本发明涉及建筑结构领域，尤其涉及一种钢管混凝土柱—钢板混凝土环梁节点及其施工方法。
背景技术：
钢管混凝土构件是国际公认的结构效率更高、跨越能力更强的结构承载单元，符合当前绿色节能的产业发展方向。钢管混凝土柱—钢筋混凝土框架梁连接技术则是保证钢管混凝土框架结构整体牢固性、抗震性能以及施工效率等的关键技术之一。但钢管混凝土柱—混凝土环梁连接节点自身或应用到工程实际中仍存在可以改进的技术问题。钢管混凝土柱—混凝土环梁连接节点虽然抗弯、抗剪承载力高、抗震性能好，但受制于框架梁伸入环梁内的受力钢筋的锚固长度不小于抗震锚固长度(lae)的构造要求，环梁截面宽度通常较大。宽厚的混凝土环梁影响了建筑空间的使用，在框架结构的边节点、局部门窗洞口位置使用时有局限，制作、施工、安装也相应增大难度，而且直接增加了节点的造价。此外，通常混凝土环梁设计为以钢管混凝土柱为中心对称的形式，但对于连接在混凝土环梁上的框架梁偏重于一侧(如转角柱、边柱)的大偏心节点，中心对称的混凝土环梁应用上存在局限，受力不很合理，而无梁的另一侧又过于浪费。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种钢管混凝土柱—钢板环混凝土环梁节点。该环梁节点通过增加钢板结构，保障连接节点的抗震性能，可显著减小钢板混凝土环梁的截面宽度。
本发明的另一目的是提供一种钢管混凝土柱—钢板混凝土环梁节点的施工方法。该施工方法简单，可减少节点的现场作业量、提高工业化施工程度。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢管混凝土柱—钢板混凝土环梁节点，包括：钢管混凝土柱、钢板混凝土环梁和钢筋混凝土框架梁；钢板混凝土环梁包括：钢板、钢筋笼和混凝土；钢板为│型，在钢板中部开设有混凝土透浆孔；钢板与钢筋笼均为环状，环状的钢板与钢筋笼同轴设置；钢板混凝土环梁套装固定在钢管混凝土柱的外侧壁上；钢筋混凝土框架梁的一端伸入钢板混凝土环梁内，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋与钢板连接。采用这种结构后，在钢筋笼的内部设置钢板，钢筋混凝土框架梁受力钢筋与钢板连接，可在保障连接节点抗震性能和承载力的同时极大地优化节点空间，减小钢板混凝土环梁的截面宽度。
优选地，钢板混凝土环梁为中心对称环状，钢筋混凝土框架梁沿钢板混凝土环梁的周向设置。采用这种结构后，中心对称环状的钢板混凝土环梁结构对称、受力均匀、安全可靠。
优选地，钢板混凝土环梁为偏心环状，钢筋混凝土框架梁沿钢板混凝土环梁的偏心一侧设置。采用这种结构后，对于连接在钢板混凝土环梁上的钢筋混凝土框架梁偏重于一侧的大偏心节点更适用，受力合理。
优选地，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋穿过钢板并与钢板连接，受力钢筋穿过钢板的一端设有外螺纹，外螺纹外侧套有螺帽。采用这种结构后，利用螺帽将受力钢筋与和钢板锚固连接，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋能有可靠抗震锚固、安全可靠、连接方式简便。
优选地，钢筋笼包括若干环向钢筋和若干径向箍筋，环向钢筋包括同轴设置的内排环向钢筋和外排环向钢筋，位于同一水平面上的内排环向钢筋和外排环向钢筋为一组环向钢筋，沿环向钢筋的轴向至少分布有两组环向钢筋；若干径向箍筋呈放射状箍套在环向钢筋的外侧。采用这种结构后，能有效地提高钢板混凝土环梁的抗弯、抗剪和抗震能力。
优选地，在钢管混凝土柱的外侧壁上钢板混凝土环梁截面高度内至少设有一道抗剪环筋，抗剪环筋贴焊在钢管混凝土柱的外侧壁上；当钢板混凝土环梁高度大于450mm时，在钢筋笼内排和外排设置1道环向腰筋，环向腰筋的直径大于或等于12mm。采用这种结构后，能有效抑制钢板混凝土环梁与钢管混凝土柱外壁之间的粘结滑移。
优选地，钢板与外排环向钢筋的间距大于或等于25mm。采用这种结构后，确保环梁节点具有最低的抗震性能要求。
优选地，钢板混凝土环梁的高度大于钢筋混凝土框架梁的高度，钢板混凝土环梁的宽度大于或等于150mm。采用这种结构后，便于钢板混凝土环梁可靠地传递钢筋混凝土框架梁的梁端内力，确保环梁节点具有最低的抗震性能要求。
一种钢管混凝土柱钢板混凝土环梁节点的施工方法，包括以下步骤：
s1：确定钢板混凝土环梁的截面尺寸，钢板尺寸，环向钢筋与径向箍筋的直径、数量、间距，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋端部攻丝得到外螺纹；s2：加工钢板呈环形，在钢板上对应钢筋混凝土框架梁的受力钢筋伸入处预先开孔，在钢板中部开设混凝土透浆孔；s3：制作钢板—钢筋笼；s4：在钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，将抗剪环筋贴焊在钢管混凝土柱的外壁上；s5：现场制作钢板混凝土环梁的模板、钢筋混凝土框架梁的模板，将步骤s3制作的钢板—钢筋笼吊装到钢板混凝土环梁的模板内定位固定；s6：将钢筋混凝土框架梁的受力钢筋伸入钢筋笼，穿过钢板上预设的开孔，用螺帽配合受力钢筋的外螺纹旋紧，将受力钢筋锚固在钢板上；s7：向钢板混凝土环梁的模板和钢筋混凝土框架梁的模板内浇筑混凝土，形成整体刚性环梁节点。
优选地，步骤s6中，受力钢筋端部攻丝的外螺纹长度至少为50mm。采用这种结构后，能够保证受力钢筋的可靠锚固，满足抗震性能要求。
本发明的原理是：在常规的钢筋混凝土环梁内增设钢板得到钢板混凝土环梁，钢板的形状与钢板混凝土环梁的形状相似。钢筋混凝土框架梁与钢板混凝土环梁连接时，将钢筋混凝土框架梁的受力钢筋穿过钢板混凝土环梁的钢板，并在受力钢筋穿过钢板的部分攻丝外螺纹，使用螺帽与外螺纹连接实现受力钢筋与钢板的抗震锚固连接，解决钢筋混凝土框架梁伸入钢板混凝土环梁的受力钢筋的锚固长度不小于抗震锚固长度(lae)的构造要求。以减少钢板混凝土环梁的截面宽度。
总的说来，本发明具有如下优点：
1.保留了现有钢管混凝土柱—混凝土环梁节点的简捷构造、力学性能、施工工艺和造价低廉的优势，钢管内无穿心构件及加劲环板、钢管柱截面不削弱、钢板混凝土环梁能合理可靠地传递梁端弯矩与剪力、承载力安全储备高，抗震性能好、能充分保障“强节点弱构件”抗震设计原则。
2.节点构造简单、布置灵活、受力明确，采用钢板锚固钢筋混凝土框架梁的受力钢筋，成功解决了钢板混凝土环梁内受力钢筋最小抗震锚固长度的构造约束，可显著减小钢板混凝土环梁的截面宽度。
3.对连接在钢板混凝土环梁上的钢筋混凝土框架梁端偏重于柱边一侧的转角柱、边柱等大偏心受力节点以及受建筑门窗洞口制约的节点，运用偏心的钢板混凝土环梁形式(如椭圆形环梁)，受力更加安全合理，空间适应性更高。
4.钢板混凝土环梁内设置钢板，可减少环向钢筋和径向数量，降低钢筋笼制作的难度。
5.钢板混凝土环梁的截面宽度显著减小，既提高了节点的空间适应性，又降低了环梁节点的制作、施工、安装难度，还节省了造价。
6.钢板—钢筋笼可在工厂预先规模化制作完成，可针对不同梁柱截面生产出统一标准、生产精度高、质量容易控制、节省资源；运输至工地现场吊装，可减少节点的现场作业量、提高工业化施工程度。
附图说明
图1是钢板混凝土环梁为中心对称环状的俯视图。
图2是钢板混凝土环梁为偏心环状的俯视图。
图3是图1的正视图。
图4是图2的正视图。
图5是图1的a-a剖面结构示意图。
图6是图3的b-b剖面结构示意图。
图7是图4的c-c剖面结构示意图。
图8是带混凝土透浆孔的钢板伸展示意图。
图中的标号和对应的零部件名称为：1为钢管混凝土柱，2为钢板混凝土环梁，3为钢筋混凝土框架梁，4为抗剪环筋，5为内排环向钢筋，6为外排环向钢筋，7为径向箍筋，8为钢板，9为螺帽，10为钢筋混凝土框架梁的箍筋，11为受力钢筋，12为混凝土透浆孔。图中，b为钢板混凝土环梁的宽，b1为下部的抗剪环筋至钢板混凝土环梁底面的距离，b2为上部的抗剪环筋至钢板混凝土环梁底面的距离，b3为钢板混凝土环梁与钢筋混凝土框架梁的高度差，h为钢板混凝土环梁的高。
具体实施方式
下面结合附图来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种钢管混凝土柱钢板混凝土环梁节点，包括：钢管混凝土柱、中心对称环状的钢板混凝土环梁、钢筋混凝土框架梁和抗剪环筋；钢板混凝土环梁包括：│型钢板、钢筋笼和混凝土；钢板上预设有供钢筋混凝土框架梁受力钢筋穿过的孔以及方便钢板两侧混凝土流动的混凝土透浆孔。如图5、图6所示，抗剪环筋贴焊在钢管混凝土柱的外侧壁上钢板混凝土环梁高度内的上部和下部。采用抗剪环筋抑制钢板混凝土环梁与钢管混凝土柱外壁之间的粘结滑移。钢板与钢筋笼均为中心对称的环状，环状的钢板与钢筋笼同轴设置。在钢筋笼的内部设置钢板，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋与钢板连接，满足连接节点的抗震要求，可极大地优化节点空间，减小钢板混凝土环梁的截面宽度。
钢板混凝土环梁套装固定在钢管混凝土柱的外侧壁；钢筋混凝土框架梁的受力钢筋穿过钢板并与钢板连接，且位于钢板混凝土环梁的外侧。钢筋混凝土框架梁的受力钢筋穿过钢板并与钢板连接，受力钢筋穿过钢板的一端设有外螺纹，外螺纹外侧套有螺帽。利用螺帽将受力钢筋与和钢板锚固连接，保障受力钢筋的抗震锚固要求，连接方式简便、安全可靠。
钢筋笼包括若干环向钢筋和若干径向箍筋，环向钢筋包括同轴设置的内排环向钢筋和外排环向钢筋，位于同一水平面上的内排环向钢筋和外排环向钢筋为一组环向钢筋，沿环向钢筋的轴向至少分布有两组环向钢筋；若干径向箍筋呈放射状箍套在环向钢筋的外侧。本实施例中，沿环向钢筋的轴向设有两组环向钢筋。钢板与各组环向钢筋中最外侧的环向钢筋的间距取30mm。钢板混凝土环梁的高度大于钢筋混凝土框架梁的高度，本实施例中钢板混凝土环梁的高度取500mm，钢筋混凝土框架梁的高度取450mm，环向腰筋直径取14mm。钢板混凝土环梁的宽度不小于150mm，本实施例中取200mm，便于钢板混凝土环梁可靠地传递钢筋混凝土框架梁的梁端内力，确保环梁节点具有最低的抗震性能要求。
一种钢管混凝土柱钢板混凝土环梁节点的施工方法，包括以下步骤：
s1：根据节点受力计算确定钢板混凝土环梁的截面尺寸，钢板尺寸，环向钢筋与径向箍筋的直径、数量、间距，钢筋混凝土框架梁的受力钢筋端部攻丝得到外螺纹。受力钢筋端部攻丝的外螺纹长度至少为50mm。
s2：加工钢板呈环形，在钢板上对应钢筋混凝土框架梁的受力钢筋伸入处预先开孔，在钢板中部开设混凝土透浆孔。
s3：制作钢板—钢筋笼。
s4：在钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，将抗剪环筋贴焊在钢管混凝土柱的外壁上。
s5：现场制作钢板混凝土环梁的模板、钢筋混凝土框架梁的模板，将步骤s3制作的钢板—钢筋笼吊装到钢板混凝土环梁的模板内定位固定。
s6：将钢筋混凝土框架梁的受力钢筋伸入钢筋笼，穿过钢板上预设的开孔，用螺帽配合受力钢筋的外螺纹旋紧，将受力钢筋锚固在钢板上。
s7：向钢板混凝土环梁的模板和钢筋混凝土框架梁的模板内浇筑混凝土，形成整体刚性环梁节点。
实施例二
钢板混凝土环梁为偏心环状，钢板与钢筋笼均为偏心环状。预制钢板—钢筋笼。偏心环状的钢板混凝土环梁对于连接在钢板混凝土环梁上的框架梁偏重于一侧的大偏心节点更适用，受力合理。
本实施例中未提及部分同实施例一，此处不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。