢管的管壁厚。
进一步，所述节点区钢管和柱体钢管采用抗拉强度标准值超过215MPa的无缝钢管。
进一步，所述节点区钢管和柱体钢管采用钢板卷制焊接形成，焊缝采用单边V形坡口。
进一步，所述橡胶圈采用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶或丁基橡胶，硬度指数IRHD≥50。
本发明的技术效果是毋庸置疑的：
A.工序简单，施工精度高，现场工作量小；
B.橡胶圈在开缝位置形成装饰，不会造成开缝处混凝土的外露，柱子的整体外观更为协调；
C.符合钢管约束混凝土柱的受力初衷。施工过程中橡胶圈仅需承担上段钢管的临时荷载，由于受力较小，不会产生明显的压缩变形。待施工完成后，建筑荷载施加于柱体，橡胶圈可通过自身良好的变形能力将钢管的竖向荷载卸除，防止钢管由于纵向受力导致局部屈曲，使钢管充分发挥对混凝土的约束作用；
D.施工过程中不存在现场焊接工作量，钢管间的定位精确、简单、可靠。钢管的临时固定装置、橡胶圈的配套钢带可重复利用，具有较好的经济性。
附图说明
图1为圆钢管约束钢筋混凝土梁柱节点结构示意图；
图2为实施例1中圆钢管约束钢筋混凝土梁柱结构示意图；
图3为矩形橡胶圈结构示意图；
图4为带扣钢带结构示意图；
图5为实施例2中圆钢管约束钢筋混凝土梁柱结构示意图；
图6为H形橡胶圈结构示意图；
图7为简易钢带结构示意图。
图中：柱钢筋笼1、节点区钢管2、梁钢筋笼3、环形约束箍4、钢带401、螺栓螺母组件402、橡胶圈5、柱体钢管6、建筑胶7。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：
1)根据设计要求，在专业的钢构厂预制所需要的节点区钢管2和柱体钢管6。其中，所述节点区钢管2和柱体钢管6采用抗拉强度标准值超过215MPa的无缝钢管。参见图2，所述节点区钢管2的外径与柱体钢管6的外径相同。所述节点区钢管2的管壁厚度大于柱体钢管6的管壁厚度。所述节点区钢管2管壁厚度≥10mm。所述节点区钢管2上开设有供混凝土梁纵筋穿过的贯穿孔。
2)根据节点区钢管2和柱体钢管6的尺寸参数制作配套的橡胶圈5。在本实施例中，橡胶圈5采用矩形橡胶圈。参见图3，所述橡胶圈5的竖向剖切面形状为矩形。所述矩形橡胶圈的外径与节点区钢管2外径相同，宽度与节点区钢管2的管壁厚度相同，高度为a。其中，所述节点区钢管2和柱体钢管6的设计开缝间隔为b。1mm≤a-b≤2mm，以抵消施工过程中节点区钢管自重导致的橡胶带压缩变形。所述橡胶圈5采用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶或丁基橡胶，硬度指数IRHD≥50。
3)根据橡胶圈5的高度和柱体尺寸定制环形约束箍4。参见图4，所述环形约束箍4包括钢带401和配套的螺栓螺母组件402。在本实施例中，钢带401为带扣的形式。所述钢带401选用具有较高屈服强度和疲劳强度的弹簧钢片。钢片的宽度不宜小于开缝高度加0.2倍柱体直径或100mm二者的较大值，以保证节点区钢管2和柱体钢管6间形成平稳有效的过渡。螺栓螺母组件402的螺栓强度等级可取8.8级或10.9级，螺栓规格不宜小于M10。所述钢带401通过螺栓螺母组件402设置为环形。所述钢带401的长度比柱周长短30～80mm，以保证配套螺栓螺母组件402可以施加有效的紧箍力。
4)将加工好的节点区钢管2、柱体钢管6、橡胶圈5、环形约束箍4和预先购置的建筑胶7运送至施工现场。参见图2，对节点区钢管2的上下端做除锈处理，并涂刷建筑胶7。将橡胶圈5粘贴于节点区钢管2的上下端。所述橡胶圈5和节点区钢管2共同组成节点组合体。将节点组合体摆放于平整的场地，待建筑胶7完全固化备用。
5)绑扎柱钢筋笼1。
6)将柱体钢管6按设计要求定位安装在柱钢筋笼1外。
7)以节点区钢管2的贯穿孔为基准，在节点组合体上绘制竖直参考线。将节点组合体吊装至柱体钢管6上方，并调整位置，使参考线正对混凝土梁长方向。
8)将环形约束箍4套设在节点区钢管2和柱体钢管6的开缝处，即橡胶圈5位置处。调整节点区钢管2和柱体钢管6的位置，并拧动螺栓螺母组件402。所述环形约束箍4将节点区钢管2和柱体钢管6套箍为一个整体，以保证浇筑混凝土时不会发生漏浆及上下钢管错位现象。所述节点区钢管2、橡胶圈5和柱体钢管6共同构成竖向内腔。
9)参见图1，将梁纵筋穿过节点区钢管2的贯穿孔，并绑扎箍筋，形成梁钢筋笼3。
10)支设梁模板。向步骤8)所述竖向内腔中浇筑混凝土，并浇筑节点域和钢筋混凝土梁混凝土。
11)待混凝土达到设计强度后，拆除梁模板和环形约束箍4，以备下次使用。
本实施例克服现有方法中的不足，提供一种工艺简单、操作方便、经济可靠的圆钢管约束钢筋混凝土结构施工方法，以期促进钢管约束钢筋混凝土柱在工程中的推广和应用。
实施例2：
本实施例公开一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：
1)根据设计要求，在专业的钢构厂预制所需要的节点区钢管2和柱体钢管6。其中，所述节点区钢管2和柱体钢管6采用钢板卷制焊接形成，焊缝采用单边V形坡口。这种坡口在保证焊接强度的同时亦可减少焊接造成的变形。参见图2，所述节点区钢管2的外径与柱体钢管6的外径相同。所述节点区钢管2的管壁厚度大于柱体钢管6的管壁厚度。所述节点区钢管2管壁厚度＜10mm。所述节点区钢管2上开设有供混凝土梁纵筋穿过的贯穿孔。
2)根据节点区钢管2和柱体钢管6的尺寸参数制作配套的橡胶圈5。在本实施例中，橡胶圈5采用H形橡胶圈。参见图6，所述橡胶圈5的竖向剖切面形状为H形。
3)根据橡胶圈5的高度和柱体尺寸定制环形约束箍4。参见图4，所述环形约束箍4包括钢带401和配套的螺栓螺母组件402。所述钢带401的宽度与橡胶圈5的高度相同。值得说明的是，当柱体直径小于450mm且节点区钢管2的管壁厚度小于6mm时，可采用如图7所示的简易钢带。
4)将加工好的节点区钢管2、柱体钢管6、橡胶圈5、环形约束箍4和预先购置的建筑胶7运送至施工现场。参见图2，对节点区钢管2的上下端做除锈处理，并涂刷建筑胶7。将橡胶圈5粘贴于节点区钢管2的上下端。所述节点区钢管2上下端面平整，以保证和橡胶圈5之间形成有效胶合面。参见图5，所述节点区钢管2的下端和柱体钢管6的上端嵌套在H形橡胶圈的沟槽内。所述橡胶圈5和节点区钢管2共同组成节点组合体。将节点组合体摆放于平整的场地，待建筑胶7完全固化备用。
5)绑扎柱钢筋笼1。所述柱钢筋笼1的绑扎过程中，柱体箍筋可仅按构造配置，节点区可不设置箍筋。
6)将柱体钢管6按设计要求定位安装在柱钢筋笼1外。
7)以节点区钢管2的贯穿孔为基准，在节点组合体上绘制竖直参考线。将节点组合体吊装至柱体钢管6上方，并调整位置，使参考线正对混凝土梁长方向。
8)将环形约束箍4套设在节点区钢管2和柱体钢管6的开缝处，即橡胶圈5位置处。调整节点区钢管2和柱体钢管6的位置，并拧动螺栓螺母组件402。所述环形约束箍4将节点区钢管2和柱体钢管6套箍为一个整体，以保证浇筑混凝土时不会发生漏浆及上下钢管错位现象。所述节点区钢管2、橡胶圈5和柱体钢管6共同构成竖向内腔。
9)将梁纵筋穿过节点区钢管2的贯穿孔，并绑扎箍筋，形成梁钢筋笼3。
10)支设梁模板。向布置6)所述竖向内腔内浇筑混凝土，并浇筑节点域和钢筋混凝土梁混凝土。
11)待混凝土达到设计强度后，拆除梁模板和环形约束箍4，以备下次使用。
Claims (8)
1.一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据设计要求，在工厂内预制节点区钢管(2)、环形约束箍(4)、橡胶圈(5)和柱体钢管(6)；其中，所述节点区钢管(2)的外径与柱体钢管(6)的外径相同；所述节点区钢管(2)上开设有供混凝土梁纵筋穿过的贯穿孔；
2)节点区钢管(2)的上下端做除锈处理，并涂刷建筑胶(7)；将橡胶圈(5)粘贴于节点区钢管(2)的上下端；所述橡胶圈(5)和节点区钢管(2)共同组成节点组合体；
3)绑扎柱钢筋笼(1)；
4)将柱体钢管(6)按设计要求定位安装在柱钢筋笼(1)外；
5)将节点组合体吊装至柱体钢管(6)上方，并调整位置；
6)将环形约束箍(4)套设在橡胶圈(5)位置处；所述环形约束箍(4)将节点区钢管(2)和柱体钢管(6)套箍为一个整体；
7)将梁纵筋穿过节点区钢管(2)的贯穿孔，并绑扎箍筋，形成梁钢筋笼(3)；
8)支设梁模板；浇筑圆钢管约束钢筋混凝土柱、节点域和钢筋混凝土梁；
9)待混凝土达到设计强度后，拆除梁模板和环形约束箍(4)。
2.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：当节点区钢管(2)管壁厚度≥10mm时，所述橡胶圈(5)采用矩形橡胶圈；所述矩形橡胶圈的外径与节点区钢管(2)外径相同，宽度与节点区钢管(2)的管壁厚度相同，高度为a；其中，所述节点区钢管(2)和柱体钢管(6)的设计开缝间隔为b；1mm≤a-b≤2mm。
3.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：当节点区钢管(2)管壁厚度＜10mm时，所述橡胶圈(5)采用H形橡胶圈；所述节点区钢管(2)的下端和柱体钢管(6)的上端嵌套在H形橡胶圈的沟槽内。
4.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：所述环形约束箍(4)包括钢带(401)和配套的螺栓螺母组件(402)；所述钢带(401)通过螺栓螺母组件(402) 设置为环形。
5.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：所述节点区钢管(2)的管壁厚大于柱体钢管(6)的管壁厚。
6.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：所述节点区钢管(2)和柱体钢管(6)采用抗拉强度标准值超过215MPa的无缝钢管。
7.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：所述节点区钢管(2)和柱体钢管(6)采用钢板卷制焊接形成，焊缝采用单边V形坡口。
8.根据权利要求1所述的一种圆钢管约束钢筋混凝土柱的施工方法，其特征在于：所述橡胶圈(5)采用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶或丁基橡胶，硬度指数IRHD≥50。
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