专利名称：圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点及制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程中的结构工程中混凝土柱与混凝土梁连接节点，具体 是涉及一种圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的新型节点及其制作方法。
背景技术：
20世纪60年代中期尤其是90年代以后，钢管混凝土以其优良的力学性 能和性价比日渐广泛地应用于我国的高层及超高层建筑、大跨度桥梁等工程 中。 一方面由于钢管对填充混凝土的约束作用，混凝土处于三向压縮的应力状 态，从而能充分发挥其抗压强度；另一方面由于混凝土的填充效果，提高了钢 管在轴向力作用下抵抗屈曲的能力。钢管混凝土结构以其非常合理的材料组 合，能充分发挥和利用钢和混凝土材料各自的特点，在性能上达到优势互补， 提高构件承载能力的同时又具有较好的塑性和韧性，为高强混凝土和高强钢材 的应用提供了新的途径。采用钢管混凝土结构(尤其是圆钢管混凝土柱)可节 省大量的建筑材料并且施工方便，经济效益也是显而易见的。
同时，由现阶段我国的国情，高层建筑在现在及未来相当长一段时间内主 要采用现浇钢筋混凝土梁板楼盖。如何解决钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁板楼 盖的连接一直困扰着工程界。而作为钢管混凝土梁柱节点，必须能可靠的传递 梁板传来的剪力和弯矩，且传力途径要直接明确，具有足够的延性，能满足"强 柱弱梁，强节点、弱构件"的抗震设计原则。所以钢管混凝土柱与钢筋混凝土 楼盖的连接是必须解决的关键技术之一。
目前，在工程中应用的钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖的其它连接节点不 同程度地存在构造复杂，焊接工作量大，安装复杂，防碍管内混凝土的浇筑，钢管壁开洞影响钢管混凝土柱承载力等缺点。提出传力合理、安全经济、施工 方便的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁板楼盖的新型连接节点，成为充分发挥钢 管混凝土结构的优势、推广钢管混凝土结构的关键，是工程界迫切要解决的问 题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种传力明确、能充分保证节点的安全可靠、且方 便施工、省材经济的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点及其制作方 法。
本发明的目的通过下述技术方案实现-
圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点，包括圆钢管、楼面框架梁 或无梁楼盖板、环梁及焊于圆钢管外侧的抗剪环；所述圆钢管内浇筑混凝土， 至少一个抗剪环筋沿钢管圆周贴焊在钢管外侧；所述环梁位于圆钢管外侧，由 沿环向布置的钢筋和沿径向成放射状布置的箍筋构成钢筋笼；所述环梁截面高 度大于楼面框架梁截面高度或无梁楼盖板的厚度，环梁截面宽度不小于框架梁 截面宽或无梁楼盖的厚度，楼面框架梁的钢筋或无梁楼盖板的钢筋于环梁内锚 固，用混凝土浇筑形成整体混凝土楼盖。
为进一步实现本发明的目的，所述环梁箍筋沿径向成放射状布置。
当环梁的高度^450mm时，在环梁的两个侧面沿高度方向配置环向腰筋， 腰筋直径不小于12mm，且其间距不大于200mm。
所述楼盖梁板钢筋锚入环梁的长度大于等于相应的锚固长度Lae。
所述抗剪环为圆形或方形的钢筋。
所述环梁截面高度大于楼面框架梁截面高度或无梁楼盖板的厚度50mm。 圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点的制作方法，包括下述步骤与工艺条件
(1) 预先将至少一道抗剪环焊于圆钢管混凝土柱钢管壁外侧；
(2) 将环梁的模板的梁截面高度制作比框架梁或无梁楼盖板大，环梁截 面宽度不小于框架梁截面宽或无梁楼盖板的板厚，模板制作与楼盖梁板同期完 成；
(3) 环梁内环钢筋和环梁外环钢筋分别根据计算的钢筋量沿环梁环向匀 布置于环梁上下部，环梁箍筋沿径向成放射状布置；
(4) 环梁内环钢筋和环梁外环钢筋接头焊接连接或机械连接，连接处的 抗拉强度不小于环筋；
(5) 环梁内环钢筋、环梁外环钢筋和环梁箍筋绑扎形成环梁钢筋笼；
(6) 钢筋笼的吊装到环梁的模板内，框架梁及楼板钢筋伸入环梁钢筋笼
锚固；
(7) 环梁的混凝土与楼盖梁板一同浇筑，其混凝土强度等级不小于与之 相连梁板的混凝土强度等级。
当环梁高度^450mm时，所述步骤(4)还包括在环梁的两个侧面沿高度 方向配置环向腰筋，腰筋直径不小于12mm,且其间距不大于200mm。 本发明相对现有技术，具有如下优点与有益效果
(1) 本发明提出一种圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的新型节点， 绕圆形钢管混凝土柱设置一钢筋混凝土环梁用于传递框架梁端弯矩，在环梁中 部或底部钢管外表面贴焊圆形(或方形)钢筋，称为抗剪环，用于传递剪力。 制作工艺简单，受力可靠合理，用钢量少，费用省。
(2) 节点承载力高，抗震性能良好。节点承载力高于与之连接的楼面框 架梁承载力；抗剪环的应用，安全储备高；本新型节点能很好地保证"强节点，弱构件"的结构设计原则，满足"强柱弱梁"的抗震构造要求。
(3) 节点环梁无方向性，安装方便，便于与任意方向的框架梁连接。
(4) 施工方便，钢筋混凝土环梁钢筋笼绑扎要求与一般混凝土梁相同； 抗剪环仅通过角焊缝与钢管壁连接，焊接工作量小，且可在工厂制作完成；除 钢管的接长外，现场没有焊接工作量，施工便捷。
(5) 钢管内部没有穿心构件及加劲环板，钢管壁无须开洞，钢管截面不
受削弱，可确保钢管混凝土柱的截面承载力，同时也便于管内混凝土的浇筑。
图1是圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接节点的俯视图。
图2是圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接节点的正视图。
图3是图2的A-A向剖视图。
图4是图1的B-B向剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方 式不限于此。
如图1、 2、 3、 4所示，圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接节点包括 圆钢管l、楼面框架梁2、环梁3、环梁内环钢筋4、环梁外环钢筋5、环梁箍 筋6，抗剪环7。环梁3位于圆钢管1外侧，环梁3由上下的环梁内环钢筋4 和环梁外环钢筋5以及环梁箍筋6经混凝土浇筑成圆环形结构，其中环梁内环 钢筋4、环梁外环钢筋5以及环梁箍筋6通过绑扎形成钢筋笼，环梁内环钢筋 4和环梁外环钢筋5布置于环梁的上部和下部，环梁箍筋6绑扎在环梁内环钢 筋4和环梁外环钢筋5上，环梁箍筋6之间的间距通过受力计算确定，环梁箍 筋6沿径向成放射状布置；当梁高度^450mm时，在环梁的两个侧面沿高度方向配置环向腰筋，腰筋直径不小于12mm，且其间距不大于200mm;环梁3 截面高度大于楼面框架梁截面2高度或无梁楼盖板的厚度，优选大于50mm; 环梁3截面宽度不小于框架梁截面宽或无梁楼盖的厚度，楼面框架梁2的钢筋 或无梁楼盖板的钢筋于环梁3内锚固，用浇筑混凝土浇筑形成整体混凝土楼 盖；圆钢管内浇筑混凝土，管壁外侧的抗剪环水平贴焊抗剪环。抗剪环7为圆 形或方形的钢筋，抗剪环7与钢管柱1外壁的焊接采用角焊缝。
楼面框架梁2为钢筋混凝土梁，框架梁上部纵筋8、框架梁下部纵筋9和 框架梁的箍筋10构成楼面框架梁2的钢筋结构。楼面框架梁2的钢筋于环梁 3内锚固是指框架梁上部纵筋8和框架梁下部纵筋9伸入环梁3内，并满足抗 震锚固长度Lae要求。无梁楼盖板的钢筋于环梁3内锚固制作方法与楼面框架 梁2锚固相同。
本圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接节点的制备过程如下
第一步确定钢筋混凝土环梁3梁截面尺寸，环梁3的梁截面高度比与其 相交的楼面框架梁2大50mm,以截面高度最大的楼面框架梁2比较；环梁3 截面宽度不小于与其相交的截面宽度最大的框架梁2截面宽，且满足框架梁纵 筋8的锚固水平段长度。节点支模与楼盖同期完成。
第二步贴焊圆钢管混凝土柱钢管壁外侧的抗剪环7，抗剪环设两道，一 道于环梁中部，另一道于下部。
第三步制作绕圆钢管混凝土柱1的钢筋混凝土环梁3的钢筋笼。钢筋笼 的环筋和箍筋数量由计算和构造确定。
第四步根据已确定的环筋及箍筋钢筋用量及几何尺寸在地面或其他工作 面制作钢筋笼。
第五步钢筋笼的吊装完后，框架梁及楼板钢筋伸入环梁锚固，待封好环梁侧模板后，即可浇筑混凝土形成整体混凝土楼盖(钢管混凝土内混凝土浇筑宜先于楼盖浇筑，否则应保留支撑，避免空钢管受力)。
本圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接节点中，钢管采用Q345B，混凝土强度与楼盖混凝土强度相同，环梁钢筋强度与楼面框架梁相同，均为III级钢,焊条采用E50型，焊剂5014，抗剪环与钢管壁的角焊缝达三级焊缝质量要求。
如上所述，即可较好地实现本发明。
权利要求
1、圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点，其特征在于包括圆钢管、楼面框架梁或无梁楼盖板、环梁及焊于圆钢管外侧的抗剪环；所述圆钢管内浇筑混凝土，至少一个抗剪环筋沿钢管圆周贴焊在钢管外侧；所述环梁位于圆钢管外侧，由沿环向布置的钢筋和沿径向成放射状布置的箍筋构成钢筋笼；所述环梁截面高度大于楼面框架梁截面高度或无梁楼盖板的厚度，环梁截面宽度不小于框架梁截面宽或无梁楼盖的厚度，楼面框架梁的钢筋或无梁楼盖板的钢筋于环梁内锚固，用混凝土浇筑形成整体混凝土楼盖。
2、 根据权利要求1所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点， 其特征在于所述环梁箍筋沿径向成放射状布置。
3、 根据权利要求1所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点， 其特征在于当环梁的高度^450mm时，在环梁的两个侧面沿高度方向配置环 向腰筋，腰筋直径不小于12mm，且其间距不大于200mm。
4、 根据权利要求1所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点， 其特征在于所述楼盖梁板钢筋锚入环梁的长度大于等于相应的锚固长度
5、 根据权利要求1所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点，其特征在于所述抗剪环为圆形或方形的钢筋。
6、 根据权利要求1所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点，其特征在于所述环梁截面高度大于楼面框架梁截面高度或无梁楼盖板的厚度50mm。
7、 权利要求1所述圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点的制作 方法，其特征包括下述步骤与工艺条件-(1)预先将至少一道抗剪环焊于圆钢管混凝土柱钢管壁外侧；(2) 将环梁的模板的梁截面高度制作比框架梁或无梁楼盖板大，环梁截 面宽度不小于框架梁截面宽或无梁楼盖板的板厚，模板制作与楼盖梁板同期完成；(3) 环梁内环钢筋和环梁外环钢筋分别根据计算的钢筋量沿环梁环向匀 布置于环梁上下部，环梁箍筋沿径向成放射状布置；(4) 环梁内环钢筋和环梁外环钢筋接头焊接连接或机械连接，连接处的 抗拉强度不小于环筋；(5) 环梁内环钢筋、环梁外环钢筋和环梁箍筋绑扎形成环梁钢筋笼；(6) 钢筋笼的吊装到环梁的模板内，框架梁及楼板钢筋伸入环梁钢筋笼锚固；(7) 环梁的混凝土与楼盖梁板一同浇筑，其混凝土强度等级不小于与之 相连梁板的混凝土强度等级。
8、根据权利要求7所述的圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点 的制作方法，其特征在于当环梁高度^450mm时，所述步骤(4)还包括在环 梁的两个侧面沿高度方向配置环向腰筋，腰筋直径不小于12mm，且其间距不 大于200mm。
全文摘要
本发明公开了圆钢管混凝土柱与钢筋混凝土楼盖连接的节点及制作方法。圆钢管内浇筑混凝土，至少一个抗剪环筋沿钢管圆周贴焊在钢管外侧；环梁位于圆钢管外侧，由沿环向布置的钢筋和沿径向成放射状布置的箍筋构成钢筋笼，用混凝土浇筑形成整体混凝土楼盖。制备时，施工现场或工厂加工预制环梁钢筋笼。钢筋笼吊装完后，绑扎楼盖框架梁，然后环梁与楼盖的混凝土同时浇筑，形成整体混凝土楼盖。本发明节点钢管内无穿心构件及加劲环板，钢管截面无削弱，不影响管内混凝土的浇筑，节点传力合理、受力明确、形式简单、承载力高、抗震性能好、施工方便，且比较节省，对进一步推广钢管混凝土结构在工程中的应用，具有很大的意义以及很好的工程应用前景。
文档编号E04B1/18GK101457548SQ200810220659
公开日2009年6月17日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者周栋梁, 周越洲, 方小丹, 李少云, 毅 江, 赖洪涛, 钱稼茹, 陈福熙, 宏 韦, 黄圣钧 申请人:华南理工大学