钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点及其施工方法与流程

本发明涉及一种钢管混凝土柱与混凝土梁的节点连接结构，尤其涉及一种钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点及其施工方法。

背景技术：

在土木建筑工程中应用钢管混凝土柱已有多年历史，钢管混凝土柱具有高强度、性能优越、施工简便等特点，在高层、大跨、重载和抗震的建筑中，有较为广泛的运用。但也由于钢管混凝土柱结构形式的特殊性，混凝土梁与钢管混凝土柱节点处的连接形式一直是重点和难点技术。

目前实际使用中，由于混凝土梁无法和钢管柱直接组合，多采用梁断开而柱连续的节点组合形式，这种节点形式由于梁的断开，整体性能较差，并且由于梁-柱分离梁柱的剪力和弯矩无法有效的传递。

因此，亟待解决上述问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的第一目的是提供一种可有效传递上下钢管轴向力、简化节点、改善节点受力形态和提高节点处的韧性、延性和抗剪能力的钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点。

本发明的第二目的是提供该钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点的施工方法。

技术方案：为实现以上目的，本发明所述的一种钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点，包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱和混凝土梁，该钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉连接处形成有截面胀大的节点；该节点处交错穿设若干个包裹有套管的预应力钢筋，该预应力钢筋穿出节点，并锚固在钢管混凝土柱的上、下钢管上。该整体节点利用预应力钢筋和截面尺寸增大的节点区域形成整体结构来增强节点处的强度；预应力钢筋是用来承担梁柱传递给节点的剪力和弯矩，还可以传递上下柱之间的轴力，且增设的预应力钢筋，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升。

其中，所述位于节点内部的预应力钢筋与钢管混凝土柱的上、下钢管相平行，该预应力钢筋的两端折弯向外延伸穿出节点并锚固。

优选的，钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉节点处垂直于钢管混凝土柱方向水平设有若干层钢筋网片，该钢筋网片由若干个钢筋纵横交错构成。

其中，所述钢筋网片上垂直穿设有若干箍筋，该箍筋和钢筋网片组合形成节点钢筋骨架。本发明的预应力钢筋、钢筋网片和箍筋的组合结构使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。

进一步，其中位于钢筋网片四个角处的箍筋为由钢筋构成的立柱式箍筋，位于钢筋网片的四边上的箍筋为由钢筋构成的方框式箍筋。该整体节点，由于节点截面尺寸得到了增大，需在节点中设置钢筋网片和箍筋确保预应力钢筋在使用中的稳定，故利用箍筋与钢筋网片的组合形成的节点钢筋骨架，增强节点处的约束力；箍筋可以有效的增强节点核心区的混凝土约束效应，且提高节点区域混凝土的抗剪能力；同时采用节点钢筋骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，解决了节点混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。

一种钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点的施工方法，包括如下步骤：

a、预制钢筋网片、箍筋和包裹有套管的预应力钢筋；

b、将施工用的梁柱模板架设好后，架设相应的梁钢筋，并在梁的主筋之间水平铺设钢筋网片，在钢筋网片上垂直穿设有箍筋，组合形成节点钢筋骨架；

c、将包裹有套管的预应力钢筋交错穿插在节点处，并固定在钢管混凝土柱的上、下钢管上；

d、在上、下钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，再浇筑混凝土形成混凝土梁，以及该混凝土梁和钢管混凝土柱的交叉节点；

e、混凝土浇筑完成后进行养护，当同期养护试块强度达到设计强度的70％后，开始张拉预应力钢筋，预应力的张拉量由设计确定，张拉完成后，对张拉位置进行封浆处理并对预应力钢筋进行锚固。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先该整体节点利用预应力钢筋和截面尺寸增大的节点区域形成整体结构来增强节点处的强度；其次该整体节点，由于节点截面尺寸得到了增大，需在节点中设置钢筋网片和箍筋确保预应力钢筋在使用中的稳定，故利用箍筋与钢筋网片的组合形成的节点钢筋骨架，增强节点处的约束力；箍筋可以有效的增强节点核心区的混凝土约束效应，且提高节点区域混凝土的抗剪能力；同时采用节点钢筋骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，解决了节点混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响；再者该预应力钢筋斜向交错穿设在钢管混凝土柱的上下钢管内，穿过节点钢筋骨架，并锚固在非连续的上、下钢管上；用来承担梁柱传递给节点的剪力和弯矩，还可以传递上下柱之间的轴力，且增设的预应力钢筋改善了土柱钢管的屈曲形态，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升；同时该预应力钢筋、钢筋网片和箍筋的组合结构使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响；进一步该整体节点满足了“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，可以有效传递上层轴力，受力机理明确，并为整体结构提供了一个刚度较大，抗剪、抗弯性能优越的节点结构；最后该整体节点的施工方便、制作简单，且施工建造成本低廉，优于现有的节点连接方案。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中隐去混凝土梁的结构示意图；

图3为本发明中隐去钢管混凝土柱和混凝土梁的结构示意图；

图4为本发明中钢筋网片和箍筋的结构示意图；

图5为本发明中钢筋网片的结构示意图；

图6为本发明中单根预应力钢筋的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明公开了一种钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点，包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱1和混凝土梁2，该钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉连接处形成有截面胀大的节点3；所述交叉节点3处的截面尺寸大于钢管混凝土柱或混凝土梁的截面尺寸；该节点3处交错穿设若干个包裹有套管6的预应力钢筋7，该预应力钢筋7穿出节点，并锚固在钢管混凝土柱1的上、下钢管上。其中所述位于节点3内部的预应力钢筋7与钢管混凝土柱1的上、下钢管相平行，该预应力钢筋7的两端折弯向外延伸穿出节点，并锚固在钢管混凝土柱1的上、下钢管上。

在钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉节点3处，垂直于钢管混凝土柱1水平设有若干层钢筋网片4，该钢筋网片4由若干个钢筋纵横交错构成。该整体节点利用多层钢筋网片和截面尺寸增大的节点区域形成整体结构来增强节点处的强度。

如图4和5所示，该钢筋网片4由若干个钢筋纵横交错构成。上述钢筋网片4上垂直穿设有若干个箍筋5，该箍筋5和钢筋网片4组合形成节点钢筋骨架。其中位于钢筋网片4四个角处的箍筋5为由钢筋构成的立柱式箍筋，位于钢筋网片4的四边上的箍筋5为由钢筋构成的方框式箍筋。该整体节点，由于节点截面尺寸得到了增大，需在节点中设置钢筋网片和箍筋确保预应力钢筋在使用中的稳定，故利用箍筋与钢筋网片的组合形成的节点钢筋骨架，增强节点处的约束力；箍筋可以有效的增强节点核心区的混凝土约束效应，且提高节点区域混凝土的抗剪能力；同时采用节点钢筋骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，解决了节点混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。

如图3和6所示，钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉节点3处斜向交错穿设有若干个包裹有套管6的预应力钢筋7，该预应力钢筋7穿出节点钢筋骨架，并用锚具8锚固在钢管混凝土柱1的上、下钢管上。该预应力钢筋斜向交错穿设在钢管混凝土柱的上下钢管内，穿过节点钢筋骨架，并锚固在非连续的上、下钢管上；用来承担梁柱传递给节点的剪力和弯矩，还可以传递上下柱之间的轴力，且增设的预应力钢筋改善了土柱钢管的屈曲形态，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升；同时该预应力钢筋、钢筋网片和箍筋的组合结构使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。

本发明一种钢管混凝土柱与混凝土梁的预应力整体节点的施工方法，包括如下步骤：

a、预制钢筋网片4、箍筋5和包裹有套管6的预应力钢筋7；

b、将施工用的梁柱模板架设好后，架设相应的梁钢筋，并在梁的主筋之间水平铺设钢筋网片4，在钢筋网片4上垂直穿设有箍筋5，组合形成节点钢筋骨架；

c、将包裹有套管6的预应力钢筋7斜向交错穿插在节点处，穿出节点钢筋骨架，并锚固在钢管混凝土柱1的上、下钢管上；

d、在上、下钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，再浇筑混凝土形成混凝土梁，以及该混凝土梁2和钢管混凝土柱1的交叉节点；

e、混凝土浇筑完成后进行养护，当同期养护试块强度达到设计强度的70％后，开始张拉预应力钢筋7，预应力的张拉量由设计确定，张拉完成后，对张拉位置进行封浆处理并对预应力钢筋进行锚固。

该整体节点满足了“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，可以有效传递上层轴力，受力机理明确，并为整体结构提供了一个刚度较大，抗剪、抗弯性能优越的节点结构；最后该整体节点的施工方便、制作简单，且施工建造成本低廉，优于现有的节点连接方案。