环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱‑钢梁框架节点的制作方法

本实用新型属于建筑结构技术领域，特别涉及一种圆形钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点。

背景技术：

圆钢管约束混凝土柱是在钢管内浇筑混凝土形成的一种组合结构竖向承重构件，柱的钢管在梁柱节点处断开以最大程度发挥其约束作用。实际工程中框架柱一般会受到轴力、弯矩和剪力的共同作用，因此在应用钢管约束混凝土技术时还需在柱中配置钢筋形成圆钢管约束钢筋混凝土柱。研究表明，圆钢管约束钢筋混凝土柱具有承载力高、耗能性能好、抗火能力强等优点。钢梁的抗弯性能好、质量轻、施工方便简洁，从而减小构件截面尺寸、增大结构有效使用面积、加快施工进度。圆钢管约束钢筋混凝土-钢梁框架结构可充分利用圆钢管约束钢筋混凝土柱和钢梁的优点，是一种低成本、高效率的结构形式。

节点连接与构造直接影响到建筑结构的稳定性和安全性，圆钢管约束钢筋混凝土外包柱在梁柱节点区断开，节点区域若采用传统钢筋混凝土和钢梁的连接构造，圆钢管约束钢筋混凝土柱的承载力远高于相同截面尺寸的普通钢筋混凝土柱，导致梁柱节点成为薄弱部位，不符合“强节点，弱构件”设计原则。

由此可见，提出安全可靠、整体性好、传力明确、施工方便的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点，是推广应用受力性能良好且经济优越的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架的关键问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种安全可靠、整体性好、传力明确、施工方便，在力学性能和施工等方面具有优势的环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点。

为实现本实用新型目的而采用的技术方案是这样的，一种环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点，其特征在于：包括柱圆钢管Ⅰ、柱圆钢管Ⅱ、柱纵筋、柱箍筋、钢梁、节点区上圆钢管、节点区圆钢管、节点区下圆钢管、上贯通环板、下贯通环板和混凝土。

所述柱圆钢管Ⅱ、节点区上圆钢管、上贯通环板、节点区圆钢管、下贯通环板、节点区下圆钢管和柱圆钢管Ⅰ的轴线位于同一直线上，轴线垂直基础平面。这些构件是按照上述顺序从上到下排序的。

所述的上贯通环板和所述下贯通环板均为环形板，上贯通环板和所述下贯通环板上按设计位置预留若干个柱纵筋贯穿孔。

节点区上圆钢管的下端通过角焊缝与上贯通环板上表面相连。节点区下圆钢管的上端通过角焊缝与下贯通环板下表面相连。节点区圆钢管的上下端通过角焊缝分别与上贯通环板下表面和下贯通环板上表面相连。

所述柱圆钢管Ⅱ连接于节点区上圆钢管的上端。节点区下圆钢管连接在柱圆钢管Ⅰ的上端。

所述钢梁包括四个工字型的分支梁，每个分支梁包括上翼缘板、下翼缘板和腹板。所述上翼缘板与下翼缘板相互平行。所述腹板位于上翼缘板和下翼缘板之间，其上下端分别连接上翼缘板和下翼缘板。所述腹板与上翼缘板相互垂直。

所述钢梁的四个分支梁呈十字形连接在上贯通环板、节点区圆钢管以及下贯通环板的外侧壁面上。

每一个分支梁的上翼缘板通过熔透焊缝与上贯通环板连接。每一个分支梁的下翼缘板通过熔透焊缝与下贯通环板连接。每一个分支梁的腹板通过双面角焊缝与节点区圆钢管的外壁连接。

所述柱圆钢管Ⅰ和柱圆钢管Ⅱ内还设置有若干上下贯穿二者的柱纵筋，这些柱纵筋与若干柱箍筋绑扎成筋笼状。所述柱纵筋贯穿上贯通环板和下贯通环板上预留的那些柱纵筋贯穿孔。

所述混凝土填充在柱圆钢管Ⅰ、柱圆钢管Ⅱ、节点区上圆钢管、节点区圆钢管和节点区下圆钢管所形成的竖向圆柱型空腔中。

进一步，所述上贯通环板和下贯通环板预留的柱纵筋贯穿孔直径比柱纵筋直径至少大5mm，这样方便柱纵筋穿过且可以起到浇筑孔作用。

进一步，所述上贯通环板和下贯通环板的厚度不小于上翼缘板的厚度，环面宽度不小于上翼缘板宽度的7/10。

进一步，所述节点区上圆钢管和节点区下圆钢管的垂直高度为不小于0.2倍柱直径。

进一步，所述钢梁的四块腹板的端部均设置有螺栓孔。

进一步，所述柱圆钢管Ⅰ和柱圆钢管Ⅱ分别与节点区下圆钢管(8)和节点区上圆钢管(6)留有10～20mm垂直间隙。

进一步，所述的混凝土(11)为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。

进一步，所述的节点区上圆钢管、节点区圆钢管和节点区下圆钢管的直径均与上贯通环板和下贯通环板的中线直径相同。

本实用新型提出的环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点具有下列优点：

1、贯通环板传递梁端弯矩，安全可靠、传力明确、可达到刚性节点要求，贯通环板相对外环板而言，节省用钢量；贯通环板相对内环板而言，方便混凝土浇筑。

2、节点区圆钢管直接参与节点抗剪，大大提高节点的刚度；同时，节点区圆钢管对节点核心区混凝土具有一定约束作用，有利于提高节点承载力。

3、本实用新型中的钢管约束钢筋混凝土柱力学性能良好，能充分发挥钢管和混凝土各自的力学性能优势。钢管对混凝土提供有效的侧向约束，显著提高框架柱的承载力和延性，同时钢管在柱端部断开，不直接承担竖向荷载，避免了钢管局部屈曲引起的对混凝土约束效应的降低，因此该新型节点在承载力、延性和抗震性能方面具有较大的优势。

4、本实用新型中梁柱节点构造简单、且可实现工厂化组装，节点区贯通梁在施工现场通过预留螺栓孔与钢梁相连，有利保证施工质量。

附图说明

图1为环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点的立面示意图；

图2为图1中A-A的剖视图。

图中：柱圆钢管Ⅰ1、柱圆钢管Ⅱ2、柱纵筋3、柱箍筋4、钢梁5、上翼缘板51、下翼缘板52、腹板53、螺栓孔530、节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7、节点区下圆钢管8、上贯通环板9、下贯通环板10、柱纵筋贯穿孔90、混凝土11。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不应该理解为本实用新型上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本实用新型的保护范围内。

参见图1和图2，一种环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点，包括柱圆钢管Ⅰ1、柱圆钢管Ⅱ2、柱纵筋3、柱箍筋4、钢梁5、节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7、节点区下圆钢管8、上贯通环板9、下贯通环板10和混凝土11。

所述的柱圆钢管Ⅰ1、柱圆钢管Ⅱ2、节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7、节点区下圆钢管8、上贯通环板9和下贯通环板10的轴线位于同一直线上，轴线垂直基础平面。

所述的上贯通环板9和所述下贯通环板10均为环形板，环形板厚度不小于上翼缘板51的厚度，环面宽度不小于上翼缘板51宽度的7/10，环形板上按设计位置预留柱纵筋贯穿孔90。所述的柱纵筋贯穿孔90直径比柱纵筋3直径至少大5mm，这样方便柱纵筋3穿过且可以起到浇筑孔作用。上贯通环板9和下贯通环板10传递梁端弯矩，安全可靠、传力明确、可达到刚性节点要求，贯通环板相对外环板而言，节省用钢量；贯通环板相对内环板而言，方便混凝土浇筑。

所述的节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7和节点区下圆钢管8的直径均与上贯通环板9以及下贯通环板10中线的直径相同。节点区上圆钢管6的下端通过角焊缝与上贯通环板9上表面相连。节点区下圆钢管8的上端通过角焊缝与下贯通环板10下表面相连。节点区圆钢管7的上下端通过角焊缝分别与上贯通环板下9表面和下贯通环板10上表面相连。节点区圆钢管7直接参与节点抗剪，大大提高节点的刚度；同时，节点区圆钢管7对节点核心区混凝土具有一定约束作用，有利于提高节点承载力。所述节点区上圆钢管6和节点区下圆钢管8垂直高度为不小于0.2倍柱直径。

所述钢梁5包括四个工字型的分支梁，每个分支梁包括上翼缘板51、下翼缘板52和腹板53。所述上翼缘板51与下翼缘板52相互平行。所述腹板53与上翼缘板51相互垂直。所述钢梁的四块腹板53的端部均设置有螺栓孔530,这些螺栓孔530用于连接其他钢梁。

所述钢梁的四个分支梁呈十字形连接在上贯通环板9、节点区圆钢管7以及下贯通环板10的外侧壁面上。所述上翼缘板51和下翼缘板52通过熔透焊缝分别与上贯通环板9和下贯通环板10连接。所述腹板53通过双面角焊缝与节点区圆钢管7的外壁连接。

所述柱圆钢管Ⅰ1和柱圆钢管Ⅱ2内还设置有若干柱纵筋3和若干柱箍筋4，这些柱纵筋3与柱箍筋4绑扎成筋笼状。所述柱圆钢管Ⅰ1柱圆钢管Ⅱ2别与节点区下圆钢管6和节点区上圆钢管8留有10～20mm垂直间隙,以避免柱钢管直接承担纵向力，充分利用钢管抗拉性能。所述柱纵筋3贯穿柱纵筋贯穿孔90。

所述混凝土11填充在柱圆钢管Ⅰ1、柱圆钢管Ⅱ2、节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7和节点区下圆钢管8所形成的竖向圆柱型空腔中。所述的混凝土11为普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。

本实施例的环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点现场基本加工方案如下：

1)吊装柱圆钢管Ⅰ1；

2)将已预留柱贯穿孔90的上贯通环板9和下贯通环板10通过角焊缝与节点区上圆钢管6、节点区圆钢管7以及节点区下圆钢管8相连；

3)按设计尺寸制作钢梁5，上翼缘板51和下翼缘板52通过全熔透焊缝分别与上贯通环板9和下贯通环板10侧壁相连，腹板53通过双面角焊缝和节点区圆钢管7侧壁相连；

5)柱纵筋3贯穿预留的柱贯穿孔90，并绑扎柱箍筋4形成带钢梁5的钢筋笼；

7)吊装带钢梁5的钢筋笼，按构造措施将带钢梁5的钢筋笼固定在柱圆钢管Ⅰ1内；

8)吊装柱圆钢管Ⅱ2；

9)浇筑混凝土11，形成环板贯通的圆钢管约束钢筋混凝土柱-钢梁框架节点。