一种上层混凝土柱与下层钢管混凝土柱的转换节点的制作方法

本实用新型涉及一种结构柱，特别涉及结构柱中上层为混凝土柱和下层为钢管混凝土柱的转换节点。

背景技术：

在某些钢筋混凝土建筑中，底层或者下部楼层公共空间内的结构柱被设计成直径较小的钢管混凝土柱。这种设计增强了建筑的现代感，提高了公共大空间的通透性和视觉效果，但为节省造价或由于建筑外观的要求，钢管混凝土柱上部楼层的梁和柱仍旧为混凝土结构，特别是由于受力原因，上层混凝土柱的直径往往会大于下层钢管混凝土柱的直径，形成上大下小的不利情况。这种情况下，上层大直径混凝土柱与下层小直径钢管混凝土柱的转换节点必须是可靠的，同时是便于施工、质量容易控制的。

针对上述情况，目前常用的转换形式是：在下层钢管混凝土柱的柱顶焊接环形封顶板，并通过三角形加劲肋把环形封顶板与钢管柱外壁连接成为支承平台。在下层钢管柱内壁上焊接环形短钢筋，采用螺旋箍筋套住环形短钢筋并将环形短钢筋向上伸入并贯穿整个节点核心区。上部混凝土柱的竖向钢筋伸入节点核心区锚固，上部混凝土柱的箍筋在节点核心区内加密。楼面混凝土框架梁的梁端竖向加腋，竖向加腋的高度与节点核心区的高度相同，把楼面混凝土框架梁的纵向钢筋伸入节点核心区锚固。楼面框架梁之间采用水平加腋，在水平加腋环内配置U型箍筋和水平钢筋。

但是，以上所述的目前的上层大直径混凝土柱与下层小直径钢管混凝土柱的转换方式存在以下缺点：

1、构造过于复杂，施工难度大，施工质量较难控制：节点核心区内存在与下层钢管柱相连的环形短钢筋及其螺旋箍、上层混凝土的竖向钢筋及加密的箍筋、楼层混凝土框架梁的纵向钢筋、水平加腋环内的U型钢筋和水平钢筋，这么多类型的钢筋的存在造成核心区内钢筋数量过密，给钢筋的绑扎及混凝土浇筑带来困难。上层楼面混凝土框架梁在节点核心区存在竖向加腋和水平加腋，给模板的架设及混凝土的浇筑带来困难。上述由于构造复杂造成的施工困难会导致现场施工质量难以保障。

2、节点核心区与下层钢管柱连接的整体性较差，影响节点的可靠性：上层混凝土框架梁和混凝土柱都是通过节点核心区与下层钢管柱的连接把上部的荷载传递给下层钢管混凝土柱的，因此节点核心区与下层钢管柱的连接是至关重要的。目前的连接方式在此位置正好是两种材料，即钢材和混凝土材料的水平交界面，且仅通过环形封顶板及环形短钢筋完成节点核心区与下层钢管柱的连接，节点整体性较差且安全储备不足，不利于建筑结构抗震的强柱弱梁和强节点弱构件要求的落实。

3、节点外观不理想：节点核心区的高度等于上层混凝土柱竖向钢筋的锚固长度，因此节点核心区高度较高，相应的梁端的竖向加腋也会较高，如果由于净高的原因导致吊顶高度不够，会造成节点区结构构件突出吊顶的情况，会影响节点区域的外观和建筑净高。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的问题是提供一种构造简单、可靠性好、整体稳定性强、美观度高的上层混凝土柱与下层钢管混凝土柱的转换节点，为此，本实用新型采用以下技术方案：

所述节点为上层混凝土柱及下层钢管混凝土柱的连接点，所述节点区域为水平方向的混凝土梁，该混凝土梁为楼面梁，所述下层钢管混凝土柱环绕连接有混凝土环梁；

所述钢管柱向上伸入混凝土柱内，所述混凝土柱环绕连接有混凝土环梁，所述混凝土柱内的竖向钢筋锚入混凝土环梁内；

所述钢管柱外壁焊接有环形牛腿，所述环形牛腿包括上环板、下环板及上环板下环板之间的加强肋板。

在采用以上技术方案的基础上，本实用新型还可以采用以下进一步方案：所述上环板、下环板及加强肋板为钢板制成，其钢板厚度不小于钢管柱的壁厚。

所述环形牛腿为环设在钢管柱外周，其直径不大于上层混凝土柱的直径。

所述环形牛腿下环板的标高与混凝土梁的梁底标高相同，环形牛腿上端钢管柱的长度H取上层层高的三分之一，且不小于1米。

混凝土环梁内设置有上环箍、外环箍、环梁纵筋及拉筋，所述上环箍位于环形牛腿上方且贯穿整个混凝土环梁的宽度方向，外环箍位于环形牛腿外侧且贯穿整个混凝土环梁的高度方向，环梁纵筋围绕钢管柱形成圆箍。

所述上层的混凝土柱中的上层柱竖向钢筋伸入混凝土环梁，所述上层柱竖向钢筋的焊接段与钢管柱外币焊接固定，所述焊接段的位置在混凝土环梁内。

所述混凝土梁内设置包括混凝土梁纵向面筋、混凝土梁纵向底筋、混凝土梁腰筋和混凝土梁箍筋，所述混凝土梁纵向面筋位于混凝土梁的上部的纵向筋，所述混凝土纵向面筋包括外侧的贯穿节点区第一纵向面筋及中部的末端锚固在混凝土环梁内的第二纵向面筋，所述混凝土梁腰筋位于混凝土纵梁的中部，所述混凝土梁底筋位于混凝土梁底部，所述混凝土梁腰筋和所述混凝土梁底筋末端均伸入锚固在混凝土环梁内。

由于采用了本实用新型的技术方案，本实用新型提出的环形牛腿结构简化了转换结构的构造，降低施工难度，使得施工质量容易控制。取消了以往技术手段中的加密箍筋、U型钢筋、水平钢筋等，大幅减少了节点核心区内的钢筋数量和钢筋类型，便于钢筋的绑扎和混凝土的浇筑。同时，本实用新型将下层钢管柱直接向上延伸至上层混凝土柱内，并把上层混凝土竖向钢筋在节点核心区内直接与钢管柱焊接，通过混凝土环梁对节点区的包裹增强了节点整体性，提高了转换节点的安全储备，体现了建筑结构抗震设计中强柱弱梁和强节点弱构件要求，且外观效果好。

附图说明

图1为本实用新型所述上层混凝土柱与下层钢管混凝土柱的转换节点的示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型所述环形牛腿及钢管柱的示意图。

图4为图3的1-1剖视图。

图5为本实用新型所述转换节点区绑扎的环梁钢筋并将上层柱竖向钢筋与钢管柱在焊接段的焊接示意图。

图6为图5的2-2剖视图。

图7为本实用新型所述混凝土梁内纵向钢筋锚入混凝土环梁的示意图。

图8为图7的3-3剖视图。

图9位本实用新型所述浇筑钢管混凝土柱和混凝土环梁、和混凝土梁的混凝土的示意图。

图10为图9的4-4剖视图。

图11为本实用新型所述的上层混凝土柱在浇筑后的示意图。

图中，1：混凝土柱，2：钢管混凝土柱，3：混凝土梁，4：钢管柱，5：混凝土环梁，6：混凝土梁纵向面筋，7：混凝土梁纵向底筋，8：混凝土梁腰筋，9：环形牛腿，10：上环板，11：下环板，12：加强肋板，13：上环箍，14：外环箍，15：环梁纵筋，16：拉筋，17：上层柱竖向钢筋，18：焊接段，19：混凝土梁箍筋，20：第一纵向面筋，21：第二纵向面筋。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步阐述。

实施例一：

如图1、图2所示，所述节点为上层混凝土柱1及下层钢管混凝土柱2的连接处，该节点区域位于建筑中上下两层不同形式结构柱的转换位置。

它包括：

下层钢管混凝土柱2、上层混凝土柱1、混凝土梁3，上层混凝土柱1直径大于钢管混凝土柱2，楼面梁为混凝土梁3；

混凝土环梁5包裹整个节点核心区，楼面的混凝土梁3与混凝土环梁5连接，并且把混凝土梁3的纵向钢筋锚入混凝土环梁5内；

如图3所示，环形牛腿9，所述环形牛腿9包括上环板10、下环板11、加强肋板12，焊接于钢管柱4外壁，承担大直径上层混凝土柱1传递下来的部分竖向力；环形牛腿9的钢板厚度与钢管柱4的壁厚相同，高度B根据上层混凝土柱1与下层钢管混凝土柱2的面积差产生的竖向力承载力差值计算获得。环形牛腿的直径D与上层混凝土柱1的直径相同；

混凝土环梁5内的钢筋，包括上环箍13、外环箍14、环梁纵筋15、拉筋16等。上环箍13位于环形牛腿9上方且贯穿整个混凝土环梁5的宽度方向，外环箍位于环形牛腿9外侧且贯穿整个混凝土环梁5的高度方向，环梁纵筋15围绕钢管柱4形成圆箍；

上层柱竖向钢筋17，伸入混凝土环梁5，并在焊接段与钢管柱4外壁焊接,图1中附图标记18为焊接区；

混凝土梁3内的钢筋，由混凝土梁纵向面筋6、混凝土梁纵向底筋7、混凝土梁腰筋8和混凝土梁箍筋19组成，所述混凝土梁纵向面筋6位于混凝土梁的上部，所述混凝土纵向面筋6包括外侧的贯穿节点区第一纵向面筋20及中部的末端锚固在混凝土环梁内的第二纵向面筋21，所述混凝土梁腰筋8位于混凝土纵梁的中部，所述混凝土梁底筋7位于混凝土梁3底部，所述混凝土梁腰筋8和所述混凝土梁底筋7末端均伸入锚固在混凝土环梁5内。

该结构柱简化了转换结构的构造，降低施工难度，使得施工质量容易控制：取消了节点核心区与下层钢管混凝土柱相连的芯柱钢筋及上层柱的加密箍筋，取消了水平加腋环内的U型钢筋和水平钢筋，同时把大部分楼层混凝土梁的纵向钢筋锚固在核心区外的混凝土环梁内，减少了节点核心区内钢筋数量和钢筋类型，便于钢筋的绑扎及混凝土的浇筑。把竖向钢筋的焊接工作从钢管内壁进行改为在钢管外壁完成，扩大了焊接工作面，降低了焊接难度。

楼面混凝土框架梁在节点核心区不需要竖向加腋，模板的架设相对简单。上述措施简化了该转换结构的构造，降低了施工难度，施工质量容易得到保障。

并且，本实用新型所述的结构柱转换节点增强了节点区域的整体性，使这种转换节点的可靠性有了保障：通过把下层钢管柱4直接向上延伸至上层混凝土柱1内，并把上层柱竖向钢筋17在节点核心区内直接与钢管柱4焊接，避免了在受力关键的柱头位置产生两种材料的水平交界面。通过混凝土环梁5对节点区的包裹增强了节点整体性，提高了转换节点的安全储备，体现了建筑结构抗震设计中强柱弱梁和强节点弱构件的要求。

更进一步的，本实用新型所提出的结构柱的转换节点的外观效果好：由于上层柱竖向钢筋17直接与钢管柱4焊接，节点核心区的高度不在取决于上层柱竖向钢筋17的锚固长度，而是和普通的钢筋混凝土结构一样，核心区的高度由梁高决定，因此节点核心区及混凝土环梁的高度与梁高基本相同，不会发生节点区结构构件突出吊顶的情况，不会影响节点区域的建筑净高。

实施例二：

如图3-图11所示，上层大直径混凝土柱与下层小直径钢管混凝土柱的节点的转换方法，该方法包括以下步骤：

1如图3，4所示，在钢管柱上部焊接环形牛腿。环形牛腿9由上环板10、下环板11、加强肋板12组成。环形牛腿9的钢板厚度与钢管柱4的壁厚相同，环形牛腿9的高度B根据上层混凝土柱1与下层钢管混凝土柱2的面积差产生的竖向力承载力差值计算获得。环形牛腿9的直径D与上层混凝土柱1的直径相同。环形牛腿9下环板11的标高与混凝土梁3的梁底标高相同，环形牛腿9上端钢管柱4的长度H取上层层高的三分之一，且不小于1米。

2如图5，6所示，在钢管柱4节点区绑扎环梁钢筋并将上层柱竖向钢筋17与钢管柱4外壁在焊接段18焊接。环梁钢筋包括环梁纵筋15和环梁箍筋两种，其中环梁纵筋17围绕钢管柱4形成圆箍；环梁箍筋包括上环箍13和外环箍14以及拉筋16，上环箍13位于环形牛腿9上方且贯穿整个混凝土环梁5的宽度方向，外环箍14位于环形牛腿外侧且贯穿整个混凝土环梁的高度方向。上层柱竖向钢筋17在节点区域弯折并在焊接段18与钢管柱4外壁焊接。

3如图7，8所示，架设混凝土梁钢筋。混凝土梁钢筋分混凝土梁纵向面筋6、混凝土梁腰筋8、混凝土梁底筋7、混凝土梁箍筋19，其中混凝土梁纵向面筋6贯穿节点区，混凝土梁纵向面筋6弯折锚固在混凝土环梁5内，混凝土梁腰筋8和混凝土梁底筋7均锚固在混凝土环梁5内。

4如图9，10所示，浇筑钢管柱4内的混凝土，浇筑混凝土环梁5和混凝土梁3的混凝土，位于楼层上部的上层柱竖向钢筋17及钢管柱4外露。按照普通钢筋混凝土结构的施工方法，完成上部楼层柱的混凝土浇筑。

需要指出的是，本实用新型所述的具体实施例只是为了描述的需要，并不是对本实用新型权利要求保护范围进行限定。本技术领域内的普通技术人员对本实用新型进行的修改、改进及等同替换，都属于本实用新型的权利要求保护范围。