钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑施工技术领域，尤其是涉及一种钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节 点结构及其施工方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济社会的迅速发展，大、中城市土地资源不断减少，中、低层建筑已经不再 满足城市的功能要求以及人们日剧增长的生活需求。因此，高层、超高层建筑在我国大、中 城市中不断兴建。我国绝大部分大、中城市都位于抗震设防区，因此如何提高高层、超高层 建筑的抗震性能，成为一个建造工程领域的热点论题。在框架结构中，柱、梁连接节点(也称 为梁柱节点）是保证梁与柱协同工作并形成结构整体的关键部件，它的受力性能直接影响 结构体系的刚度、稳定性和承载能力，梁柱节点核心区为立柱和横梁的相交区域。在地震作 用下，节点受到水平、竖向剪力和弯矩的共同作用，受力相当复杂，且节点破坏后果非常严 重，甚至直接导致整个建筑倒塌。
[0003] 钢-混组合结构具有强度高、自重轻、抗震性能好等一系列优点，现已广泛用于高 层、超高层建筑中。钢管混凝土柱-钢梁节点是高层组合结构中常见的节点形式。当前，典型 的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点形式有内隔板式节点、隔板贯通式节点和外隔板式节 点。其中，内隔板式节点需要内部施焊，焊接困难，焊接质量不易保证，而且隔板的存在也影 响节点区混凝土的浇筑质量，因此，其抗震性能往往得不到保证。隔板贯通式节点的柱钢管 需在节点处断开，其节点域构造复杂，且由于贯穿隔板的存在而影响节点区域混凝土浇筑 质量的问题仍未得到解决。外隔板式节点区域构造简单，混凝土浇筑方便，但是节点柱角附 近的钢管和隔板处应力集中现象严重，抗震性能也难以令人满意。
[0004] 因此，需要一种兼有钢构件连接方便、混凝土浇筑质量容易得到保证、且抗震性能 良好等优点的钢管混凝土柱-钢梁节点结构。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢管混凝 土柱-钢梁外隔板式节点结构，其构造简单、设计合理且施工简便、使用效果好，传力明确， 能有效缓解钢管混凝土柱-钢梁节点存在的应力集中和变形集中问题，抗震性能优良。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种钢管混凝土柱-钢梁外隔板 式节点结构，其特征在于:包括钢管混凝土柱、位于所述钢管混凝土柱外侧的钢梁和连接于 所述钢管混凝土柱与钢梁之间的梁柱连接构造，所述钢管混凝土柱与钢梁呈垂直布设；
[0007] 所述钢管混凝土柱包括矩形钢管柱、四组分别布设在矩形钢管柱的四个内侧壁上 的开孔纵肋和填充于矩形钢管柱内的核心混凝土结构，四组所述开孔纵肋均浇筑于核心混 凝土结构内，四组所述开孔纵肋中所有开孔纵肋的结构和尺寸均相同；每组所述开孔纵肋 均包括一个或多个平行布设的开孔纵肋，所述开孔纵肋沿矩形钢管柱的长度方向进行布 设;所述开孔纵肋为长条形钢肋板，所述长条形钢肋板与其所布设矩形钢管柱的内侧壁呈 垂直布设，所述长条形钢肋板的外侧壁焊接固定在矩形钢管柱的内侧壁上，所述长条形钢 肋板的中部由上至下开有多个通孔，多个所述通孔布设在同一直线上;所述矩形钢管柱、开 孔纵肋和核心混凝土结构的长度均相同，所述核心混凝土结构的顶端和四组所述开孔纵肋 的顶端均与矩形钢管柱的顶端相平齐，且核心混凝土结构的底端和四组所述开孔纵肋的底 端均与矩形钢管柱的底端相平齐；
[0008] 所述梁柱连接构造包括上部外隔板和位于所述上部外隔板正下方的下部外隔板， 所述上部外隔板与所述下部外隔板均套装在矩形钢管柱外侧，所述上部外隔板与所述下部 外隔板呈平行布设且二者均与矩形钢管柱呈垂直布设;所述上部外隔板与所述下部外隔板 均为钢板且二者均焊接固定在矩形钢管柱上，所述上部外隔板与所述下部外隔板的中部均 开有供矩形钢管柱穿过的钢管柱安装孔；
[0009] 所述钢梁的上部外端与所述上部外隔板紧固连接，且钢梁的下部外端与所述下部 外隔板紧固连接。
[0010] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:所述钢梁位于矩形钢管柱 的中部外侧，所述矩形钢管柱的长度为钢梁的梁体高度的1.5倍~2.5倍；
[0011] 所述钢梁的数量为N个，其中N为正整数且N=l、2、3或4;N个所述钢梁分别布设在 矩形钢管柱的N个侧壁外侧，每个所述钢梁均与其所布设矩形钢管柱的侧壁呈垂直布设。
[0012] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:所述开孔纵肋的厚度不大 于矩形钢管柱的壁厚，且矩形钢管柱的壁厚越大，所述开孔纵肋的厚度越大;多个所述通孔 由上至下呈均匀布设，且多个所述通孔的结构和尺寸均相同；所述通孔为圆形、椭圆形、圆 端形、方形或槽形。
[0013] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:还包括m道由上至下布设 在四组所述开孔纵肋上的箍筋，m道所述箍筋呈平行布设，m道所述箍筋均与矩形钢管柱呈 垂直布设，其中m为正整数且m2 3;m道所述箍筋均饶筑于核心混凝土结构内；
[0014]所述长条形钢肋板上所开通孔的数量为m个，m道所述箍筋分别自每个所述长条形 钢肋板上所开的m个所述通孔内穿过。
[0015] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:所述上部外隔板与所述下 部外隔板的结构和尺寸均相同且二者均包括套装在矩形钢管柱外侧的外环板和布设在所 述外环板外侧且用于连接钢梁的外侧连接板，所述外环板为矩形且其与所述外侧连接板布 设在同一平面上，所述外侧连接板的数量与钢梁的数量相同；所述外环板与所述外侧连接 板焊接固定为一体或加工制作为一体。
[0016] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:还包括焊接固定在矩形钢 管柱外侧壁中部且用于连接钢梁的腹板连接板，所述腹板连接板的数量与钢梁的数量相 同；所述腹板连接板固定于所述上部外隔板与所述下部外隔板之间；所述腹板连接板为矩 形钢板且其沿矩形钢管柱的长度方向布设，所述腹板连接板均与其所布设矩形钢管柱的外 侧壁呈垂直布设，所述腹板连接板的上下部分别焊接固定在所述上部外隔板和所述下部外 隔板上;所述钢梁的外端与腹板连接板紧固连接。
[0017] 上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是:所述钢梁为工字梁且其包 括上翼板、位于所述上翼板正下方的下翼板和连接于所述上翼板与所述下翼板之间的腹 板，所述上部外隔板与所述上翼板固定连接且二者布设于同一平面上，所述下部外隔板与 所述下翼板固定连接且二者布设于同一平面上，所述腹板连接板与所述腹板固定连接且二 者呈平行布设。
[0018]上述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构，其特征是：所述开孔纵肋的宽度 么=4山~ _|d2，其中d2为矩形钢管柱的横截面宽度，矩形钢管柱的横截面长度为d3，d 32 d2;所述通孔为圆形且其孔径cU = 0.3cU~0.7cU，相邻两个所述通孔之间的间距L2 2d4。 [0019]同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使 用效果好的钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构施工方法，其特征在于:该方法包括以下 步骤：
[0020] 步骤一、开孔纵肋与矩形钢管柱组焊:在拼接组成矩形钢管柱的四个矩形钢板的 内侧壁上分别焊接一组所述开孔纵肋，再将四个所述矩形钢板焊接成矩形钢管柱；四块所 述矩形钢板的长度均相同；
[0021] 步骤二、梁柱连接构造焊接:根据钢梁的梁体高度和其在矩形钢管柱上的连接位 置，对所述上部外隔板和所述下部外隔板在矩形钢管柱上的布设位置分别进行确定，再将 所述上部外隔板和所述下部外隔板分别焊接固定在步骤一中所述矩形钢管柱上；
[0022]步骤三、钢梁连接:将钢梁的上部外端与所述上部外隔板紧固连接，并将钢梁的下 部外端与所述下部外隔板紧固连接；
[0023]步骤四、混凝土浇筑:在矩形钢管柱）内浇筑混凝土并形成核心混凝土结构，获得 施工成型的钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构。
[0024] 上述方法，其特征是:步骤四中所述钢管混凝土柱-钢梁外隔板式节点结构还包括 m道由上至下布设在四组所述开孔纵肋上的箍筋和四个分别焊接固定在矩形钢管柱的四个 外侧壁中部的腹板连接板，四个所述腹板连接板均固定于所述上部外隔板与所述下部外隔 板之间；所述腹板连接板为矩形钢板且其沿矩形钢管柱的长度方向布设，每个所述腹板连 接板均与其