一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点的制作方法

本发明属于土木工程中的结构工程领域，具体地讲涉及一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点。

背景技术：

钢管混凝土柱是钢管和内填混凝土组合而成的构件，钢管内部混凝土受到钢管的约束作用，提高了其承载能力，混凝土的存在也制约了钢管的向内屈曲破坏，该结构在高层建筑中得到了广泛的应用。钢管混凝土叠合组合柱是在钢管混凝土柱基础是发展起来，在钢管混凝土外部设置钢筋，浇筑混凝土而成的新型组合构件，其不仅具有钢管混凝土柱的优点，同时钢管外部的混凝土可以延缓火灾下钢管温度的升高，提高了柱的耐火性能。

目前的钢管混凝土叠合组合柱主要是现浇的，不是预制构件，然而随着土木工程技术的逐渐发展，预制构件由于其构件加工质量容易得到保证，施工速度快，构件之间连接方便，逐渐得到人们的关注。预制带钢接头的混凝土梁和预制式钢管混凝土柱方便制作的同时可以减少制模量、现场装配方便且性能可靠。

预制构件连接中最为重要的就是节点，因为在地震作用下，节点的破坏可能导致整个结构的连续倒塌。如果地震作用下结构连接节点先于构件破坏，则会导致结构整体抗震性能下降。此外，预制构件正广泛应用于高层、大跨结构中，高层、大跨结构消防难度大，对耐火性能提出了更高的要求。因此，提出更合理的预制构件和节点连接方式，提高预制构件提高抗震性能、耐火可靠性成为现代建筑发展的新需求。

技术实现要素：

根据现有技术中存在的问题，本发明提供了一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点，其使得构件之间的连接方便快速、紧固可靠，减少了现场制模、安装和焊接的工作量。

本发明采用以下技术方案：

一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点，包括预制的叠合组合柱和混凝土梁，所述混凝土梁的端部设有钢接头，且钢接头与叠合组合柱固定连接；所述混凝土梁内设有内应力组件和外应力组件，所述内应力组件位于外应力组件的内部；所述叠合组合柱内设有核心固件和外围固件，所述核心固件位于外围固件的内部；所述钢接头固定在内应力组件的端头处，且所述钢接头分别与核心固件、外围固件固定连接。

优选的，所述核心固件包括沿着叠合组合柱的柱体长度方向设置的钢管和浇灌在钢管内的核心混凝土；所述外围固件包括沿着叠合组合柱的柱体长度方向设置的柱纵筋，所述柱纵筋设置为多个，且多个柱纵筋沿着钢管的外围分布；所述柱纵筋的外围，沿着柱纵筋的长度方向套设有多个柱箍筋；所述柱纵筋和柱箍筋均通过外部混凝土与钢管结为一体；所述内应力组件通过钢接头分别与外部混凝土、钢管、核心混凝土固定连接。

进一步优选的，所述内应力组件包括沿着混凝土梁的长度方向设置的h型短钢梁，所述h型短钢梁两侧设有抗剪键；所述外应力组件包括沿着混凝土梁的长度方向设置的梁纵筋，所述梁纵筋设置为多个，且多个梁纵筋沿着h型短钢梁的外围分布；所述梁纵筋的外围，沿着梁纵筋的长度方向套设有多个梁箍筋；所述h型短钢梁、抗剪键、梁纵筋、梁箍筋均通过梁混凝土结为一体；所述钢接头固定在h型短钢梁的端头处。

进一步优选的，多个所述柱纵筋沿着钢管的外围均匀分布；多个所述柱箍筋沿着柱纵筋的长度方向均匀分布，且柱箍筋所在的平面垂直于柱纵筋设置。

更进一步优选的，多个所述梁纵筋沿着h型短钢梁的外围均匀分布；多个所述梁箍筋沿着梁纵筋的长度方向均匀分布，且梁箍筋所在的平面垂直于梁纵筋设置。

更进一步优选的，所述h型短钢梁包括上翼缘、下翼缘和用于连接上翼缘与下翼缘的腹板；所述上翼缘与下翼缘平行设置，所述腹板分别垂直于上翼缘和下翼缘设置，且腹板分别固定在上翼缘、下翼缘的中间位置处；所述抗剪键设为多个，且抗剪键均匀对称分布在腹板的两面上；所述抗剪键包括杆体和键头，所述键头设置在杆体的一端部，杆体的另一端部固定在腹板上。

进一步优选的，所述钢接头上设有多个贯穿孔；在与钢接头相应的位置处，所述叠合组合柱上设有多个预留管，所述预留管分别贯穿外部混凝土、钢管、核心混凝土设置。

更进一步优选的，所述钢接头与h型短钢梁的固定处，所述梁混凝土与钢接头之间留有便于紧固钢接头的间隙。

更进一步优选的，所述钢接头通过单边螺栓与外部混凝土、钢管、核心混凝土固定后，所述梁混凝土与钢接头之间的间隙内、钢接头的外表面均浇覆有后期混凝土。

更进一步优选的，所述钢接头采用钢板；所述钢管采用正方形钢管，所述柱箍筋和梁箍筋均设为矩形。

本发明的有益效果在于：

1)目前的叠合组合柱和混凝土梁主要都是现浇的，不是预制构件，导致现场工序繁杂、施工周期长。与现有技术相比，本发明采用预制的叠合组合柱和带钢接头的混凝土梁，运输至现场可以快速安装，安装连接后只需做后期喷涂混凝土施工，在保证质量的前提下，简化了现场施工工序，节约施工工时。

2)传统的整浇节点，梁端的弯矩和剪力直接传递至柱外围混凝土，柱外围混凝土承担了梁端的弯矩和剪力，特别对于中高层建筑，对柱外围混凝土的强度要求比较高。而本发明的装配式连接节点由于单边螺栓穿过柱外侧混凝土锚固在柱内钢管上，传力路径明确，能使柱内钢管和外侧混凝土共同承担梁端的弯矩和剪力，均摊了受力，提高了结构的稳定性。

3)所述叠合组合柱的外部混凝土在火灾下可以有效的保护内部的钢管、柱纵筋和柱箍筋，同时混凝土梁在火灾下依然能够有效受力，外部包裹的梁混凝土延缓了h型短钢梁温度的升高，提高了连接节点的耐火性能，增强了结构的安全性。

4)本发明的连接节点不需要或只需要很少的焊接工作量，通过预先在叠合组合柱和钢接头上预留螺栓孔洞，加工安装方便，避免了焊接残余应力和焊缝对连接节点质量的影响。

附图说明

图1为本发明的连接节点的结构主视示意图。

图2为本发明的连接节点的结构俯视示意图。

图3为本发明的混凝土梁的结构主视示意图。

图4为本发明的混凝土梁的截面示意图。

图5a为本发明的h型短钢梁与钢接头的连接主视图。

图5b为本发明的h型短钢梁与钢接头的连接左视图。

附图标记：1-叠合组合柱，2-混凝土梁，3-钢接头，11-核心固件，12-外围固件，13-预留管，21-内应力组件，22-外应力组件，31-贯穿孔，32-单边螺栓，111-钢管，112-核心混凝土，113-外部混凝土，121-柱纵筋，122-柱箍筋，211-h型短钢梁，212-抗剪键，213-梁混凝土，214-上翼缘，215-下翼缘，216-腹板，217-杆体，218-键头，219-后期混凝土，221-梁纵筋，222-梁箍筋。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点，包括预制的叠合组合柱1和混凝土梁2，所述混凝土梁2的端部设有钢接头3，且钢接头3与叠合组合柱1固定连接；所述混凝土梁2内设有内应力组件21和外应力组件22，所述内应力组件21位于外应力组件22的内部；所述叠合组合柱1内设有核心固件11和外围固件12，所述核心固件11位于外围固件12的内部；所述钢接头3固定在内应力组件21的端头处，且所述钢接头3分别与核心固件11、外围固件12固定连接。

如图2所示，所述核心固件11包括沿着叠合组合柱1的柱体长度方向设置的钢管111和浇灌在钢管111内的核心混凝土112；所述外围固件12包括沿着叠合组合柱1的柱体长度方向设置的柱纵筋121，所述柱纵筋121设置为多个，且多个柱纵筋121沿着钢管111的外围分布；所述柱纵筋121的外围，沿着柱纵筋121的长度方向套设有多个柱箍筋122；所述柱纵筋121和柱箍筋122均通过外部混凝土113与钢管111结为一体；所述内应力组件21通过钢接头3分别与外部混凝土113、钢管111、核心混凝土112固定连接。

如图3、图4、图5a、图5b所示，所述内应力组件21包括沿着混凝土梁2的长度方向设置的h型短钢梁211，所述h型短钢梁211两侧设有抗剪键212；所述外应力组件22包括沿着混凝土梁2的长度方向设置的梁纵筋221，所述梁纵筋221设置为多个，且多个梁纵筋221沿着h型短钢梁211的外围分布；所述梁纵筋221的外围，沿着梁纵筋221的长度方向套设有多个梁箍筋222；所述h型短钢梁211、抗剪键212、梁纵筋221、梁箍筋222均通过梁混凝土213结为一体；所述钢接头3固定在h型短钢梁211的端头处。

多个所述柱纵筋121沿着钢管111的外围均匀分布；多个所述柱箍筋122沿着柱纵筋121的长度方向均匀分布，且柱箍筋122所在的平面垂直于柱纵筋121设置。

多个所述梁纵筋221沿着h型短钢梁211的外围均匀分布；多个所述梁箍筋222沿着梁纵筋221的长度方向均匀分布，且梁箍筋222所在的平面垂直于梁纵筋221设置。

所述h型短钢梁211包括上翼缘214、下翼缘215和用于连接上翼缘214与下翼缘215的腹板216；所述上翼缘214与下翼缘215平行设置，所述腹板216分别垂直于上翼缘214和下翼缘215设置，且腹板216分别固定在上翼缘214、下翼缘215的中间位置处；所述抗剪键212设为多个，且抗剪键212均匀对称分布在腹板216的两面上；所述抗剪键212包括杆体217和键头218，所述键头218设置在杆体217的一端部，杆体217的另一端部固定在腹板216上。

所述钢接头3上设有多个贯穿孔31；在与钢接头3相应的位置处，所述叠合组合柱1上设有多个预留管13，所述预留管13分别贯穿外部混凝土113、钢管111、核心混凝土112设置。

所述钢接头3与h型短钢梁211的固定处，所述梁混凝土213与钢接头3之间留有便于紧固钢接头3的间隙。

所述钢接头3通过单边螺栓32与外部混凝土113、钢管111、核心混凝土112固定后，所述梁混凝土213与钢接头3之间的间隙内、钢接头3的外表面均浇覆有后期混凝土219。

具体的，所述钢接头3采用钢板；所述钢管111采用正方形钢管，所述柱箍筋122和梁箍筋222均设为矩形。

本发明的叠合组合柱1和混凝土梁2在安装前需进行预制。

所述叠合组合柱1预制时，首先在加工厂制作钢管111，钢管内设置有用于贯穿预留管13的孔洞；然后在预制场，将柱纵筋121、柱箍筋122按照设定位置布排和绑扎在钢管111的外围，在钢管111设置孔洞的对应位置预埋对应大小的预留管13，钢管111内浇筑核心混凝土112，钢管111外搭设模板后浇筑外部混凝土113，待所有混凝土凝结后，整个叠合组合柱1就预制完毕。

所述混凝土梁2预制时，首先在加工厂制作h型短钢梁211和钢接头3，所述钢接头3为钢板；然后在钢接头3上开设用于贯穿单边螺栓32的孔洞；将h型短钢梁211与钢接头3按照设定位置焊接在一起；再在h型短钢梁211的腹板216上焊接抗剪键212，即分别焊接固定杆体217和键头218。再在预制场搭设浇筑混凝土梁2的模板，将梁纵筋221和梁箍筋222按照设定位置布排和绑扎在h型短钢梁211的外围，将h型短钢梁211固定在预定位置后浇筑梁混凝土213，h型短钢梁211在靠近钢接头3的连接处预留设定间隙不浇筑梁混凝土213，且梁纵筋221伸出梁混凝土213一定长度，待所有混凝土凝结后，整个混凝土梁2就预制完毕。

本发明的连接节点在安装使用时，只需将预制好的叠合组合柱1和混凝土梁2固定在设定的位置，然后单边螺栓32通过预留管13分别贯穿钢接头3、外部混凝土113、钢管111和核心混凝土112将钢接头3紧紧固定在叠合组合柱1上，即完成了叠合组合柱1与混凝土梁2之间的固定。然后在所述梁混凝土213与钢接头3之间的间隙内、钢接头3的外表面均浇覆后期混凝土219，从而达到进一步固定以及防火的目的。

综上所述，本发明提供了一种预制混凝土梁-预制叠合组合柱单边装配式连接节点，其使得构件之间的连接方便快速、紧固可靠，减少了现场制模、安装和焊接的工作量。