预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱装配结构及其施工方法与流程

本发明属于土木工程中预制装配式结构技术领域，具体涉及一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构及其施工方法。

背景技术：

传统现浇施工方式工业化程度低，施工条件差，费时费力，不利于节能环保，质量通病难以根除、安全事故也时有发生。采用预制装配式结构能够节能、节水、节材，大幅度减少建筑垃圾、降低噪声污染，减少劳动力用量和强度，有效改善施工环境，提高工程质量。

传统钢筋混凝土梁和钢管混凝土柱的节点多数采用钢筋环绕式连接，现场需要安装模板，钢筋绑扎并连接，工序复杂，施工困难；节点连接处截面尺寸较大。钢管混凝土柱连接节点装配中主要和钢梁连接，连接处采用端板和螺栓，与柱外部钢管连接，荷载作用下外钢管容易发生鼓曲，节点连接刚度较弱，承载力和整体性也较差。目前工程中尚缺少预制混凝土梁和钢管混凝土柱的连接结构，对于预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的连接更是缺少。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种承载力高、刚度大、抗震延性好的预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种承载力高、刚度大、抗震延性好的预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构的施工方法。

本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：

一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构，所述复合钢管混凝土柱包括内钢管、外钢管；所述内钢管与所述外钢管之间具有夹层混凝土；所述内钢管上设置内管连接板，该内管连接板上设有多个螺栓孔；所述外钢管包括上部外钢管和下部外钢管；所述上部外钢管的底部开设有孔洞，用于所述预制混凝土梁的装配；

所述预制混凝土梁包括预制钢筋混凝土、预埋梁端钢管；所述预埋梁端钢管的中心设置梁端连接板，所述预埋梁端钢管的周边设置多个纵向钢筋；所述梁端连接板上设有多个螺栓孔；所述纵向钢筋的外围设置箍筋；所述纵向钢筋在梁端竖向弯起，锚固在所述夹层混凝土中；

所述内管连接板和所述梁端连接板通过多个螺栓进行锁固连接。

进一步地，所述内钢管内具有内层混凝土。

进一步地，所述内钢管和所述外钢管均为方形钢管，所述内钢管的边与所述外钢管的边形成45度角；所述内管连接板设置于所述内钢管的角部。

进一步地，所述外钢管和所述梁端钢管均采用碳素钢、不锈钢、或耐火钢。

本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：

一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：首先在加工厂预先加工好内钢管、外钢管的上部外钢管和下部外钢管，内管连接板和梁端连接板在设计位置设置螺栓孔，将内管连接板按设计高度焊接在内钢管的角部，梁端连接板和梁端钢管预埋在预制钢筋混凝土的端部；

步骤2：安装内钢管和下部外钢管于设计位置，吊起预制混凝土梁，将梁端钢管搁置在下部外钢管上；

步骤3：将梁端连接板和内管连接板的螺栓孔对准，并用螺栓连接；

步骤4：放置上部外钢管，然后将梁端钢管、上部外钢管、下部外钢管焊接；

步骤5：填充夹层混凝土于内钢管和外钢管之间，并填满至梁端钢管内。

进一步地，所述步骤5中，还包括：填充内层混凝土于内钢管内部，从而形成实心结构。

本发明的优点在于：本发明的预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构真正实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计理念。承载力高、刚度大、抗震延性好、整体性优越、施工方便且施工质量好、对混凝土提供有效约束、梁端塑性铰外移。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

图1是本发明预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱装配结构立体示意图。

图2是本发明预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱装配结构剖面图。

图3是本发明复合钢管混凝土柱立体示意图(去除上部外钢管)。

图4是本发明的上部外钢管立体图。

图5是本发明的预制混凝土梁立体图。

图6是本发明预制混凝土梁(去除梁端钢管)的内部构造立体图。

图7是本发明预制混凝土梁和复合钢管柱连接示意图(去除上部外钢管)。

图中标号：

1—内钢管；2—外钢管；21—上部外钢管；22—下部外钢管；3—梁端钢管；4—预制钢筋混凝土；5—内管连接板；6—梁端连接板；7—纵向钢筋；8—箍筋；9—夹层混凝土；10—内层混凝土；11—螺栓孔；12—螺栓；100—复合钢管混凝土柱；300—预制混凝土梁。

【具体实施方式】

如图1至图7所示，一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构，所述复合钢管混凝土柱100包括内钢管1、外钢管2；所述内钢管1与所述外钢管2之间具有夹层混凝土9，内钢管1内部为内层混凝土10；所述预制混凝土梁300包括预制钢筋混凝土4、预埋梁端钢管3；所述预埋梁端钢管3的中心设置梁端连接板6，所述预埋梁端钢管3的周边设置多个纵向钢筋7；所述梁端连接板6上设有多个螺栓孔11；所述纵向钢筋7的外围设置箍筋8；所述纵向钢筋7在梁端竖向弯起，锚固在所述夹层混凝土10中。

所述内钢管1和所述外钢管2均为方形钢管，所述内钢管1的边与所述外钢管2的边形成45度角；所述内钢管1的角部设置内管连接板5，该内管连接板5上设有多个螺栓孔11；所述外钢管2包括上部外钢管21和下部外钢管22；所述上部外钢管21的底部开设有孔洞，用于所述预制混凝土梁300的装配。

装配时，内管连接板5和梁端连接板6通过多个螺栓12进行锁固连接。

外钢管2和梁端钢管3均采用碳素钢、不锈钢、或耐火钢。

如图1和图2所示，一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱的装配结构，该装配结构由复合钢管混凝土柱100、预制混凝土梁300连接组成。复合钢管混凝土柱100包括内钢管1、外钢管2、夹层混凝土9和内层混凝土10；预制混凝土梁300包括预制钢筋混凝土4、预埋梁端钢管3和梁端连接板6。

如图3所示，其中内钢管1采用方形截面钢管，内钢管1边与外钢管2边形成45度角，与预制混凝土梁300长度方向也形成45度角。内钢管1角部在节点高度设置内管连接板5，内管连接板5设置螺栓孔11。外钢管2采用方形截面钢管，外钢管2由上部外钢管21和下部外钢管22组成，上部外钢管21底部开设与梁端钢管3尺寸一致的孔洞，如图4所示，下部外钢管22的顶部与梁端钢管3最外底面平齐。

如图5和图6所示，预制钢筋混凝土4配置纵向钢筋7和箍筋8，纵向钢筋7在梁端竖向弯起，锚固在柱夹层混凝土9中。梁端连接板6设置螺栓孔11，预埋在预制钢筋混凝土4中，与内管连接板5采用螺栓12连接。梁端钢管3为矩形截面，预埋在预制混凝土梁300端部，与复合钢管混凝土柱100的外钢管2焊接连接。

如图7所示，在所有钢管和预制混凝土梁300连接完成后浇筑柱混凝土，夹层混凝土9填充到内钢管1和外钢管2之间，内层混凝土10填充到内钢管1内部，从而形成实心结构，浇筑的夹层混凝土9会填满梁端钢管3内。内层混凝土10也可以不填充到内钢管1内部，从而形成空心结构。

本发明中，外钢管2和梁端钢管3可采用碳素钢、不锈钢或耐火钢。

本发明中，夹层混凝土9和内层混凝土10可采用普通混凝土、高强混凝土、高性能混凝土、再生骨料混凝土或轻骨料混凝土。

本发明的预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱装配结构的施工方法，按以下步骤进行：

步骤1、首先在加工厂预先加工好内钢管1、外钢管2的上部外钢管21和下部外钢管22，内管连接板5和梁端连接板6在设计位置设置螺栓孔11，将内管连接板5按设计高度焊接在内钢管1角部，梁端连接板6和梁端钢管3预埋在预制钢筋混凝土4端部。

步骤2、安装内钢管1和下部外钢管22于设计位置，吊起预制混凝土梁300，将梁端钢管3搁置在下部外钢管22上。

步骤3、将梁端连接板6和内管连接板5的螺栓孔11对准，并用螺栓12连接。

步骤4、放置上部外钢管21，将梁端钢管3、上部外钢管21、下部外钢管22焊接。

步骤5、填充夹层混凝土9于内钢管1和外钢管2之间，并填满梁端钢管3内，填充内层混凝土10于内钢管1内部，从而形成实心结构，也可以不填充内层混凝土10，从而形成空心结构。

本发明的一种预制混凝土梁和复合钢管混凝土柱连接，内钢管1边与外钢管2边形成45度，即内钢管1边与预制混凝土梁300长度方向形成45度角，内管连接板5位于内钢管1角部，与梁端连接板6连接，节点抗弯刚度大大提高，且便于夹层混凝土9的浇筑；柱的内钢管1在节点处贯通，保证了柱的承载力和整体性；预制混凝土梁300端部预埋了梁端钢管3，梁端部混凝土受到梁端钢管3的有效约束，使得梁端塑性铰外移，提高了节点的延性和耗能能力；现场无需再绑扎钢筋，装配式连接中采用螺栓12，同时无需增加模板，施工方便快捷；内管连接板5、梁端连接板6、螺栓12的设置加强了夹层混凝土9与内钢管1的粘结，整体性好；梁纵向钢筋7在端部弯起，锚固在夹层混凝土9中，连接整体性和抗震性能好。本发明的预制混凝土梁—复合钢管混凝土柱连接真正实现了强柱弱梁、强节点弱构件的抗震设计理念。

以上所述仅为本发明的较佳实施用例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。