CN109853740A - 一种叠合柱混凝土梁节点构造及施工方法 - Google Patents
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Abstract
涉及一种叠合柱混凝土梁节点构造，包括：钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱、混凝土梁和环形钢筋或钢带；环形钢筋或钢带与钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱同轴向设置在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带并锚固在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内。环形钢筋或钢带作为受力纵筋的锚固筋，受力纵筋通过环形钢筋或钢带绕过钢管或型钢传递主要拉力，传力路径明确、受力可靠，梁柱节点具有良好的抗震性能，避免受力纵筋需穿过钢管或型钢的复杂构造，避免因钢管内有钢筋或型钢穿过而导致混凝土浇捣困难。施工方便，提高节点设计灵活性。还涉及该梁节点构造的施工方法。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构领域，尤其涉及一种叠合柱混凝土梁节点构造及施工方法。
背景技术
钢管混凝土叠合柱和型钢混凝土柱已广泛应用于高层建筑及大型工业厂房，取得了显著的经济效益。但钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱与混凝土梁已有的连接节点构造复杂、施工不便，限制了该结构的推广使用。受制于混凝土梁的受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的直锚段抗震锚固长度的构造要求，一般有三种方式进行混凝土梁的受力纵筋锚固：其一是将混凝土梁的受力纵筋穿过内嵌的钢管约束混凝土或型钢，贯穿钢筋多、管内混凝土浇筑困难、施工周期长，且钢管或型钢开洞影响叠合柱的承载力；其二是减小钢管约束混凝土或型钢的截面尺寸以保证外围混凝土截面的宽度，则钢管直径太小不利于混凝土的浇筑，而且制约了混凝土叠合柱的承载力，叠合柱截面设计的灵活性有较大的局限；其三是在钢管或型钢外侧壁焊接加强钢板或牛腿，混凝土梁的受力纵筋穿过加强钢板或锚固在钢板上，构造复杂、现场焊接工作量大、施工效率低、建造成本高。提出一种钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱—混凝土梁节点内混凝土梁端受力纵筋传力合理、受力明确、锚固构造简单和施工便捷的构造，有很大的工程应用价值。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种叠合柱混凝土梁节点构造。该梁柱节点构造通过设置环形钢筋或钢带作为受力纵筋的锚固筋，容易实现强节点，保证连接节点的抗震性能，显著提高梁柱节点的设计灵活性。
本发明的另一目的是提供一种叠合柱混凝土梁节点构造的施工方法。该施工方法简单，可大大减少现场焊接工作量、提高施工效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种叠合柱混凝土梁节点构造，包括：钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱、混凝土梁和环形钢筋或钢带；环形钢筋或钢带与钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱同轴向设置在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带并锚固在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，受力纵筋通过环形钢筋或钢带传递主要拉力。采用这种梁、柱节点构造后，设置在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的环形钢筋或钢带卡扣锚固混凝土梁的受力纵筋，可保证连接节点的抗震性能，充分发挥内嵌钢管约束混凝土或型钢的承载力。受力纵筋伸入柱内的直锚段，无需为满足抗震锚固长度的构造要求而穿过内嵌的钢管或型钢，无需在钢管或型钢外侧壁焊接增设混凝土梁的受力纵筋的连接加强钢板。
优选地，钢管混凝土叠合柱的柱芯为钢管混凝土，型钢混凝土柱的柱芯为型钢；环形钢筋或钢带位于型钢或钢管的外围。
优选地，混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带的一端焊接有一段用于卡扣在环形钢筋或钢带上的短钢筋；短钢筋的双面贴角焊焊缝长度由受力纵筋的计算拉力确定；当短钢筋的直径与受力纵筋的直径相同时，双面贴角焊焊缝长不小于受力纵筋直径的5倍；环形钢筋水平向并筋数量不多于3根，环形并筋之间净距不应小于30mm，且大于等于1.5倍环形钢筋直径。采用这种构造后，能有效实现混凝土梁端受力纵筋的可靠锚固，抑制受力纵筋在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的粘结滑移，且方便混凝土的浇筑。利用双面贴角焊短钢筋将受力纵筋卡扣锚固，施工操作非常简便。
优选地，混凝土梁的受力纵筋与环形钢筋或钢带点焊固定，形成一种点焊卡扣锚固构造。
优选地，混凝土梁的受力纵筋端部绕过环形钢筋或钢带垂直弯折在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别交错垂直弯折至混凝土梁的梁底和梁顶，形成一种“L”型弯折卡扣锚固构造。
优选地，混凝土梁受力纵筋的端部绕过环形钢筋或钢带垂直弯折在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别垂直弯折至两者端部重合，或梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋为通长钢筋，形成一种“[”型弯折卡扣锚固构造。
优选地，环形钢筋和钢带的截面面积通过混凝土梁的受力纵筋的拉力计算确定。采用这种构造后，按要求确定环形钢筋或钢带截面面积，混凝土梁的受力纵筋可在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内可靠锚固，易于实现强节点的抗震构造要求。
优选地，钢管混凝土叠合柱可为圆形、方形或矩形，内嵌钢管可为圆形、方形或矩形；型钢混凝土柱可为┼形型钢、工形型钢、钢管与型钢多种组合的形状。采用这种构造后，钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱的设计灵活，通用性高。
一种叠合柱混凝土梁节点构造的施工方法，包括以下步骤：S1：根据混凝土梁的受力纵筋确定环形钢筋或钢带的截面面积以及采用的环形钢筋的直径、数量、并筋间距；确定环形钢筋或钢带的套环直径；S2：确定受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的长度，能满足受力纵筋的点焊卡扣锚固构造或弯折卡扣锚固构造的要求；采用点焊锚固构造，在受力纵筋端部双面贴角焊短钢筋；S3：环形钢筋或钢带套住钢管或型钢安装，受力纵筋伸入环形钢筋或钢带的内侧；采用L形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁底弯折，梁底的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁顶弯折；采用[形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别垂直弯折至两者端部重合，或梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋采用通长钢筋；环形钢筋或钢带与受力纵筋点焊并固定成型；S4：现场安装钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱模板、混凝土梁的模板；S5：浇筑混凝土，形成整体刚性的钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱—混凝土梁连接节点。
优选地，步骤S3中将环形钢筋或钢带套装在钢管或型钢上时，需要确定环形钢筋或钢带的套环内侧与钢管或型钢外侧壁间距，以满足受力纵筋的点焊卡扣锚固构造或弯折卡扣锚固构造要求；步骤S4中，需要确保环形钢筋或钢带的套环外侧有足够的混凝土保护层厚度。
本发明的原理是：在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内增设环形钢筋或钢带，套装固定在钢管或型钢外围，与柱同轴心或偏心设置。混凝土梁的受力纵筋通过环形钢筋或钢带卡扣锚固在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱外部混凝土内，实现受力纵筋的可靠抗震锚固，解决混凝土梁伸入钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱的受力纵筋的直锚段不满足抗震锚固构造要求的技术难题；避免混凝土梁的受力纵筋穿过内嵌的钢管约束混凝土或型钢；避免在钢管或型钢焊接设置连接混凝土梁的受力纵筋的钢牛腿或环形钢板；避免为保证钢筋锚固长度而增加钢管或型钢外围混凝土的厚度。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.采用环形钢筋或钢带卡扣锚固混凝土梁的受力纵筋，节点构造简单、受力明确，成功解决了钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内混凝土梁的受力纵筋抗震直锚段要求的构造约束。环形钢筋或钢带内的钢管或型钢无形状要求，可灵活设计钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的钢管或型钢的截面尺寸，满足钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱的不同承载力设计需求、不同结构空间设计需求，通用性很高，可提高梁柱节点的空间适应性。
2.节点内混凝土梁的受力纵筋无需穿过内嵌的钢管约束混凝土或型钢，钢管或型钢截面不削弱，保障了钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱在节点区域的承载能力；混凝土梁能合理可靠地传递梁端弯矩与剪力、承载力安全储备高；节点整体抗震性能好，能充分保障“强节点弱构件”抗震设计原则。
3.节点内混凝土梁的受力纵筋无需穿过内嵌的钢管约束混凝土或型钢，钢管或型钢外侧壁无需焊接加劲板或其他连接件，可大幅度简化节点施工、显著减少现场焊接工作量，降低施工难度、提高施工效率，还节约梁柱节点的建造成本和施工成本。
4.本梁柱节点构造的应用广泛，钢筋或钢带卡扣锚固混凝土梁的受力纵筋的构造可扩展应用于钢管混凝土柱—混凝土环梁节点、钢管混凝土剪力墙—混凝土连梁节点，型钢混凝土剪力墙—混凝土连梁节点等。
附图说明
图1是含圆钢管混凝土的方形叠合柱的俯视图。
图2是含┼形型钢的混凝土方形柱的俯视图。
图3是图1和图2中环形钢筋或钢带点焊卡扣锚固构造的剖面结构示意图。
图4是图3中A处的构造详图(环形钢筋或钢带)。
图5是图1和图2中环形钢筋或钢带卡扣L形弯折卡扣锚固构造的剖面结构示意图。
图6是图5中B处的构造详图(环形钢筋或钢带)。
图7是图1和图2中环形钢筋或钢带卡扣[形弯折卡扣锚固构造的剖面结构示意图。
图8是图7中C处的构造详图(环形钢筋或钢带)。
图9是含方钢管混凝土的方形叠合柱的俯视图。
图10是含圆钢管混凝土的圆形叠合柱的俯视图。
图11是含方钢管混凝土的圆形叠合柱的俯视图。
图12是含工形型钢的混凝土方形柱的俯视图。
图13是含┼形型钢的混凝土圆形柱的俯视图。
图中的标号和对应的零部件名称为：1为方形叠合柱，2为圆钢管，3为环形钢筋，4为环形钢带，5为混凝土梁，6为受力纵筋，7为梁面的受力纵筋，8 为梁底的受力纵筋，11为圆形叠合柱，21为方钢管，22为┼形型钢，23为工形型钢。图中，d为受力纵筋直径，h为垂直段长度(h≥20d)。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种钢管混凝土叠合柱—混凝土梁节点构造，如图1、图3、图4所示，包括：钢管混凝土叠合柱、混凝土梁和环形钢筋或钢带。环形钢筋为中心对称环状，套装固定在圆钢管外围，与钢管混凝土叠合柱同轴心设置，混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带并锚固在钢管混凝土叠合柱内，受力纵筋通过环形钢筋或钢带传递主要拉力。受力纵筋端部焊接一段短钢筋，短钢筋的直径等于受力纵筋的直径(d＝20mm)，双面贴角焊焊缝长等于100mm，短钢筋、环形钢筋点焊固定在受力纵筋上，形成点焊卡扣锚固构造。采用2根环形钢筋，环形钢筋之间净距等于30mm。
该梁节点构造的施工方法，包括以下步骤：
S1：根据混凝土梁的受力纵筋确定环形钢筋或钢带的截面面积以及采用的环形钢筋的直径、数量、并筋间距；确定环形钢筋或钢带的套环直径，环形钢筋内侧与钢管外侧壁有足够间距，满足混凝土梁的受力纵筋的点焊卡扣锚固构造要求；环形钢筋的外侧有足够的混凝土保护层厚度。
S2：确定受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱内的长度，能满足受力纵筋的点焊卡扣锚固构造要求；采用点焊锚固构造，在受力纵筋端部双面贴角焊短钢筋。
S3：环形钢筋或钢带套住钢管或型钢安装，受力纵筋伸入环形钢筋或钢带的内侧；环形钢筋与混凝土梁的受力纵筋点焊并固定成型。
S4：现场安装钢管混凝土叠合柱的模板、混凝土梁的模板。
S5：浇筑混凝土，形成整体刚性的钢管混凝土叠合柱—混凝土梁连接节点。
实施例二
如图1、图5、图6所示，混凝土梁的受力纵筋端部焊接一段短钢筋，短钢筋的直径等于受力纵筋的直径(d＝20mm)，双面贴角焊焊缝长等于100mm，受力纵筋绕过环形钢带，垂直弯折在钢管混凝土叠合柱内，形成L形弯折卡扣锚固构造。梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别垂直弯折至梁底和梁顶，垂直段长度等于400mm。环形钢筋或钢带的截面积＝700mm2。
该梁节点构造的施工方法，包括以下步骤：
S1：根据混凝土梁的受力纵筋确定环形钢筋或钢带的截面面积以及采用的环形钢筋的直径、数量、并筋间距；确定环形钢筋或钢带的套环直径，环形钢筋内侧与钢管外侧壁有足够间距，满足混凝土梁的受力纵筋的弯折卡扣锚固构造要求；环形钢筋的外侧有足够的混凝土保护层厚度。
S2：确定受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱内的长度，能满足受力纵筋的弯折卡扣锚固构造要求；采用L形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁底弯折，梁底的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁顶弯折。
S3：环形钢筋或钢带套住钢管或型钢安装，受力纵筋伸入环形钢筋或钢带的内侧；环形钢筋与混凝土梁的受力纵筋点焊并固定成型。
S4：现场安装钢管混凝土叠合柱模板、混凝土梁的模板。
S5：浇筑混凝土，形成整体刚性的钢管混凝土叠合柱—混凝土梁连接节点。
本实施例中未提及部分同实施例一，此处不再赘述。
实施例三
如图1、图7、图8所示，混凝土梁的受力纵筋在钢管混凝土叠合柱内为通长钢筋，绕过环形钢带垂直弯折伸入钢管混凝土叠合柱内，形成[形弯折卡扣锚固构造。
该梁节点构造的施工方法，包括以下步骤：
S1：根据混凝土梁的受力纵筋确定环形钢筋或钢带的截面面积以及采用的环形钢筋的直径、数量、并筋间距；确定环形钢筋或钢带的套环直径，环形钢筋内侧与钢管外侧壁有足够间距，满足混凝土梁的受力纵筋的弯折卡扣锚固构造要求；环形钢筋的外侧有足够的混凝土保护层厚度。
S2：确定受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱内的长度，能满足受力纵筋的弯折卡扣锚固构造要求；采用[形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别绕过环形钢筋或钢带垂直弯折。
S3：环形钢筋或钢带套住钢管或型钢安装，受力纵筋伸入环形钢筋或钢带的内侧；环形钢筋与混凝土梁的受力纵筋点焊并固定成型。
S4：现场安装钢管混凝土叠合柱模板、混凝土梁的模板。
S5：浇筑混凝土，形成整体刚性的钢管混凝土叠合柱—混凝土梁连接节点。
本实施例中未提及部分同实施例一，此处不再赘述。
除了上述实施例提及的方式外，如图9-图13所示，钢管还可以为方钢管，叠合柱还可以为方形，型钢可以为工形型钢或┼形型钢。这些变换方式均在本发明的保护范围内。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于，包括：钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱、混凝土梁和环形钢筋或钢带；环形钢筋或钢带与钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱同轴向设置在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带并锚固在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，受力纵筋通过环形钢筋或钢带传递主要拉力。
2.按照权利要求1所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：钢管混凝土叠合柱的柱芯为钢管混凝土，型钢混凝土柱的柱芯为型钢；环形钢筋或钢带位于型钢或钢管外围的混凝土内。
3.按照权利要求1所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：混凝土梁的受力纵筋卡扣于环形钢筋或钢带的一端焊接有一段用于卡扣在环形钢筋或钢带上的短钢筋；短钢筋的双面贴角焊焊缝长度由受力纵筋的计算拉力确定；当短钢筋的直径与受力纵筋的直径相同时，双面贴角焊焊缝长不小于受力纵筋直径的5倍；环形钢筋水平向并筋数量不多于3根，环形并筋之间净距不应小于30mm，且大于等于1.5倍环形钢筋直径。
4.按照权利要求3所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：混凝土梁的受力纵筋与环形钢筋或钢带点焊固定，形成一种点焊卡扣锚固构造。
5.按照权利要求3所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：混凝土梁的受力纵筋端部绕过环形钢筋或钢带垂直弯折在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别交错垂直弯折至混凝土梁的梁底和梁顶，形成一种“L”型弯折卡扣锚固构造。
6.按照权利要求1所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：混凝土梁的受力纵筋的端部绕过环形钢筋或钢带垂直弯折在钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别垂直弯折至两者端部重合，或梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋为通长钢筋，形成一种“[”型弯折卡扣锚固构造。
7.按照权利要求1所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：环形钢筋和钢带的截面面积通过受力纵筋的拉力计算确定。
8.按照权利要求2所述的叠合柱混凝土梁节点构造，其特征在于：钢管混凝土叠合柱可为圆形、方形或矩形，内嵌钢管可为圆形、方形或矩形；型钢混凝土柱可为┼形型钢、工形型钢、钢管与型钢多种组合的形状。
9.按照权利要求1-8中任一项所述的叠合柱混凝土梁节点构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据混凝土梁的受力纵筋确定环形钢筋或钢带的截面面积以及采用的环形钢筋的直径、数量、并筋间距；确定环形钢筋或钢带的套环直径；
S2：确定受力纵筋伸入钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱内的长度，能满足受力纵筋的点焊卡扣锚固构造或弯折卡扣锚固构造的要求；采用点焊锚固构造，在受力纵筋端部双面贴角焊短钢筋；
S3：环形钢筋或钢带套住钢管或型钢安装，受力纵筋伸入环形钢筋或钢带的内侧；采用L形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁底弯折，梁底的受力纵筋绕过环形钢筋或钢带垂直向梁顶弯折；采用[形弯折卡扣锚固构造，梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋分别垂直弯折至两者端部重合，或梁面的受力纵筋和梁底的受力纵筋采用通长钢筋；环形钢筋或钢带与受力纵筋点焊并固定成型；
S4：现场安装钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱模板、混凝土梁的模板；
S5：浇筑混凝土，形成整体刚性的钢管混凝土叠合柱或型钢混凝土柱—混凝土梁连接节点。
10.按照权利要求9所述的叠合柱混凝土梁节点构造的施工方法，其特征在于：步骤S3中将环形钢筋或钢带套装在钢管或型钢上时，需要确定环形钢筋或钢带的套环内侧与钢管或型钢外侧壁间距，以满足受力纵筋的点焊卡扣锚固构造或弯折卡扣锚固构造要求；步骤S4中，需要确保环形钢筋或钢带的套环外侧有足够的混凝土保护层厚度。
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