CN117605162A - 一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系及其施工方法，包括结构柱和结构梁，结构柱为等截面复合柱，等截面复合柱包括非节点区钢筋混凝土柱、节点区转换柱和非节点区钢柱，节点区转换柱由节点区钢筋混凝土柱和节点区钢混凝土混合柱组成。本发明分段设计，底部混凝土柱与顶部钢柱通过节点区的混合柱实现柱体的等截面过度，节点区混合柱施工时，采用在底部混凝土柱内预埋的钢柱定位板架配合与顶部钢柱连接的柱脚板，将柱脚板与钢柱定位板架锚固，实现预制部分与现浇部分的巧妙连接。本发明将钢柱与混凝土柱的连接由基础位置截面扩大锚固改进为在柱结构上的等截面转换，大大减少了混凝土柱的结构尺寸，满足了建筑空间要求，提供了较为富裕的空间。

Description

一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系及其施工方法

技术领域

本发明属于混合建筑结构体系，特别是一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系及其施工方法。

背景技术

随着建筑工程装配化的发展需求，钢结构成为常见的一种结构形式。钢结构建筑通常做法中，地下和基础为混凝土结构，地上为钢结构，此时地下的混凝土柱通常在地面附近转换为钢柱。现有的做法为钢柱向下伸到地下一层，锚固到混凝土柱中。而现有规范要求中，钢柱在混凝土结构中的保护层需要不小于150mm，因此该处钢柱与混凝土柱连接位置处的混凝土柱尺寸大于其余地下混凝土柱的尺寸，导致地下混凝土柱尺寸在此处需要增大，对地下使用空间造成很大影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系及其施工方法，要解决钢柱在地下锚入混凝土柱中时，由于混凝土保护层的需要导致此处混凝土柱的尺寸增大，对地下空间的使用造成影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，包括结构柱和结构梁，

所述结构柱为等截面复合柱，

所述结构梁为混凝土梁，

所述等截面复合柱以结构柱和结构梁的梁柱连接节点区为界由下至上分为三段，包括下段的非节点区钢筋混凝土柱、中段的节点区转换柱和上段的非节点区钢柱，节点区转换柱由下部的节点区钢筋混凝土柱和上部的节点区钢混凝土混合柱组成；

所述非节点区钢筋混凝土柱包括非节点区钢构件和包覆非节点区钢构件的非节点区一次浇筑柱混凝土，

非节点区钢构件包括位于非节点区范围内的非节点区混凝土柱纵筋、非节点区混凝土柱水平箍筋和非节点区钢柱定位板架，非节点区钢柱定位板架包括定位板和柱脚螺栓，定位板为上下正对并且竖向分隔设置的两块钢板，定位板中央均开有定位板混凝土浇筑孔，定位板的四侧边部均开有供非节点区混凝土柱纵筋穿过的定位板穿筋孔，定位板混凝土浇筑孔与定位板穿筋孔之间均开有定位板柱脚螺栓孔，两块定位板上的定位板柱脚螺栓孔上下一一对应设置，柱脚螺栓与定位板柱脚螺栓孔也一一对应设置；

所述节点区钢筋混凝土柱包括位于节点区范围内的节点区钢构件和包覆节点区钢构件的节点区混凝土，所述节点区混凝土为节点区二次浇筑柱混凝土的下部，

节点区钢构件包括节点区混凝土柱纵筋、节点区混凝土柱水平箍筋和柱脚板，节点区混凝土柱纵筋是由非节点区混凝土柱纵筋向上延伸出非节点区钢筋混凝土柱的柱顶面形成，柱脚板的中央开有柱脚板混凝土浇筑孔，柱脚板的四侧边部开有供节点区混凝土柱纵筋穿过的柱脚板穿筋槽，柱脚板对应柱脚螺栓的位置开有柱脚板螺栓孔，

柱脚螺栓的头部依次穿过两块定位板上对应的定位板柱脚螺栓孔和柱脚板螺栓孔，并通过螺母锚固在柱脚板的顶面；

所述节点区钢混凝土混合柱包括节点区混合柱纵筋、节点区混合柱混凝土、节点区钢柱、柱底隔板和柱顶隔板，节点区钢柱的底面在柱脚板的顶面正上方定位，柱底隔板和柱顶隔板均水平设置，分别固定连接在节点区钢柱内壁表面的底端面与顶端面位置，柱底隔板的中央开有柱底隔板混凝土浇筑孔，柱底隔板的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋穿过的柱底隔板穿筋槽，柱顶隔板的中央开有柱顶隔板混凝土浇筑孔，柱顶隔板的四侧边部开有对应节点区混合柱纵筋的柱顶隔板穿筋槽，

柱脚板与柱底隔板之间固定连接有竖筋板，竖筋板的宽度外边缘与柱脚板或柱底隔板平齐，竖筋板的宽度小于柱脚板混凝土浇筑孔与柱脚板边缘的距离或者小于柱底隔板混凝土浇筑孔与柱底隔板边缘的距离；

节点区混合柱纵筋是由节点区混凝土柱纵筋向上延伸出节点区钢筋混凝土柱的柱顶面直至伸入节点区钢柱内部形成，节点区混合柱混凝土为浇筑在节点区钢柱内部包覆节点区混合柱纵筋的节点区二次浇筑混凝土的上部；

所述节点区钢柱与非节点区钢柱固定连接。

所述结构梁对应设置在梁柱连接节点区内、横跨节点区钢筋混凝土柱和节点区钢混凝土混合柱的分界位置。

所述柱脚螺栓的脚部固定连接有贴焊锚固钢筋。

所述结构梁包括梁钢构件和包覆梁钢构件的梁混凝土，梁钢构件包括梁纵筋、梁箍筋和梁柱连接牛腿，梁纵筋包括上部筋和下部筋，上部筋的端部通过连接件与节点区钢柱的外表面固定连接，下部筋的端部通过连接件与节点区钢柱的外表面固定连接或者两侧结构梁的下部筋的端部在节点区钢柱下方贯通；

梁柱连接牛腿为T型牛腿，梁柱连接牛腿固定连接在节点区钢柱的底部、上部筋和下部筋之间，梁柱连接牛腿包括牛腿水平板和牛腿竖板，牛腿竖板的底面与节点区钢柱的底面平齐；

所述梁混凝土与节点区二次浇筑柱混凝土为一体浇筑。

所述梁钢构件还包括梁腰筋，所述梁腰筋设置在上部筋和下部筋之间、梁柱连接牛腿的左右两侧，梁腰筋端部通过连接件与节点区钢柱的外表面固定连接。

所述节点区钢混凝土混合柱还包括水平的柱内隔板，所述柱内隔板固定连接在节点区钢柱内壁上、对应牛腿水平板的位置，所述柱内隔板的中央开有柱内隔板混凝土浇筑孔，柱内隔板的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋穿过的柱内隔板穿筋槽。

一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系的施工方法，等截面复合柱施工时分为预制和现场，其中非节点区钢筋混凝土柱为全部为全部现场，节点区转换柱为部分预制，部分现场，非节点区钢柱为全部预制；

施工步骤如下：

步骤一，绑扎非节点区钢筋混凝土柱和节点区钢筋混凝土柱的钢筋，包括非节点区混凝土柱纵筋、非节点区混凝土柱水平箍筋、节点区混凝土柱纵筋和节点区混凝土柱水平箍筋，其中非节点区混凝土柱纵筋、节点区混凝土柱纵筋和节点区混合柱纵筋为整根一体设置的纵筋，均在本步骤内施工完毕；

步骤二，预制非节点区钢柱定位板架，在步骤一绑扎钢筋时或者步骤一施工完毕后，非节点区混凝土柱纵筋自下向上依次穿过定位板上的定位板穿筋孔完成定位，柱脚螺栓自下向上穿过定位板柱脚螺栓孔完成定位；

步骤三，支设非节点区钢筋混凝土柱的模板，然后浇筑非节点区一次浇筑柱混凝土，养护形成非节点区钢筋混凝土柱；非节点区钢筋混凝土柱硬化强度达到75%以上，节点区转换柱的顶面形成施工支撑面；

步骤四，将柱底隔板和柱顶隔板固定在节点区钢柱上，柱脚板通过竖筋板固定在柱底隔板上、位于节点区钢柱的正下方，螺母固定在柱脚板的板顶面，至此完成节点区转换柱的预制部分；然后预制钢筋引导管，将钢筋引导管自上向下依次穿过柱顶隔板穿筋槽、柱底隔板穿筋槽和柱脚板穿筋槽；

步骤五，将钢筋引导管对齐各个纵筋，吊装节点区钢柱自然下放，各个纵筋自下向上插入钢筋引导管内，节点区钢柱下放直至底面落置在步骤三的施工支撑面上；下放过程中，柱脚螺栓穿过柱脚板螺栓孔后通过螺母锚固，使柱脚板与定位板连接，即完成节点区转换柱的预制部分与非节点区钢筋混凝土柱的固定连接；

步骤六，抽出钢筋引导管；

步骤七，施工结构梁的钢构件，支设节点区钢筋混凝土柱和结构梁的模板；

步骤八，自柱顶隔板混凝土浇筑孔内向下浇筑节点区二次浇筑柱混凝土；节点区二次浇筑柱混凝土依次通过柱顶隔板混凝土浇筑孔、节点区钢柱、柱底隔板混凝土浇筑孔和柱脚板混凝土浇筑孔后密实各个部分的柱体，节点区转换柱的现场部分施工完毕，同时与节点区二次浇筑柱混凝土一体浇筑结构梁的梁混凝土，节点区转换柱和结构梁均施工完成；

步骤九，将非节点区钢柱与节点区钢柱通过连接板和焊缝固定连接，完成等截面复合柱的施工。

所述步骤四中，在节点区钢柱上固定连接梁柱连接牛腿和梁纵筋的连接件；步骤七中，绑扎固定梁纵筋和梁箍筋。

所述钢筋引导管为圆管，直径比纵筋的直径大15mm-18mm，钢筋引导管的顶端伸出柱顶隔板上方至少200mm，底端伸出柱底隔板下方至少200mm；距离钢筋引导管的顶端、在柱顶隔板位置处水平焊接防脱棍，防脱棍卡在柱顶隔板顶面，所述防脱棍为长圆杆或钢筋，长度为80-120m，直径为6mm-12mm。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

一、本发明将钢柱与混凝土柱的连接由基础位置截面扩大锚固改进为在柱结构上的等截面转换，大大减少了混凝土柱的结构尺寸，满足了建筑空间要求，提供了较为富裕的空间。

二、本发明将转换位置设计在梁柱连接节点区位置，一方面避免在建筑层间柱上形成不同的柱体材质，导致建筑层间内部其余结构设计施工繁琐，另一方面设计在梁柱连接节点区，方便与结构梁一体施工，加快施工效率。

三、本发明将柱结构的转换进行分段设计，底部混凝土柱与顶部钢柱通过节点区混合柱实现柱体的等截面过度，节点区混合柱施工时，采用在底部混凝土柱内预埋的钢柱定位板架配合与顶部钢柱连接的柱脚板，将柱脚板与钢柱定位板架锚固，实现预制部分与现浇部分的巧妙连接。

四，在各个连接板上设计穿筋孔与穿筋槽，同时通过钢筋引导管实现纵筋的一体定位与连接，加快结构的施工效率，保证施工质量。

五、本发明降低结构用钢量，减少成本投入。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明所有钢构件连接的立体结构示意图。

图3是图2的节点区局部放大图。

图4是节点区钢柱与柱脚板以及非节点区钢柱定位板架的连接示意图。

图5是图4的仰视结构示意图。

图6是非节点区钢柱定位板架的结构示意图。

图7是本发明施工时通过钢筋引导管实现组装的过程示意图。

图8是本发明钢筋引导管的结构示意图。

图9是本发明的侧视结构示意图。

图10是图9中A-A剖面示意图。

图11是图9中B-B剖面示意图。

附图标记：

1－非节点区钢筋混凝土柱、11－非节点区一次浇筑柱混凝土、12－非节点区混凝土柱纵筋、13－非节点区混凝土柱水平箍筋、14－非节点区钢柱定位板架、141－定位板、142－柱脚螺栓、143－定位板混凝土浇筑孔、144－定位板穿筋孔、145－定位板柱脚螺栓孔、146－贴焊锚固钢筋、147－螺母；

2－节点区钢筋混凝土柱、21－节点区混凝土、22－节点区混凝土柱纵筋、23－节点区混凝土柱水平箍筋、24－柱脚板、241－柱脚板混凝土浇筑孔、242－柱脚板穿筋槽、243－柱脚板螺栓孔、25－竖筋板；

3－节点区钢混凝土混合柱、31－节点区混合柱纵筋、32－节点区混合柱混凝土、33－节点区钢柱、34－柱底隔板、341－柱底隔板混凝土浇筑孔、342－柱底隔板穿筋槽、35－柱顶隔板、351－柱顶隔板混凝土浇筑孔、352－柱顶隔板穿筋槽、36－柱内隔板、361－柱内隔板混凝土浇筑孔、362－柱内隔板穿筋槽；

4－非节点区钢柱；

5－梁柱连接节点区；

6－结构梁、61－梁混凝土、62－梁纵筋、621－上部筋、622－下部筋、63－梁箍筋、64－梁柱连接牛腿、641－牛腿水平板、642－牛腿竖板、65－梁腰筋；

7－连接件；

8－钢筋引导管、81－防脱棍。

具体实施方式

实施例参见图1所示，一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，包括结构柱和结构梁6，所述结构柱为等截面复合柱，所述结构梁6为混凝土梁。

所述等截面复合柱以结构柱和结构梁6的梁柱连接节点区5为界由下至上分为三段，包括下段的非节点区钢筋混凝土柱1、中段的节点区转换柱和上段的非节点区钢柱4，节点区转换柱由下部的节点区钢筋混凝土柱2和上部的节点区钢混凝土混合柱3组成。

参见图1所示，所述非节点区钢筋混凝土柱1包括非节点区钢构件和包覆非节点区钢构件的非节点区一次浇筑柱混凝土11。

参见图1-6、9所示，非节点区钢构件包括位于非节点区范围内的非节点区混凝土柱纵筋12、非节点区混凝土柱水平箍筋13和非节点区钢柱定位板架14，非节点区钢柱定位板架14包括定位板141和柱脚螺栓142，定位板141为上下正对并且竖向分隔设置的两块钢板，定位板141中央均开有定位板混凝土浇筑孔143，定位板141的四侧边部均开有供非节点区混凝土柱纵筋12穿过的定位板穿筋孔144，定位板混凝土浇筑孔143与定位板穿筋孔144之间均开有定位板柱脚螺栓孔145，两块定位板141上的定位板柱脚螺栓孔145上下一一对应设置，柱脚螺栓142与定位板柱脚螺栓孔145也一一对应设置。

非节点区一次浇筑柱混凝土11混凝土凝固用于固定非节点区钢柱定位板架14，方便后续形成节点区转换柱安装时的支撑结构。

参见图1-3、7和9所示，所述节点区钢筋混凝土柱2包括位于节点区范围内的节点区钢构件和包覆节点区钢构件的节点区混凝土21，所述节点区混凝土21为节点区二次浇筑柱混凝土的下部。

节点区钢构件包括节点区混凝土柱纵筋22、节点区混凝土柱水平箍筋23和柱脚板24，节点区混凝土柱纵筋22是由非节点区混凝土柱纵筋12向上延伸出非节点区钢筋混凝土柱1的柱顶面形成，参见图2-5、11所示，柱脚板24的中央开有柱脚板混凝土浇筑孔241，柱脚板24的四侧边部开有供节点区混凝土柱纵筋22穿过的柱脚板穿筋槽242，柱脚板24对应柱脚螺栓142的位置开有柱脚板螺栓孔243。

柱脚螺栓142的头部依次穿过两块定位板141上对应的定位板柱脚螺栓孔145和柱脚板螺栓孔243，并通过螺母147锚固在柱脚板24的顶面。所述柱脚螺栓142的脚部固定连接有贴焊锚固钢筋146，更加牢固的锚入混凝土内。

参见图1-5、7和9所示，所述节点区钢混凝土混合柱3包括节点区混合柱纵筋31、节点区混合柱混凝土32、节点区钢柱33、柱底隔板34和柱顶隔板35，节点区钢柱33的底面在柱脚板24的顶面正上方定位，柱底隔板34和柱顶隔板35均水平设置，分别固定连接在节点区钢柱33内壁表面的底端面与顶端面位置，柱底隔板34的中央开有柱底隔板混凝土浇筑孔341，柱底隔板34的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋31穿过的柱底隔板穿筋槽342，柱顶隔板35的中央开有柱顶隔板混凝土浇筑孔351，柱顶隔板35的四侧边部开有对应节点区混合柱纵筋31的柱顶隔板穿筋槽352。

柱脚板24与柱底隔板34之间固定连接有竖筋板25，竖筋板25的宽度外边缘与柱脚板24或柱底隔板34平齐，竖筋板25的宽度小于柱脚板混凝土浇筑孔241与柱脚板24边缘的距离或者小于柱底隔板混凝土浇筑孔341与柱底隔板34边缘的距离。

节点区混合柱纵筋31是由节点区混凝土柱纵筋22向上延伸出节点区钢筋混凝土柱2的柱顶面直至伸入节点区钢柱33内部形成，节点区混合柱混凝土32为浇筑在节点区钢柱33内部包覆节点区混合柱纵筋31的节点区二次浇筑混凝土的上部。

所述节点区钢柱33与非节点区钢柱4固定连接。

本实施例中，所述结构梁6对应设置在梁柱连接节点区5内、横跨节点区钢筋混凝土柱2和节点区钢混凝土混合柱3的分界位置，梁柱连接节点区5四侧均连接有一根，共四根。所述结构梁6包括梁钢构件和包覆梁钢构件的梁混凝土61，梁钢构件包括梁纵筋62、梁箍筋63和梁柱连接牛腿64，梁纵筋62包括上部筋621和下部筋622，上部筋621的端部通过连接件7与节点区钢柱33的外表面固定连接，下部筋622的端部通过连接件7与节点区钢柱33的外表面固定连接或者两侧结构梁6的下部筋622的端部在节点区钢柱33下方贯通。

梁柱连接牛腿64为T型牛腿，梁柱连接牛腿64固定连接在节点区钢柱33的底部、上部筋621和下部筋622之间，梁柱连接牛腿64包括牛腿水平板641和牛腿竖板642，牛腿竖板642的底面与节点区钢柱33的底面平齐。为了保证梁柱连接牛腿64的受力，将竖筋板25与梁柱连接牛腿64一一对应设置，竖筋板25与牛腿竖板642位于同一个竖向平面内。

所述梁混凝土61与节点区二次浇筑柱混凝土为一体浇筑。

所述梁钢构件还包括梁腰筋65，所述梁腰筋65设置在上部筋621和下部筋622之间、梁柱连接牛腿64的左右两侧，梁腰筋65端部通过连接件7与节点区钢柱33的外表面固定连接。

参见图9-10所示，所述节点区钢混凝土混合柱3还包括水平的柱内隔板36，所述柱内隔板36固定连接在节点区钢柱33内壁上、对应牛腿水平板641的位置。所述柱内隔板36的中央开有柱内隔板混凝土浇筑孔361，柱内隔板36的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋31穿过的柱内隔板穿筋槽362。

参见图7-8所示，本实施例中，所述钢筋引导管8为圆管，用来引导纵筋穿入节点区钢柱33，材质不限，可以为钢管，直径比纵筋的直径大15mm-18mm，钢筋引导管8的顶端伸出柱顶隔板35上方至少200mm，底端伸出柱底隔板34下方至少200mm；距离钢筋引导管8的顶端、在柱顶隔板35位置处水平焊接防脱棍81，防脱棍81卡在柱顶隔板35顶面，所述防脱棍81为长圆杆或钢筋，长度为80-120m，直径为6mm-12mm。

所述柱脚螺栓142为圆钢，数量为四根以上，其直径范围为12mm-36mm，长度范围400mm-1000mm。

本实施例中，所述等截面复合柱的横截面形状为矩形，优选为方形，边长尺寸范围为200mm-4000mm，混凝土强度等级和钢筋布置根据具体工程设计。非节点区钢筋混凝土柱1与节点区钢筋混凝土柱2的分界位置位于本层最高的结构梁下表面下方c=400mm处。

节点区混合柱纵筋31的顶端位于混凝土梁上表面以上至少a=1500mm的位置；节点区钢柱33的壁厚和材质根据具体工程设计，节点区钢柱33的顶面标高为混凝土梁上表面以上至少1600mm的位置，节点区二次浇筑柱混凝土的顶面高于节点区混合柱纵筋31的顶端。

所述定位板141、柱脚板24、柱顶隔板35、柱底隔板34和柱内隔板36均为钢板，形状相同均与等截面复合柱的横截面形状相适应。各个板上根据需要可以设置排气孔。

定位板141的厚度范围为4mm-40mm，定位板混凝土浇筑孔的形状为方形或圆形，边长或直径不小于200mm。

柱脚板24位于非节点区钢筋混凝土柱1上表面上方50mm位置，用于钢柱定位安装。柱脚板24的混凝土浇筑孔均为圆形，其直径不小于200mm。柱脚板穿筋槽242根据混凝土柱配筋分布，其直径比穿筋孔大5mm-8mm。

定位板柱脚螺栓孔145和柱脚板螺栓孔243根据设计要求分布，其直径比柱脚螺栓142直径大2mm。

柱顶隔板35、柱底隔板34和柱内隔板36的厚度范围为4mm-40mm，各板的混凝土浇筑孔均为圆形，其直径不小于200mm。各穿筋孔根据混凝土柱配筋分布，柱顶隔板穿筋槽352、柱底隔板穿筋槽342和柱内隔板穿筋槽362的直径比各穿筋孔大25-28mm。

竖筋板25宽度为80mm-300mm，厚度范围为4mm-40mm。

梁柱连接牛腿64的底面与节点区钢柱33的底面平齐，标高均高于与结构梁下表面的标高，两者的标高差为150mm。梁柱连接牛腿为钢板组焊而成，长度不小于500mm，高度为节点区最小混凝土梁的高度减b=150mm。牛腿水平板上表面标高较与其相连的混凝土梁上表面底50mm，宽度较与其相连的混凝土梁宽小50mm，厚度范围为4mm-40mm，与节点区钢柱33的外壁焊接。牛腿竖板位于牛腿水平板的下方，混凝土梁的中心设置。牛腿竖板的下边缘与节点区钢柱33的底面齐平，厚度范围为4mm-40mm，与节点区钢柱33的外壁焊接。牛腿竖板两侧分布有栓钉，栓钉尺寸和分布根据具体工程设计。

参见图1-5、9所示，混凝土梁其外形轮廓为矩形，优选为方形，边长尺寸范围200mm-2000mm，混凝土强度等级和钢筋布置根据具体工程设计。本实施例中，上部筋621包括两排，第一排上部筋与牛腿水平板的上表面焊接，第二排上部筋通过钢筋连接器与节点区钢柱33焊接，此处钢筋连接器为连接件7。下部筋622在钢柱本体下方贯通或锚固，锚固时通过搭筋板与节点区钢柱33焊接，此处搭筋板为连接件7。梁腰筋65通过搭筋板与节点区钢柱33焊接，此处搭筋板为连接件7。

这种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系的施工方法，等截面复合柱施工时分为预制和现场，其中非节点区钢筋混凝土柱1为全部现场，节点区转换柱为部分预制，部分现场，非节点区钢柱4为全部预制。

施工步骤如下：

步骤一，绑扎非节点区钢筋混凝土柱1和节点区钢筋混凝土柱2的钢筋，包括非节点区混凝土柱纵筋12、非节点区混凝土柱水平箍筋13、节点区混凝土柱纵筋22和节点区混凝土柱水平箍筋23，其中非节点区混凝土柱纵筋12、节点区混凝土柱纵筋22和节点区混合柱纵筋31为整根一体设置的纵筋，均在本步骤内施工完毕。

步骤二，预制非节点区钢柱定位板架14，在步骤一绑扎钢筋时或者步骤一施工完毕后，非节点区混凝土柱纵筋12自下向上依次穿过定位板141上的定位板穿筋孔144完成定位，柱脚螺栓142自下向上穿过定位板柱脚螺栓孔145完成定位，用来固定纵筋和地脚螺栓的相对位置，以确保各个纵筋和节点区钢柱33的位置准确，便于后期纵筋穿入节点区钢柱33。

步骤三，支设非节点区钢筋混凝土柱1的模板，然后浇筑非节点区一次浇筑柱混凝土11，养护形成非节点区钢筋混凝土柱1；非节点区钢筋混凝土柱1硬化强度达到75%以上，节点区转换柱的顶面形成施工支撑面。

步骤四，将柱底隔板34和柱顶隔板35固定在节点区钢柱33上，柱脚板24通过竖筋板25固定在柱底隔板34上、位于节点区钢柱33的正下方，螺母147固定在柱脚板24的板顶面，至此完成节点区转换柱的预制部分；然后预制钢筋引导管8，将钢筋引导管8自上向下依次穿过柱顶隔板穿筋槽352、柱底隔板穿筋槽342和柱脚板穿筋槽242；如后续连接结构梁，预先在此步骤节点区钢柱33上固定连接梁柱连接牛腿64和梁纵筋62的连接件7，此时竖筋板25与梁柱连接牛腿64需一一对应，同时在节点区钢柱33上对应梁柱连接牛腿64位置增设柱内隔板36。

步骤五，参见图7-8所示，将钢筋引导管8对齐各个纵筋，吊装节点区钢柱33自然下放，各个纵筋自下向上插入钢筋引导管8内，节点区钢柱33下放直至底面落置在步骤三的施工支撑面上；下放过程中，柱脚螺栓142穿过柱脚板螺栓孔243后通过螺母147锚固，使柱脚板24与定位板141连接，即完成节点区转换柱的预制部分与非节点区钢筋混凝土柱1的固定连接。

步骤六，抽出钢筋引导管8。

步骤七，施工结构梁6的钢构件，对接连接件7固定梁纵筋62，绑扎梁箍筋63，如需要还可增设梁腰筋65；支设节点区钢筋混凝土柱2和结构梁6的模板。

步骤八，自柱顶隔板混凝土浇筑孔351内向下浇筑节点区二次浇筑柱混凝土；节点区二次浇筑柱混凝土依次通过柱顶隔板混凝土浇筑孔351、节点区钢柱33、柱底隔板混凝土浇筑孔341和柱脚板混凝土浇筑孔241后密实各个部分的柱体，节点区转换柱的现场部分施工完毕，同时与节点区二次浇筑柱混凝土一体浇筑结构梁6的梁混凝土61，节点区转换柱和结构梁6均施工完成。

步骤九，将非节点区钢柱4与节点区钢柱33通过连接板41和焊缝固定连接，连接板待焊缝焊接完成后可切除，完成等截面复合柱的施工。

Claims (10)

1.一种混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，包括结构柱和结构梁（6），其特征在于：

所述结构柱为等截面复合柱，

所述结构梁（6）为混凝土梁，

所述等截面复合柱以结构柱和结构梁（6）的梁柱连接节点区（5）为界由下至上分为三段，包括下段的非节点区钢筋混凝土柱（1）、中段的节点区转换柱和上段的非节点区钢柱（4），节点区转换柱由下部的节点区钢筋混凝土柱（2）和上部的节点区钢混凝土混合柱（3）组成；

所述非节点区钢筋混凝土柱（1）包括非节点区钢构件和包覆非节点区钢构件的非节点区一次浇筑柱混凝土（11），

非节点区钢构件包括位于非节点区范围内的非节点区混凝土柱纵筋（12）、非节点区混凝土柱水平箍筋（13）和非节点区钢柱定位板架（14），非节点区钢柱定位板架（14）包括定位板（141）和柱脚螺栓（142），定位板（141）为上下正对并且竖向分隔设置的两块钢板，定位板（141）中央均开有定位板混凝土浇筑孔（143），定位板（141）的四侧边部均开有供非节点区混凝土柱纵筋（12）穿过的定位板穿筋孔（144），定位板混凝土浇筑孔（143）与定位板穿筋孔（144）之间均开有定位板柱脚螺栓孔（145），两块定位板（141）上的定位板柱脚螺栓孔（145）上下一一对应设置，柱脚螺栓（142）与定位板柱脚螺栓孔（145）也一一对应设置；

所述节点区钢筋混凝土柱（2）包括位于节点区范围内的节点区钢构件和包覆节点区钢构件的节点区混凝土（21），节点区混凝土（21）为节点区二次浇筑柱混凝土的下部，

节点区钢构件包括节点区混凝土柱纵筋（22）、节点区混凝土柱水平箍筋（23）和柱脚板（24），节点区混凝土柱纵筋（22）是由非节点区混凝土柱纵筋（12）向上延伸出非节点区钢筋混凝土柱（1）的柱顶面形成，柱脚板（24）的中央开有柱脚板混凝土浇筑孔（241），柱脚板（24）的四侧边部开有供节点区混凝土柱纵筋（22）穿过的柱脚板穿筋槽（242），柱脚板（24）对应柱脚螺栓（142）的位置开有柱脚板螺栓孔（243），

柱脚螺栓（142）的头部依次穿过两块定位板（141）上对应的定位板柱脚螺栓孔（145）和柱脚板螺栓孔（243），并通过螺母（147）锚固在柱脚板（24）的顶面；

所述节点区钢混凝土混合柱（3）包括节点区混合柱纵筋（31）、节点区混合柱混凝土（32）、节点区钢柱（33）、柱底隔板（34）和柱顶隔板（35），节点区钢柱（33）的底面在柱脚板（24）的顶面正上方定位，柱底隔板（34）和柱顶隔板（35）均水平设置，分别固定连接在节点区钢柱（33）内壁表面的底端面与顶端面位置，柱底隔板（34）的中央开有柱底隔板混凝土浇筑孔（341），柱底隔板（34）的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋（31）穿过的柱底隔板穿筋槽（342），柱顶隔板（35）的中央开有柱顶隔板混凝土浇筑孔（351），柱顶隔板（35）的四侧边部开有对应节点区混合柱纵筋（31）的柱顶隔板穿筋槽（352），

柱脚板（24）与柱底隔板（34）之间固定连接有竖筋板（25），竖筋板（25）的宽度外边缘与柱脚板（24）或柱底隔板（34）平齐，竖筋板（25）的宽度小于柱脚板混凝土浇筑孔（241）与柱脚板（24）边缘的距离或者小于柱底隔板混凝土浇筑孔（341）与柱底隔板（34）边缘的距离；

节点区混合柱纵筋（31）是由节点区混凝土柱纵筋（22）向上延伸出节点区钢筋混凝土柱（2）的柱顶面直至伸入节点区钢柱（33）内部形成，节点区混合柱混凝土（32）为浇筑在节点区钢柱（33）内部包覆节点区混合柱纵筋（31）的节点区二次浇筑混凝土的上部；

所述节点区钢柱（33）与非节点区钢柱（4）固定连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述结构梁（6）对应设置在梁柱连接节点区（5）内、横跨节点区钢筋混凝土柱（2）和节点区钢混凝土混合柱（3）的分界位置。

3.根据权利要求1所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述柱脚螺栓（142）的脚部固定连接有贴焊锚固钢筋（146）。

4.根据权利要求2所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述结构梁（6）包括梁钢构件和包覆梁钢构件的梁混凝土（61），梁钢构件包括梁纵筋（62）、梁箍筋（63）和梁柱连接牛腿（64），梁纵筋（62）包括上部筋（621）和下部筋（622），上部筋（621）的端部通过连接件（7）与节点区钢柱（33）的外表面固定连接，下部筋（622）的端部通过连接件（7）与节点区钢柱（33）的外表面固定连接或者两侧结构梁（6）的下部筋（622）的端部在节点区钢柱（33）下方贯通；

梁柱连接牛腿（64）为T型牛腿，梁柱连接牛腿（64）固定连接在节点区钢柱（33）的底部、上部筋（621）和下部筋（622）之间，梁柱连接牛腿（64）包括牛腿水平板（641）和牛腿竖板（642），牛腿竖板（642）的底面与节点区钢柱（33）的底面平齐；

梁混凝土（61）与节点区二次浇筑柱混凝土为一体浇筑。

5.根据权利要求4所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述梁钢构件还包括梁腰筋（65），梁腰筋（65）设置在上部筋（621）和下部筋（622）之间、梁柱连接牛腿（64）的左右两侧，梁腰筋（65）端部通过连接件（7）与节点区钢柱（33）的外表面固定连接。

6.根据权利要求4所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述竖筋板（25）与梁柱连接牛腿（64）一一对应设置，竖筋板（25）与牛腿竖板（642）位于同一个竖向平面内。

7.根据权利要求4所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系，其特征在于：所述节点区钢混凝土混合柱（3）还包括水平的柱内隔板（36），柱内隔板（36）固定连接在节点区钢柱（33）内壁上、对应牛腿水平板（641）的位置，柱内隔板（36）的中央开有柱内隔板混凝土浇筑孔（361），柱内隔板（36）的四侧边部开有供节点区混合柱纵筋（31）穿过的柱内隔板穿筋槽（362）。

8.一种根据权利要求4-7任意一项所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系的施工方法，其特征在于：等截面复合柱施工时分为预制和现场，其中非节点区钢筋混凝土柱（1）为全部为全部现场，节点区转换柱为部分预制，部分现场，非节点区钢柱（4）为全部预制；

施工步骤如下：

步骤一，绑扎非节点区钢筋混凝土柱（1）和节点区钢筋混凝土柱（2）的钢筋，包括非节点区混凝土柱纵筋（12）、非节点区混凝土柱水平箍筋（13）、节点区混凝土柱纵筋（22）和节点区混凝土柱水平箍筋（23），其中非节点区混凝土柱纵筋（12）、节点区混凝土柱纵筋（22）和节点区混合柱纵筋（31）为整根一体设置的纵筋，均在本步骤内施工完毕；

步骤二，预制非节点区钢柱定位板架（14），在步骤一绑扎钢筋时或者步骤一施工完毕后，非节点区混凝土柱纵筋（12）自下向上依次穿过定位板（141）上的定位板穿筋孔（144）完成定位，柱脚螺栓（142）自下向上穿过定位板柱脚螺栓孔（145）完成定位；

步骤三，支设非节点区钢筋混凝土柱（1）的模板，然后浇筑非节点区一次浇筑柱混凝土（11），养护形成非节点区钢筋混凝土柱（1）；非节点区钢筋混凝土柱（1）硬化强度达到75%以上，节点区转换柱的顶面形成施工支撑面；

步骤四，将柱底隔板（34）和柱顶隔板（35）固定在节点区钢柱（33）上，柱脚板（24）通过竖筋板（25）固定在柱底隔板（34）上、位于节点区钢柱（33）的正下方，螺母（147）固定在柱脚板（24）的板顶面，至此完成节点区转换柱的预制部分；然后预制钢筋引导管（8），将钢筋引导管（8）自上向下依次穿过柱顶隔板穿筋槽（352）、柱底隔板穿筋槽（342）和柱脚板穿筋槽（242）；

步骤五，将钢筋引导管（8）对齐各个纵筋，吊装节点区钢柱（33）自然下放，各个纵筋自下向上插入钢筋引导管（8）内，节点区钢柱（33）下放直至底面落置在步骤三的施工支撑面上；下放过程中，柱脚螺栓（142）穿过柱脚板螺栓孔（243）后通过螺母（147）锚固，使柱脚板（24）与定位板（141）连接，即完成节点区转换柱的预制部分与非节点区钢筋混凝土柱（1）的固定连接；

步骤六，抽出钢筋引导管（8）；

步骤七，施工结构梁（6）的钢构件，支设节点区钢筋混凝土柱（2）和结构梁（6）的模板；

步骤八，自柱顶隔板混凝土浇筑孔（351）内向下浇筑节点区二次浇筑柱混凝土；节点区二次浇筑柱混凝土依次通过柱顶隔板混凝土浇筑孔（351）、节点区钢柱（33）、柱底隔板混凝土浇筑孔（341）和柱脚板混凝土浇筑孔（241）后密实各个部分的柱体，节点区转换柱的现场部分施工完毕，同时与节点区二次浇筑柱混凝土一体浇筑结构梁（6）的梁混凝土（61），节点区转换柱和结构梁（6）均施工完成；

步骤九，将非节点区钢柱（4）与节点区钢柱（33）通过连接板（41）和焊缝固定连接，完成等截面复合柱的施工。

9.根据权利要求8所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系的施工方法，其特征在于：步骤四中，在节点区钢柱（33）上固定连接梁柱连接牛腿（64）和梁纵筋（62）的连接件（7）；步骤七中，绑扎固定梁纵筋（62）和梁箍筋（63）。

10.根据权利要求8所述的混凝土柱与钢柱等截面转换结构体系的施工方法，其特征在于：钢筋引导管（8）为圆管，直径比纵筋的直径大15mm-18mm，钢筋引导管（8）的顶端伸出柱顶隔板（35）上方至少200mm，底端伸出柱底隔板（34）下方至少200mm；距离钢筋引导管（8）的顶端、在柱顶隔板（35）位置处水平焊接防脱棍（81），防脱棍（81）卡在柱顶隔板（35）顶面，防脱棍（81）为长圆杆或钢筋，长度为80-120m，直径为6mm-12mm。