钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁连接节点及其施工方法与流程

本发明涉及钢管再生混凝土柱节点连接创新利用技术领域，具体涉及钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁连接节点及其施工方法。

背景技术：

节能环保是建筑结构发展的一种趋势，再生混凝土是将废弃混凝土进行重加工后的一种绿色建材，具有资源循环利用的绿色环保优势，但相对而言本身有着材料上的缺陷。钢管约束再生混凝土不仅拥有组合结构良好的力学性能，弥补了再生混凝土材料性能上的不足，也充分发挥了资源循环利用的优势。

钢管混凝土自问世以来以其优越的力学性能愈来愈广泛地应用在工程建设中，如高层及超高层建筑、重型工业厂房、大跨度桥梁等等。在钢管中浇筑再生混凝土，使再生混凝受到外围钢管的保护和约束，从而形成了钢管再生混合结构。钢管再生混合结构在获得与钢管混凝土结构相似的良好力学性能的同时，又达到了实现废弃混凝土的可再生利用的目的。

钢管再生混凝土构件在结构中一般作为承受竖向荷载为主的柱构件，在结构中的受力特性必将受到其他周围构件以及整体结构体系的影响，其力学性能和工作机理与单个构件有一定的区别，节点在整个结构体系中起着至关重要的枢纽作用。目前，关于普通钢管混凝土梁柱节点的研究已取得了大量的成果，但节点形式仍偏少，定量研究和分析尚不充分，规范建议的节点形式在性能、施工和造价方面仍难以实现协调，当然更不能简单移植到钢管再生混凝土结构中。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁连接节点及其施工方法，所述节点具有传力合理、经济可靠、构造简单、施工方便等特点，并且在外形上与普通钢筋混凝土结构的梁柱节点相似，能很好地满足建筑使用功能及装潢的外观设计要求，同时可利用废弃混凝土达到“环保、节能、减排”的目的。

本发明的目的通过下述方案实现：

钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁连接节点，包括钢管约束型钢再生混凝土柱、钢梁、外套夹管和角钢，所述钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁交汇处形成节点域；钢梁与角钢紧固连接，钢管约束型钢再生混凝土柱通过贯穿自身的第二高强螺栓与角钢紧固连接，外套夹管环绕紧箍在节点域处的钢管约束型钢再生混凝土柱外，外套夹管的两端与钢梁紧固连接。

优选地，所述外套夹管具有一个带开口的环形部位，环形部位的两端为连接平板。

优选地，所述钢梁有两个，相对的设置在钢管约束型钢再生混凝土柱上；所述外套夹管有两个，环形部位为半圆形或矩形，两个外套夹管相对设置，两个环形部位相对的紧箍在节点域处的钢管约束型钢再生混凝土柱上，两个外套夹管中相对的连接平板通过穿过钢梁腹板的第三高强螺栓紧固连接。

优选地，所述钢梁有一个，设置在钢管约束型钢再生混凝土柱上；所述外套夹管有一个，环形部位为圆形或矩形，环形部位环绕紧箍在节点域处的钢管约束型钢再生混凝土柱上，钢梁腹板位于开口处，两个连接平板通过穿过钢梁腹板的第三高强螺栓紧固连接。

优选地，所述钢管约束型钢再生混凝土柱包含外包钢管、内置型钢和再生混凝土，外包钢管内设有内置型钢并填充有再生混凝土。所述再生混凝土为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁等结构所产生的废弃混凝土经过重新加工而成。

优选地，外套夹管、角钢和钢梁的形状与外包钢管的形状相匹配。如所述外包钢管为矩形钢管或圆形钢管，所述外套夹管的环形部位的形状也为相应的形状。

优选地，所述内置型钢为H型钢或工字型钢。

优选地，所述外套夹管环形部位的内周长小于等于外包钢管的外周长，高度与钢梁腹板等高。

优选地，外包钢管为抗拉强度标准值超过200N/mm²的无缝钢管或焊接钢管。

所述钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁的节点施工方法，包括如下步骤：

S1、定位内置型钢，使其位于节点域外包钢管内；

S2、定位外套夹管，使其紧箍于节点域外包钢管外；

S3、将外套夹管环形部位与钢梁腹板用紧固件连接；

S4、将水平相对的两个角钢的竖直板通过穿过内置型钢、外包钢管的紧固件相连，将角钢的水平板与钢梁的上下翼缘通过紧固件连接；

S5、在外包钢管内浇筑再生混凝土。

采用上述技术方案，可以使本发明相对于现有技术具有如下优点：

(1)外套夹管加强了对钢管及再生混凝土的约束作用，提高了节点的受力以及抗震性能，加强节点域的强度；钢管柱内浇筑再生混凝土，有利于节能环保和资源的可持续利用。

(2)经济可靠、制作简单、施工方便。现场无需进行焊接，节点全部采用高强螺栓连接，施工更为方便，同时消除了焊缝在地震作用下发生脆性破坏的可能性。

(3)在外形上与普通钢筋混凝土结构的梁柱节点相似，没有肋板设计，空间利用率大，外形设计更为合理，能很好地满足建筑使用功能及装潢的外观设计要求，便于推广。

附图说明

图1为实施例1中连接节点的立体结构示意图。

图2为实施例1中连接节点的前视图。

图3为实施例1中连接节点的左视图。

图4为实施例1中连接节点的俯视图。

图5为实施例2中连接节点的俯视图。

附图标记为：

钢管约束型钢再生混凝土柱1，钢梁2，外套夹管3，角钢4，外包钢管11，内置型钢12，再生混凝土13，上翼缘21，下翼缘22，腹板23，环形部位31，连接平板32，顶部角钢41，底部角钢42，第一高强螺栓51，第二高强螺栓52，第三高强螺栓53。

具体实施方式

为了更好的说明本发明，下面结合附图和具体实施方式做进一步说明。

实施例1

如图1-4所示，钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁的节点，包括钢管约束型钢再生混凝土柱1、钢梁2、外套夹管3和角钢4，两个钢梁2相对的设置在钢管约束型钢再生混凝土柱1上，所述钢管约束型钢再生混凝土柱1和钢梁2的交汇处形成节点域。所述角钢4包含两个顶部角钢41和两个底部角钢42。在节点域处，每个钢梁的上翼缘21各与一个顶部角钢41的水平板通过第一高强螺栓51紧固连接，每个钢梁的下翼缘22各与一个底部角钢42的水平板通过第一高强螺栓51紧固连接，两个顶部角钢41的竖直板通过穿过钢管约束型钢再生混凝土柱的第二高强螺栓52紧固连接，两个底部角钢42的竖直板通过穿过钢管约束型钢再生混凝土柱1的第二高强螺栓52紧固连接。

所述钢管约束型钢再生混凝土柱1包含外包钢管11、内置型钢12和再生混凝土13，外包钢管内设有内置型钢并填充有再生混凝土。所述外包钢管为矩形钢管，所述内置型钢为H型钢或工字型钢。所述内置型钢和外包钢管上开设有通孔，供第二高强螺栓穿过。所述再生混凝土为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁等结构所产生的废弃混凝土经过重新加工而成，强度等级为C35。

所述外套夹管3有两个，两个外套夹管3相对设置。每个外套夹管3具有一个矩形环形部位31，环形部位31上设有开口处，环形部位的两端为连接平板32。环形部位31紧箍在节点域处两个钢梁之间的钢管约束型钢再生混凝土柱1上，两个外套夹管中相对的连接平板32分别与两个钢梁的腹板23通过第三高强螺栓53紧固连接。连接平板32上开设有通孔，供第三高强螺栓53穿过。

所述外包钢管、内置型钢和钢梁采用Q235B钢材。所述第一、第二和第三高强螺栓等级为8.8S，直径M16。顶部角钢和底部角钢的竖直板边长为150mm，水平板边长为250mm，角钢由钢板弯制而成，不能用两块钢板焊接。所述外包钢管为边长500mm、厚度8mm的方形钢管。每个外套夹管3的环形部位31为矩形，其内周长略小于外包钢管11的外周长的一半，外套夹管3高度与钢梁腹板等高。

所述钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁的节点的施工方法，包括如下步骤：

S1、定位内置型钢，使其位于节点域外包钢管内；

S2、定位外套夹管，使其紧箍于节点域外包钢管外；

S3、将外套夹管环形部位与钢梁腹板用紧固件连接；

S4、将水平相对的两个角钢的竖直板通过穿过内置型钢、外包钢管的紧固件相连，将角钢的水平板与钢梁的上下翼缘通过紧固件连接；

S5、在外包钢管内浇筑再生混凝土。

实施例2

如图5所示，钢管约束型钢再生混凝土柱与钢梁的节点，包括钢管约束型钢再生混凝土柱1、一个钢梁2、外套夹管3和角钢4，钢梁2设置在钢管约束型钢再生混凝土柱1上，所述钢管约束型钢再生混凝土柱1和钢梁2的交汇处形成节点域。所述角钢4包含一个顶部角钢41和一个底部角钢42。在节点域处，钢梁2的上翼缘21与一个顶部角钢41的水平板通过第一高强螺栓51紧固连接，钢梁2的下翼缘22与一个底部角钢42的水平板通过第一高强螺栓51紧固连接。钢管约束型钢再生混凝土柱1分别通过穿过自身的第二高强螺栓52与顶部角钢41和底部角钢42的竖直板紧固连接。

所述钢管约束型钢再生混凝土柱1包含外包钢管11、内置型钢12和再生混凝土13，外包钢管内设有内置型钢并填充有再生混凝土。所述外包钢管为矩形形钢管，所述内置型钢为H型钢或工字型钢。所述内置型钢和外包钢管上开设有通孔，供第二高强螺栓穿过。所述再生混凝土为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁等结构所产生的废弃混凝土经过重新加工而成，强度等级为C35。

优选地，所述外套夹管3为一个，所述外套夹管3具有一个带开口的环形部位31，环形部位31的两端为连接平板32。环形部位31为方形，环形部位环绕紧箍在节点域处的钢管约束型钢再生混凝土柱上，钢梁腹板位于开口处，两个连接平板32通过穿过钢梁腹板的第三高强螺栓53紧固连接。连接平板32和钢梁腹板上开设有通孔，供第三高强螺栓53穿过。所述外套夹管3环形部位31的内周长小于外包钢管11的外周长，外套夹管3高度与钢梁腹板等高。

本实施例中各部件的材料及尺寸与实施例1相同，节点的施工方法也与实施例1相同，在此不再赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。