外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点及施工方法与流程

本发明涉及钢管再生混凝土柱节点连接创新利用技术领域，具体涉及一种外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点及施工方法。

背景技术：

节能环保是建筑结构发展的一种趋势，再生混凝土是将废弃混凝土进行重加工后的一种绿色建材，具有资源循环利用的绿色环保优势，但相对而言本身有着材料上的缺陷。钢管约束再生混凝土不仅拥有组合结构良好的力学性能，弥补了再生混凝土材料性能上的不足，也充分发挥了资源循环利用的优势。

钢管混凝土自问世以来以其优越的力学性能愈来愈广泛地应用在工程建设中，如高层及超高层建筑、重型工业厂房、大跨度桥梁等等。在钢管中浇筑再生混凝土，使再生混凝受到外围钢管的保护和约束，从而形成了钢管再生混合结构。钢管再生混合结构在获得与钢管混凝土结构相似的良好力学性能的同时，又达到了实现废弃混凝土的可再生利用的目的。

钢管再生混凝土构件在结构中一般作为承受竖向荷载为主的柱构件，在结构中的受力特性必将受到其他周围构件以及整体结构体系的影响，其力学性能和工作机理与单个构件有一定的区别，节点在整个结构体系中起着至关重要的枢纽作用。目前，关于普通钢管混凝土梁柱节点的研究已取得了大量的成果，但节点形式仍偏少，定量研究和分析尚不充分，规范建议的节点形式在性能、施工和造价方面仍难以实现协调，当然更不能简单移植到钢管再生混凝土结构中。

技术实现要素：

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点及施工方法，所述节点具有传力合理、经济可靠、构造简单、施工方便等特点，并且在外形上与普通钢筋混凝土结构的梁柱节点相似，能很好地满足建筑使用功能及装潢的外观设计要求，同时可利用废弃混凝土达到“环保、节能、减排”的目的。

本发明的目的通过下述方案实现：

外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点，包括钢管再生混凝土柱、钢梁、内置钢管、外套夹管和角钢，钢管再生混凝土柱包括外包钢管及其内填充的再生混凝土，钢管再生混凝土柱与钢梁通过角钢紧固连接，二者交汇处形成节点域，内置钢管位于节点域处的外包钢管内，外套夹管环绕紧箍住节点域处的外包钢管同时与钢梁的腹板紧固连接。

优选地，内置钢管从节点域的上边缘和下边缘起分别向上、向下延伸一定长度，内置钢管的延伸部位与外包钢管、角钢紧固连接。

优选地，所述外套夹管具有一个环形部位，环形部位的两端为连接平板，环形部位紧箍在节点域处外包钢管外，连接平板与钢梁腹板通过高强螺栓连接。

优选地，所述连接节点具有两个钢梁和两个外套夹管两个钢梁相对的设置在钢管再生混凝土柱上，两个外套夹管相对的紧箍在外包钢管外，相对的连接平板与钢梁腹板紧固连接。

优选地，外套夹管环形部位的内周长小于等于外包钢管的外周长。

优选地，外套夹管、角钢和钢梁的形状与外包钢管的形状相匹配。如所述外包钢管为多边形钢管，所述外套夹管的开口部位为多边形。又如所述外包钢管为圆形或椭圆形钢管，所述外套夹管的开口部位为弧形。

优选地，外包钢管和内置钢管均为抗拉强度标准值超过200N/mm²的无缝钢管或焊接钢管。

优选地，所述紧固连接采用高强螺栓连接。

所述外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位内置钢管，使其位于节点域处的外包钢管内；

S2、定位外套夹管，使其紧箍于节点域处的外包钢管外；

S3、将外套夹管的连接平板与钢梁腹板紧固连接；

S4、将角钢与内置钢管、外包钢管紧固连接，并将角钢和钢梁上下翼缘紧固连接；

S5、在外包钢管内浇筑再生混凝土。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本连接节点是半刚性连接，在强震作用下允许节点发生一定范围内的转角变形，以消耗更多能量，保护节点及建筑物。钢管再生混凝土柱内以及节点域内无穿心部件，方便于浇筑再生混凝土。钢管柱内浇筑再生混凝土，有利于节能环保和资源的可持续利用。

(2)外套夹管和内置钢管加强了对钢管及核心再生混凝土的约束作用，提高了节点的受力以及抗震性能，解决了高强螺栓在节点区不易施工和以往单边螺栓连接节点钢管柱壁由于缺乏保护易发生外凸变形的难题。

(3)经济可靠、制作简单、施工方便。现场无需进行焊接，节点全部采用高强螺栓连接，施工更为方便，同时消除了焊缝在地震作用下发生脆性破坏的可能性。

(4)在外形上与普通钢筋混凝土结构的梁柱节点相似，没有肋板设计，空间利用率大，外形设计更为合理，能很好地满足建筑使用功能及装潢的外观设计要求，便于推广。

附图说明

图1为实施例1的连接节点立体示意图。

图2为图1的纵向剖视图。

图3为图1的俯视图。

图4为实施例2的连接节点纵向剖视图。

图5为实施例2的连接节点俯视图。

附图标记为：

钢管再生混凝土柱1，钢梁2，内置钢管3，外套夹管4，角钢5，外包钢管11，再生混凝土12，上翼缘21，下翼缘22，钢梁腹板23，环形部位41，连接平板42，高强螺栓6。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，下面结合附图和具体实施方式做进一步说明。

实施例1

如图1-3所示，外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点，包括钢管再生混凝土柱1、一个钢梁2、内置钢管3、一个外套夹管4和角钢5。钢管再生混凝土柱包含外包钢管11和再生混凝土12，再生混凝土12填充在外包钢管11内。钢管再生混凝土柱1与钢梁2二者交汇处形成节点域，内置钢管3位于节点域处的外包钢管11内。内置钢管3从节点域的上边缘和下边缘起分别向上、向下延伸一定长度，延伸部位与外包钢管11、角钢5紧固连接。

钢管再生混凝土柱1与钢梁2通过角钢5紧固连接，钢梁的上翼缘21和下翼缘22分别通过高强螺栓6与角钢的水平板紧固连接，角钢的竖直板通过高强螺栓6与外包钢管11和内置钢管3紧固连接。

所述外套夹管4具有一个环形部位41，环形部位41为具有开口的圆环，开口的两端为连接平板42，环形部位41紧箍在节点域处外包钢管11外，连接平板42与钢梁腹板23通过高强螺栓6连接，环形部位41的内周长等于外包钢管11的外周长。环形部位41的开口尺寸等于钢梁腹板23的厚度，环形部位41的高度等于钢梁腹板23的高度。

本实施例中，外包钢管11为圆形钢管，外径为500mm，壁厚为8mm。再生混凝土为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁等结构所产生的废弃混凝土经过重新加工而成，强度等级为C35。内置钢管3也为圆形钢管，且从节点域的上边缘和下边缘起分别向上、向下延伸300mm，内置钢管3在延伸部位与顶部角钢和底部角钢通过高强螺栓6连接。角钢5的竖直板边长为150mm，水平板边长250mm，角钢由钢板弯制而成，不能用两块钢板焊接。外包钢管、内置钢管和钢梁等钢材均采用Q235B钢材，外包钢管和内置钢管均为抗拉强度标准值超过200N/mm²的无缝钢管或焊接钢管。高强螺栓等级8.8S，直径M16。

所述外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位内置钢管，使其位于节点域处的外包钢管内；

S2、定位外套夹管，使其紧箍于节点域处的外包钢管外；

S3、将外套夹管的连接平板与钢梁腹板紧固连接；

S4、将角钢与内置钢管、外包钢管紧固连接，并将角钢和钢梁上下翼缘紧固连接；

S5、在外包钢管内浇筑再生混凝土。

实施例2

如图4-5所示，外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点，包括钢管再生混凝土柱1、两个钢梁2、内置钢管3、两个外套夹管4和角钢5。钢管再生混凝土柱包含外包钢管11和再生混凝土12，再生混凝土12填充在外包钢管11内。两个钢梁2相对的设置在钢管再生混凝土柱1上，钢管再生混凝土柱1与钢梁2二者交汇处形成节点域，内置钢管3位于节点域处的外包钢管11内。内置钢管3从节点域的上边缘和下边缘起分别向上、向下延伸一定长度，延伸部位与外包钢管11、角钢5紧固连接。

钢管再生混凝土柱1与钢梁2通过角钢5紧固连接，钢梁的上翼缘21和下翼缘22分别通过高强螺栓6与角钢的水平板紧固连接，角钢的竖直板通过高强螺栓6与外包钢管11和内置钢管3紧固连接。

所述外套夹管4具有一个环形部位41，环形部位41的两端为连接平板42。两个外套夹管的环形部位41相对的紧箍在外包钢管11外，相对的连接平板42与钢梁腹板23通过高强螺栓6连接。环形部位41的内周长小于外包钢管11的外周长，环形部位41的高度等于钢梁腹板23的高度。

本实施例中，外包钢管11为圆形钢管，外径为500mm，壁厚为8mm。再生混凝土为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁等结构所产生的废弃混凝土经过重新加工而成，强度等级为C35。内置钢管3也为圆形钢管，且从节点域的上边缘和下边缘起分别向上、向下延伸300mm，内置钢管3在延伸部位与顶部角钢和底部角钢通过高强螺栓6连接。角钢5的竖直板边长为150mm，水平板边长250mm，角钢由钢板弯制而成，不能用两块钢板焊接。外包钢管、内置钢管和钢梁等钢材均采用Q235B钢材，外包钢管和内置钢管均为抗拉强度标准值超过200N/mm²的无缝钢管或焊接钢管。高强螺栓等级8.8S，直径M16。

所述外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位内置钢管，使其位于节点域处的外包钢管内；

S2、定位外套夹管，使其紧箍于节点域处的外包钢管外；

S3、将外套夹管的连接平板与钢梁腹板紧固连接；

S4、将角钢与内置钢管、外包钢管紧固连接，并将角钢和钢梁上下翼缘紧固连接；

S5、在外包钢管内浇筑再生混凝土。

实施例3

本实施例的外套夹管式钢管再生混凝土柱与钢梁连接节点及施工方法，其与实施例1基本相同，不同之处在于，所述外包钢管、内置钢管均为方形钢管，外套夹管的环形部位也为带有开口的四边形，与外包钢管的大小形状匹配。此外，角钢和钢梁端部的形状也与外包钢管的大小形状相匹配。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。