外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點及施工方法與流程

本發明涉及鋼管再生混凝土柱節點連接創新利用技術領域，具體涉及一種外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點及施工方法。

背景技術：

節能環保是建筑結構發展的一種趨勢，再生混凝土是將廢棄混凝土進行重加工后的一種綠色建材，具有資源循環利用的綠色環保優勢，但相對而言本身有著材料上的缺陷。鋼管約束再生混凝土不僅擁有組合結構良好的力學性能，彌補了再生混凝土材料性能上的不足，也充分發揮了資源循環利用的優勢。

鋼管混凝土自問世以來以其優越的力學性能愈來愈廣泛地應用在工程建設中，如高層及超高層建筑、重型工業廠房、大跨度橋梁等等。在鋼管中澆筑再生混凝土，使再生混凝受到外圍鋼管的保護和約束，從而形成了鋼管再生混合結構。鋼管再生混合結構在獲得與鋼管混凝土結構相似的良好力學性能的同時，又達到了實現廢棄混凝土的可再生利用的目的。

鋼管再生混凝土構件在結構中一般作為承受豎向荷載為主的柱構件，在結構中的受力特性必將受到其他周圍構件以及整體結構體系的影響，其力學性能和工作機理與單個構件有一定的區別，節點在整個結構體系中起著至關重要的樞紐作用。目前，關于普通鋼管混凝土梁柱節點的研究已取得了大量的成果，但節點形式仍偏少，定量研究和分析尚不充分，規范建議的節點形式在性能、施工和造價方面仍難以實現協調，當然更不能簡單移植到鋼管再生混凝土結構中。

技術實現要素：

有鑒于此，有必要針對上述的問題，提供一種外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點及施工方法，所述節點具有傳力合理、經濟可靠、構造簡單、施工方便等特點，并且在外形上與普通鋼筋混凝土結構的梁柱節點相似，能很好地滿足建筑使用功能及裝潢的外觀設計要求，同時可利用廢棄混凝土達到“環保、節能、減排”的目的。

本發明的目的通過下述方案實現：

外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點，包括鋼管再生混凝土柱、鋼梁、內置鋼管、外套夾管和角鋼，鋼管再生混凝土柱包括外包鋼管及其內填充的再生混凝土，鋼管再生混凝土柱與鋼梁通過角鋼緊固連接，二者交匯處形成節點域，內置鋼管位于節點域處的外包鋼管內，外套夾管環繞緊箍住節點域處的外包鋼管同時與鋼梁的腹板緊固連接。

優選地，內置鋼管從節點域的上邊緣和下邊緣起分別向上、向下延伸一定長度，內置鋼管的延伸部位與外包鋼管、角鋼緊固連接。

優選地，所述外套夾管具有一個環形部位，環形部位的兩端為連接平板，環形部位緊箍在節點域處外包鋼管外，連接平板與鋼梁腹板通過高強螺栓連接。

優選地，所述連接節點具有兩個鋼梁和兩個外套夾管兩個鋼梁相對的設置在鋼管再生混凝土柱上，兩個外套夾管相對的緊箍在外包鋼管外，相對的連接平板與鋼梁腹板緊固連接。

優選地，外套夾管環形部位的內周長小于等于外包鋼管的外周長。

優選地，外套夾管、角鋼和鋼梁的形狀與外包鋼管的形狀相匹配。如所述外包鋼管為多邊形鋼管，所述外套夾管的開口部位為多邊形。又如所述外包鋼管為圓形或橢圓形鋼管，所述外套夾管的開口部位為弧形。

優選地，外包鋼管和內置鋼管均為抗拉強度標準值超過200N/mm²的無縫鋼管或焊接鋼管。

優選地，所述緊固連接采用高強螺栓連接。

所述外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點的施工方法，包括如下步驟：

S1、定位內置鋼管，使其位于節點域處的外包鋼管內；

S2、定位外套夾管，使其緊箍于節點域處的外包鋼管外；

S3、將外套夾管的連接平板與鋼梁腹板緊固連接；

S4、將角鋼與內置鋼管、外包鋼管緊固連接，并將角鋼和鋼梁上下翼緣緊固連接；

S5、在外包鋼管內澆筑再生混凝土。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：

(1)本連接節點是半剛性連接，在強震作用下允許節點發生一定范圍內的轉角變形，以消耗更多能量，保護節點及建筑物。鋼管再生混凝土柱內以及節點域內無穿心部件，方便于澆筑再生混凝土。鋼管柱內澆筑再生混凝土，有利于節能環保和資源的可持續利用。

(2)外套夾管和內置鋼管加強了對鋼管及核心再生混凝土的約束作用，提高了節點的受力以及抗震性能，解決了高強螺栓在節點區不易施工和以往單邊螺栓連接節點鋼管柱壁由于缺乏保護易發生外凸變形的難題。

(3)經濟可靠、制作簡單、施工方便。現場無需進行焊接，節點全部采用高強螺栓連接，施工更為方便，同時消除了焊縫在地震作用下發生脆性破壞的可能性。

(4)在外形上與普通鋼筋混凝土結構的梁柱節點相似，沒有肋板設計，空間利用率大，外形設計更為合理，能很好地滿足建筑使用功能及裝潢的外觀設計要求，便于推廣。

附圖說明

圖1為實施例1的連接節點立體示意圖。

圖2為圖1的縱向剖視圖。

圖3為圖1的俯視圖。

圖4為實施例2的連接節點縱向剖視圖。

圖5為實施例2的連接節點俯視圖。

附圖標記為：

鋼管再生混凝土柱1，鋼梁2，內置鋼管3，外套夾管4，角鋼5，外包鋼管11，再生混凝土12，上翼緣21，下翼緣22，鋼梁腹板23，環形部位41，連接平板42，高強螺栓6。

具體實施方式

為了更好的說明本發明，下面結合附圖和具體實施方式做進一步說明。

實施例1

如圖1-3所示，外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點，包括鋼管再生混凝土柱1、一個鋼梁2、內置鋼管3、一個外套夾管4和角鋼5。鋼管再生混凝土柱包含外包鋼管11和再生混凝土12，再生混凝土12填充在外包鋼管11內。鋼管再生混凝土柱1與鋼梁2二者交匯處形成節點域，內置鋼管3位于節點域處的外包鋼管11內。內置鋼管3從節點域的上邊緣和下邊緣起分別向上、向下延伸一定長度，延伸部位與外包鋼管11、角鋼5緊固連接。

鋼管再生混凝土柱1與鋼梁2通過角鋼5緊固連接，鋼梁的上翼緣21和下翼緣22分別通過高強螺栓6與角鋼的水平板緊固連接，角鋼的豎直板通過高強螺栓6與外包鋼管11和內置鋼管3緊固連接。

所述外套夾管4具有一個環形部位41，環形部位41為具有開口的圓環，開口的兩端為連接平板42，環形部位41緊箍在節點域處外包鋼管11外，連接平板42與鋼梁腹板23通過高強螺栓6連接，環形部位41的內周長等于外包鋼管11的外周長。環形部位41的開口尺寸等于鋼梁腹板23的厚度，環形部位41的高度等于鋼梁腹板23的高度。

本實施例中，外包鋼管11為圓形鋼管，外徑為500mm，壁厚為8mm。再生混凝土為舊有建筑物、構筑物、道路、橋梁等結構所產生的廢棄混凝土經過重新加工而成，強度等級為C35。內置鋼管3也為圓形鋼管，且從節點域的上邊緣和下邊緣起分別向上、向下延伸300mm，內置鋼管3在延伸部位與頂部角鋼和底部角鋼通過高強螺栓6連接。角鋼5的豎直板邊長為150mm，水平板邊長250mm，角鋼由鋼板彎制而成，不能用兩塊鋼板焊接。外包鋼管、內置鋼管和鋼梁等鋼材均采用Q235B鋼材，外包鋼管和內置鋼管均為抗拉強度標準值超過200N/mm²的無縫鋼管或焊接鋼管。高強螺栓等級8.8S，直徑M16。

所述外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點的施工方法，包括如下步驟：

S1、定位內置鋼管，使其位于節點域處的外包鋼管內；

S2、定位外套夾管，使其緊箍于節點域處的外包鋼管外；

S3、將外套夾管的連接平板與鋼梁腹板緊固連接；

S4、將角鋼與內置鋼管、外包鋼管緊固連接，并將角鋼和鋼梁上下翼緣緊固連接；

S5、在外包鋼管內澆筑再生混凝土。

實施例2

如圖4-5所示，外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點，包括鋼管再生混凝土柱1、兩個鋼梁2、內置鋼管3、兩個外套夾管4和角鋼5。鋼管再生混凝土柱包含外包鋼管11和再生混凝土12，再生混凝土12填充在外包鋼管11內。兩個鋼梁2相對的設置在鋼管再生混凝土柱1上，鋼管再生混凝土柱1與鋼梁2二者交匯處形成節點域，內置鋼管3位于節點域處的外包鋼管11內。內置鋼管3從節點域的上邊緣和下邊緣起分別向上、向下延伸一定長度，延伸部位與外包鋼管11、角鋼5緊固連接。

鋼管再生混凝土柱1與鋼梁2通過角鋼5緊固連接，鋼梁的上翼緣21和下翼緣22分別通過高強螺栓6與角鋼的水平板緊固連接，角鋼的豎直板通過高強螺栓6與外包鋼管11和內置鋼管3緊固連接。

所述外套夾管4具有一個環形部位41，環形部位41的兩端為連接平板42。兩個外套夾管的環形部位41相對的緊箍在外包鋼管11外，相對的連接平板42與鋼梁腹板23通過高強螺栓6連接。環形部位41的內周長小于外包鋼管11的外周長，環形部位41的高度等于鋼梁腹板23的高度。

本實施例中，外包鋼管11為圓形鋼管，外徑為500mm，壁厚為8mm。再生混凝土為舊有建筑物、構筑物、道路、橋梁等結構所產生的廢棄混凝土經過重新加工而成，強度等級為C35。內置鋼管3也為圓形鋼管，且從節點域的上邊緣和下邊緣起分別向上、向下延伸300mm，內置鋼管3在延伸部位與頂部角鋼和底部角鋼通過高強螺栓6連接。角鋼5的豎直板邊長為150mm，水平板邊長250mm，角鋼由鋼板彎制而成，不能用兩塊鋼板焊接。外包鋼管、內置鋼管和鋼梁等鋼材均采用Q235B鋼材，外包鋼管和內置鋼管均為抗拉強度標準值超過200N/mm²的無縫鋼管或焊接鋼管。高強螺栓等級8.8S，直徑M16。

所述外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點的施工方法，包括如下步驟：

S1、定位內置鋼管，使其位于節點域處的外包鋼管內；

S2、定位外套夾管，使其緊箍于節點域處的外包鋼管外；

S3、將外套夾管的連接平板與鋼梁腹板緊固連接；

S4、將角鋼與內置鋼管、外包鋼管緊固連接，并將角鋼和鋼梁上下翼緣緊固連接；

S5、在外包鋼管內澆筑再生混凝土。

實施例3

本實施例的外套夾管式鋼管再生混凝土柱與鋼梁連接節點及施工方法，其與實施例1基本相同，不同之處在于，所述外包鋼管、內置鋼管均為方形鋼管，外套夾管的環形部位也為帶有開口的四邊形，與外包鋼管的大小形狀匹配。此外，角鋼和鋼梁端部的形狀也與外包鋼管的大小形狀相匹配。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。