鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點及其施工方法與流程

本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點連接結構，尤其涉及一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點及其施工方法。

背景技術：

在土木建筑工程中應用鋼管混凝土柱已有多年歷史，鋼管混凝土柱具有高強度、性能優(yōu)越、施工簡便等特點，在高層、大跨、重載和抗震的建筑中，有較為廣泛的運用。但也由于鋼管混凝土柱結構形式的特殊性，混凝土梁與鋼管混凝土柱節(jié)點處的連接形式一直是重點和難點技術。

目前實際使用中，由于混凝土梁無法和鋼管柱直接組合，多采用梁斷開而柱連續(xù)的節(jié)點組合形式，這種節(jié)點形式由于梁的斷開，整體性能較差，并且由于梁-柱分離梁柱的剪力和彎矩無法有效的傳遞。

因此，亟待解決上述問題。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種可有效傳遞上下鋼管軸向力、簡化節(jié)點、改善節(jié)點受力形態(tài)和提高節(jié)點處的韌性、延性和抗剪能力的鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點。

本發(fā)明的第二目的是提供該鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點的施工方法。

技術方案：為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所述的一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點，包括成十字交叉連接的鋼管混凝土柱和混凝土梁，該鋼管混凝土柱和混凝土梁的交叉連接處形成有截面脹大的節(jié)點；該節(jié)點處交錯穿設若干個包裹有套管的預應力鋼筋，該預應力鋼筋穿出節(jié)點，并錨固在鋼管混凝土柱的上、下鋼管上。該整體節(jié)點利用預應力鋼筋和截面尺寸增大的節(jié)點區(qū)域形成整體結構來增強節(jié)點處的強度；預應力鋼筋是用來承擔梁柱傳遞給節(jié)點的剪力和彎矩，還可以傳遞上下柱之間的軸力，且增設的預應力鋼筋，提高了鋼混凝土的韌性和延性，使得整個體系受力性能得到很好的提升。

其中，所述位于節(jié)點內部的預應力鋼筋與鋼管混凝土柱的上、下鋼管相平行，該預應力鋼筋的兩端折彎向外延伸穿出節(jié)點并錨固。

優(yōu)選的，鋼管混凝土柱和混凝土梁的交叉節(jié)點處垂直于鋼管混凝土柱方向水平設有若干層鋼筋網(wǎng)片，該鋼筋網(wǎng)片由若干個鋼筋縱橫交錯構成。

其中，所述鋼筋網(wǎng)片上垂直穿設有若干箍筋，該箍筋和鋼筋網(wǎng)片組合形成節(jié)點鋼筋骨架。本發(fā)明的預應力鋼筋、鋼筋網(wǎng)片和箍筋的組合結構使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響。

進一步，其中位于鋼筋網(wǎng)片四個角處的箍筋為由鋼筋構成的立柱式箍筋，位于鋼筋網(wǎng)片的四邊上的箍筋為由鋼筋構成的方框式箍筋。該整體節(jié)點，由于節(jié)點截面尺寸得到了增大，需在節(jié)點中設置鋼筋網(wǎng)片和箍筋確保預應力鋼筋在使用中的穩(wěn)定，故利用箍筋與鋼筋網(wǎng)片的組合形成的節(jié)點鋼筋骨架，增強節(jié)點處的約束力；箍筋可以有效的增強節(jié)點核心區(qū)的混凝土約束效應，且提高節(jié)點區(qū)域混凝土的抗剪能力；同時采用節(jié)點鋼筋骨架使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，解決了節(jié)點混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響。

一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點的施工方法，包括如下步驟：

a、預制鋼筋網(wǎng)片、箍筋和包裹有套管的預應力鋼筋；

b、將施工用的梁柱模板架設好后，架設相應的梁鋼筋，并在梁的主筋之間水平鋪設鋼筋網(wǎng)片，在鋼筋網(wǎng)片上垂直穿設有箍筋，組合形成節(jié)點鋼筋骨架；

c、將包裹有套管的預應力鋼筋交錯穿插在節(jié)點處，并固定在鋼管混凝土柱的上、下鋼管上；

d、在上、下鋼管內澆筑混凝土形成鋼管混凝土柱，再澆筑混凝土形成混凝土梁，以及該混凝土梁和鋼管混凝土柱的交叉節(jié)點；

e、混凝土澆筑完成后進行養(yǎng)護，當同期養(yǎng)護試塊強度達到設計強度的70％后，開始張拉預應力鋼筋，預應力的張拉量由設計確定，張拉完成后，對張拉位置進行封漿處理并對預應力鋼筋進行錨固。

有益效果：與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點：首先該整體節(jié)點利用預應力鋼筋和截面尺寸增大的節(jié)點區(qū)域形成整體結構來增強節(jié)點處的強度；其次該整體節(jié)點，由于節(jié)點截面尺寸得到了增大，需在節(jié)點中設置鋼筋網(wǎng)片和箍筋確保預應力鋼筋在使用中的穩(wěn)定，故利用箍筋與鋼筋網(wǎng)片的組合形成的節(jié)點鋼筋骨架，增強節(jié)點處的約束力；箍筋可以有效的增強節(jié)點核心區(qū)的混凝土約束效應，且提高節(jié)點區(qū)域混凝土的抗剪能力；同時采用節(jié)點鋼筋骨架使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，解決了節(jié)點混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響；再者該預應力鋼筋斜向交錯穿設在鋼管混凝土柱的上下鋼管內，穿過節(jié)點鋼筋骨架，并錨固在非連續(xù)的上、下鋼管上；用來承擔梁柱傳遞給節(jié)點的剪力和彎矩，還可以傳遞上下柱之間的軸力，且增設的預應力鋼筋改善了土柱鋼管的屈曲形態(tài)，提高了鋼混凝土的韌性和延性，使得整個體系受力性能得到很好的提升；同時該預應力鋼筋、鋼筋網(wǎng)片和箍筋的組合結構使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響；進一步該整體節(jié)點滿足了“強柱弱梁，節(jié)點更強”的設計原則，可以有效傳遞上層軸力，受力機理明確，并為整體結構提供了一個剛度較大，抗剪、抗彎性能優(yōu)越的節(jié)點結構；最后該整體節(jié)點的施工方便、制作簡單，且施工建造成本低廉，優(yōu)于現(xiàn)有的節(jié)點連接方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明中隱去混凝土梁的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中隱去鋼管混凝土柱和混凝土梁的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明中鋼筋網(wǎng)片和箍筋的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明中鋼筋網(wǎng)片的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明中單根預應力鋼筋的安裝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點，包括成十字交叉連接的鋼管混凝土柱1和混凝土梁2，該鋼管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉連接處形成有截面脹大的節(jié)點3；所述交叉節(jié)點3處的截面尺寸大于鋼管混凝土柱或混凝土梁的截面尺寸；該節(jié)點3處交錯穿設若干個包裹有套管6的預應力鋼筋7，該預應力鋼筋7穿出節(jié)點，并錨固在鋼管混凝土柱1的上、下鋼管上。其中所述位于節(jié)點3內部的預應力鋼筋7與鋼管混凝土柱1的上、下鋼管相平行，該預應力鋼筋7的兩端折彎向外延伸穿出節(jié)點，并錨固在鋼管混凝土柱1的上、下鋼管上。

在鋼管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉節(jié)點3處，垂直于鋼管混凝土柱1水平設有若干層鋼筋網(wǎng)片4，該鋼筋網(wǎng)片4由若干個鋼筋縱橫交錯構成。該整體節(jié)點利用多層鋼筋網(wǎng)片和截面尺寸增大的節(jié)點區(qū)域形成整體結構來增強節(jié)點處的強度。

如圖4和5所示，該鋼筋網(wǎng)片4由若干個鋼筋縱橫交錯構成。上述鋼筋網(wǎng)片4上垂直穿設有若干個箍筋5，該箍筋5和鋼筋網(wǎng)片4組合形成節(jié)點鋼筋骨架。其中位于鋼筋網(wǎng)片4四個角處的箍筋5為由鋼筋構成的立柱式箍筋，位于鋼筋網(wǎng)片4的四邊上的箍筋5為由鋼筋構成的方框式箍筋。該整體節(jié)點，由于節(jié)點截面尺寸得到了增大，需在節(jié)點中設置鋼筋網(wǎng)片和箍筋確保預應力鋼筋在使用中的穩(wěn)定，故利用箍筋與鋼筋網(wǎng)片的組合形成的節(jié)點鋼筋骨架，增強節(jié)點處的約束力；箍筋可以有效的增強節(jié)點核心區(qū)的混凝土約束效應，且提高節(jié)點區(qū)域混凝土的抗剪能力；同時采用節(jié)點鋼筋骨架使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，解決了節(jié)點混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響。

如圖3和6所示，鋼管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉節(jié)點3處斜向交錯穿設有若干個包裹有套管6的預應力鋼筋7，該預應力鋼筋7穿出節(jié)點鋼筋骨架，并用錨具8錨固在鋼管混凝土柱1的上、下鋼管上。該預應力鋼筋斜向交錯穿設在鋼管混凝土柱的上下鋼管內，穿過節(jié)點鋼筋骨架，并錨固在非連續(xù)的上、下鋼管上；用來承擔梁柱傳遞給節(jié)點的剪力和彎矩，還可以傳遞上下柱之間的軸力，且增設的預應力鋼筋改善了土柱鋼管的屈曲形態(tài)，提高了鋼混凝土的韌性和延性，使得整個體系受力性能得到很好的提升；同時該預應力鋼筋、鋼筋網(wǎng)片和箍筋的組合結構使得非連續(xù)的鋼管混凝土柱與混凝土梁的節(jié)點處受力合理，增強了節(jié)點處的強度和剛度，消除了因鋼管斷開所帶來的弱化結構強度的影響。

本發(fā)明一種鋼管混凝土柱與混凝土梁的預應力整體節(jié)點的施工方法，包括如下步驟：

a、預制鋼筋網(wǎng)片4、箍筋5和包裹有套管6的預應力鋼筋7；

b、將施工用的梁柱模板架設好后，架設相應的梁鋼筋，并在梁的主筋之間水平鋪設鋼筋網(wǎng)片4，在鋼筋網(wǎng)片4上垂直穿設有箍筋5，組合形成節(jié)點鋼筋骨架；

c、將包裹有套管6的預應力鋼筋7斜向交錯穿插在節(jié)點處，穿出節(jié)點鋼筋骨架，并錨固在鋼管混凝土柱1的上、下鋼管上；

d、在上、下鋼管內澆筑混凝土形成鋼管混凝土柱，再澆筑混凝土形成混凝土梁，以及該混凝土梁2和鋼管混凝土柱1的交叉節(jié)點；

e、混凝土澆筑完成后進行養(yǎng)護，當同期養(yǎng)護試塊強度達到設計強度的70％后，開始張拉預應力鋼筋7，預應力的張拉量由設計確定，張拉完成后，對張拉位置進行封漿處理并對預應力鋼筋進行錨固。

該整體節(jié)點滿足了“強柱弱梁，節(jié)點更強”的設計原則，可以有效傳遞上層軸力，受力機理明確，并為整體結構提供了一個剛度較大，抗剪、抗彎性能優(yōu)越的節(jié)點結構；最后該整體節(jié)點的施工方便、制作簡單，且施工建造成本低廉，優(yōu)于現(xiàn)有的節(jié)點連接方案。