装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构及其施工方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构及其施工方法。

背景技术：

伴随着经济快速发展，我国建筑工程如雨后春笋般快速发展。而在采煤过程中会排除大量的煤矸石，不仅占用土地，而且对环境产生严重污染，但自然煤矸石经过加工制成陶粒可作为建筑结构的基本骨料，不仅解决了煤矸石大量排放的问题，而且解决了天然骨料资源紧缺的问题。同时煤矸石陶粒混凝土轻质、绿色等优越性能，所以本专利采用煤矸石陶粒骨料混凝土作为结构主要材料。

近年来，随着建筑工程的快速发展，施工技术快速提高，装配式建筑和预制构件已广泛被运用。通常装配式预制混凝土构件节点处连接较弱，节点的抗震性能差；通常传统装配式预制混凝土构件的施工工艺比较复杂，施工难度大。

技术实现要素：

为提供一种节点构造简单、整体性能良好、生产和施工的难度低、环境友好经济合理的建筑结构构件，本发明公开了一种装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构和一种装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点施工方法，采用钢管和煤矸石陶粒混凝土制作而成，具有施工便捷、性能优良和成本低廉的特点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面：一种装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构，其包括：

煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件，包括对应于梁方向设置的横向支臂和对应于柱方向设置的竖向支臂，所述横向支臂和所述竖向支臂连结成一体，所述横向支臂的端部设有横向凹槽，所述竖向支臂的端部设有竖向凹槽，所述横向支臂和所述竖向支臂的臂身设有贯穿对应的所述横向凹槽和所述竖向凹槽的穿孔，所述穿孔中连接有贯穿对应的横向支臂和所述竖向支臂的连接件；所述横向支臂和所述竖向支臂的内部分别设有同向设置的钢管，两个方向上的钢管相互连接且交接处连接有角钢；

煤矸石陶粒混凝土梁构件，一端设有横向预埋插筋，所述横向预埋插筋插设于所述横向凹槽中且所述横向凹槽中后浇筑有煤矸石陶粒混凝土以固定连接所述煤矸石陶粒混凝土梁构件和所述横向支臂；以及

煤矸石陶粒混凝土柱构件，一端设有竖向预埋插筋，所述竖向预埋插筋插设于所述竖向凹槽中且所述竖向凹槽中后浇筑有煤矸石陶粒混凝土以固定连接所述煤矸石陶粒混凝土柱构件和所述竖向支臂。

较佳地，所述钢管四周的外壁上设有多个栓钉。

较佳地，所述横向凹槽和所述竖向凹槽的尺寸边长不超出对应的所述横向支臂和所述竖向支臂的尺寸边长的一半。

较佳地，所述煤矸石陶粒混凝土梁构件包括煤矸石陶粒混凝土、所述横向预埋插筋及所配梁钢筋笼，所述梁钢筋笼埋设于所述煤矸石陶粒混凝土内，所述横向预埋插筋具有埋设于所述煤矸石陶粒混凝土内的预埋部分和伸出于所述煤矸石陶粒混凝土外的外伸部分。

较佳地，所述煤矸石陶粒混凝土柱构件包括煤矸石陶粒混凝土、所述横向预埋插筋及所配柱钢筋笼，所述柱钢筋笼埋设于所述煤矸石陶粒混凝土内，所述竖向预埋插筋具有埋设于所述煤矸石陶粒混凝土内的预埋部分和伸出于所述煤矸石陶粒混凝土外的外伸部分。

较佳地，所述横向预埋插筋的外伸部分和所述竖向预埋插筋的外伸部分的长度匹配于对应的所述横向凹槽和所述竖向凹槽的深度。

较佳地，所述横向预埋插筋的外伸部分和所述竖向预埋插筋的外伸部分的长度不小于40倍对应的插筋的直径。

较佳地，所述钢管上开设位置对应于所述穿孔的螺栓孔，所述连接件为螺栓，所述螺栓螺合连接于所述螺栓孔中。

第二方面：一种装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点施工方法，其包括步骤：

制作煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件，所述煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件包括对应于梁方向设置的横向支臂和对应于柱方向设置的竖向支臂，所述横向支臂和所述竖向支臂连结成一体，所述横向支臂的端部设有横向凹槽，所述竖向支臂的端部设有竖向凹槽，所述横向支臂和所述竖向支臂的内部分别设有同向设置的钢管，两个方向上的钢管相互连接且交接处连接有角钢；

制作煤矸石陶粒混凝土柱构件，所述煤矸石陶粒混凝土柱构件一端设有竖向预埋插筋；

将所述煤矸石陶粒混凝土柱构件一端的所述竖向预埋插筋插设于所述竖向凹槽中，并向所述竖向凹槽中浇筑煤矸石陶粒混凝土，固定连接所述煤矸石陶粒混凝土柱构件和所述竖向支臂；

制作煤矸石陶粒混凝土梁构件，所述煤矸石陶粒混凝土梁构件一端设有横向预埋插筋；

将所述煤矸石陶粒混凝土梁构件一端的所述横向预埋插筋插设于所述横向凹槽中，并向所述横向凹槽中浇筑煤矸石陶粒混凝土，固定连接所述煤矸石陶粒混凝土梁构件和所述横向支臂。

较佳地，在制作所述煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件时，在所述横向支臂和所述竖向支臂的臂身预设有贯穿对应的所述横向凹槽和所述竖向凹槽的穿孔；

在将所述煤矸石陶粒混凝土柱构件一端的所述竖向预埋插筋插设于所述竖向凹槽中之后，于所述竖向凹槽上预留的穿孔中插入连接件，连接件贯穿所述竖向凹槽并固定连接于所述穿孔中；

在将所述煤矸石陶粒混凝土梁构件一端的所述横向预埋插筋插设于所述横向凹槽中之后，于所述横向凹槽上预留的穿孔中插入连接件，连接件贯穿所述横向凹槽并固定连接于所述穿孔中。

本发明有益效果在于：

1、通常预制混凝土构件节点处连接较弱，节点的抗震性能差，本发明使用预制的煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱构件节点和钢筋混凝土连接构件，使得结构整体性较好、刚度较大，抗震抗冲击性能较好，降低了施工难度和构件造价；

2、本发明节点骨架用角钢替代，改善了相邻两肢折角处的应力集中现象明显的情况，使之整体性提高，承载力增强，有更好的抗冲击和抗剪性能，方便了施工。在预制煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱构件设置凹槽以及钢筋混凝土短柱与短梁设置外伸插筋的方法保证节点与接缝的承载力、刚度和延性；

3、本发明使用采煤排出废料煤矸石陶粒为骨料的混凝土,相比普通混凝土具有绿色、节能、轻质高强且耐久性良好，节约成本等优点，实现了采煤废料的循环利用,节约了能源；

4、本发明涉及的施工工艺与传统工艺相比、简化了施工工艺、降低了施工难度、节点构造相对简单、同时具有较好的综合经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构的示例性结构示意图。

图2示出了根据图1实施例的a-a处的示例性结构截面图。

图3示出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件的示例性结构示意图。

图4示出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土梁的示例性结构示意图。

图5示出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土柱的示例性结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细地说明。

请参见图1和图2，图1示出了根据本发明实施例的装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构的示例性结构示意图，图2示出了根据图1实施例的a-a处的示例性结构截面图。如图所示，该装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点结构由煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1、煤矸石陶粒混凝土梁构件2和煤矸石陶粒混凝土柱构件3三部分构成。

具体来说，参见图3，出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件的示例性结构示意图。如图所示，煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1包括对应于梁方向设置的二横向支臂11和对应于柱方向设置的二竖向支臂12，二横向支臂11和二竖向支臂12连结成一体，构成十字型形状，横向支臂11的端部设有横向凹槽111，竖向支臂12的端部设有竖向凹槽121，横向支臂11和竖向支臂12的臂身上设有贯穿对应的横向凹槽111和竖向凹槽121的穿孔13，穿孔13中连接有贯穿对应的横向支臂11和竖向支臂12的连接件14。横向支臂11和竖向支臂12的内部分别设有同向设置的钢管15，并且，两个方向上的钢管15相互连接且交接处连接有角钢16。角钢16由钢板焊接而成，边长为400mm，贴合并固定在钢管的交接部位。节点骨架用角钢替代，改善了相邻两肢折角处的应力集中现象明显的情况，使之整体性提高，承载力增强，有更好的抗冲击和抗剪性能，方便了施工

煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1由煤矸石陶粒混凝土浇筑成型，煤矸石陶粒混凝土的内部设置有钢管15，钢管15四周的外壁上设有多个栓钉151，钢管15为横截面呈方形的方形钢管，有钢板焊接而成，在四面钢板的外侧均设有栓钉151且该些栓钉151呈方矩阵式均匀布置，间距在20cm-30cm之间。钢管的管壁接近于煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1的表面但留有一定保护层厚度，内置钢管可以较强煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1的强度，在钢管的内部和外部均浇筑有煤矸石陶粒混凝土。在浇筑成型的浇筑有煤矸石陶粒混凝土的竖向两端和横向两端分别设置凹槽(即横向凹槽111和竖向凹槽121)，该凹槽可以预制也可以后凿形成，预制时只要在浇筑煤矸石陶粒混凝土前在对应位置填塞模具，在浇筑完成后取出模具即可。较佳地，横向凹槽111和竖向凹槽121的尺寸边长不超出对应的横向支臂11和竖向支臂12的尺寸边长的一半。在预制煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱构件设置凹槽以及钢筋混凝土短柱与短梁设置外伸插筋的方法保证节点与接缝的承载力、刚度和延性。

另外，在制作煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1时，在横向支臂11上留置竖向贯穿横向凹槽的穿孔13，在竖向支臂12上留置横向贯穿竖向凹槽121的穿孔13，钢管15上开设位置对应于穿孔13的螺栓孔，连接件14采用长螺栓，长螺栓的两端贯穿横向支臂11或竖向支臂12中相对的两侧，并且，在横向支臂11和竖向支臂12的表面设置钢板垫板17，支臂的一侧设置一块钢板垫板，同一侧上的长螺栓的端部连接于同一块钢板垫板17。

请参见图4，示出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土梁的示例性结构示意图。如图所示，煤矸石陶粒混凝土梁构件2的一端设有横向预埋插筋21，横向预埋插筋21插设于煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1左右两端的横向凹槽111中且横向凹槽11中后浇筑有煤矸石陶粒混凝土以固定连接煤矸石陶粒混凝土梁构件2和煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1。

进一步地，煤矸石陶粒混凝土梁构件2包括煤矸石陶粒混凝土、横向预埋插筋21及所配梁钢筋笼22，梁钢筋笼22埋设于煤矸石陶粒混凝土内，横向预埋插筋21具有埋设于煤矸石陶粒混凝土内的预埋部分和伸出于煤矸石陶粒混凝土外的外伸部分。其中，横向预埋插筋21的外伸部分的长度匹配于对应的横向凹槽111的深度，较佳地，横向预埋插筋21的外伸部分的长度不小于40倍横向预埋插筋21的直径。

请参见图5，示出了根据本发明实施例的煤矸石陶粒钢管混凝土柱的示例性结构示意图。如图所示，煤矸石陶粒混凝土柱构件3的一端设有竖向预埋插筋31，竖向预埋插筋31插设于煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1上下两端的竖向凹槽121中且竖向凹槽121中后浇筑有煤矸石陶粒混凝土以固定连接煤矸石陶粒混凝土柱构件3和煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1。

进一步地，煤矸石陶粒混凝土柱构件3包括煤矸石陶粒混凝土、横向预埋插筋31及所配柱钢筋笼32，柱钢筋笼31埋设于煤矸石陶粒混凝土内，竖向预埋插筋31具有埋设于煤矸石陶粒混凝土内的预埋部分和伸出于煤矸石陶粒混凝土外的外伸部分。其中，横向预埋插筋31的外伸部分和竖向预埋插筋的外伸部分的长度匹配于对应的竖向凹槽121的深度，较佳地，竖向预埋插筋31的外伸部分的长度不小于40倍竖向预埋插筋31的直径。

本发明的装配式煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点施工方法主要包括以下步骤：

步骤一：制作煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1，煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点1构件包括对应于梁方向设置的横向支臂11和对应于柱方向设置的竖向支臂12，横向支臂11和竖向支臂12连结成一体，横向支臂11的端部设有横向凹槽111，竖向支臂12的端部设有竖向凹槽121，横向支臂11和竖向支臂12的内部分别设有同向设置的钢管15，两个方向上的钢管15相互连接且交接处连接有角钢16；

步骤二：制作煤矸石陶粒混凝土柱构件2，在煤矸石陶粒混凝土柱构件2一端设置竖向预埋插筋21；

步骤三：将制作完成的煤矸石陶粒混凝土柱构件3一端的竖向预埋插筋31插设于竖向凹槽121中，并向竖向凹槽121中浇筑煤矸石陶粒混凝土(预先在竖向支臂12上开孔来灌注混凝土，待混凝土灌注完成后填孔)，固定连接煤矸石陶粒混凝土柱构件2和竖向支臂12；

步骤四：制作煤矸石陶粒混凝土梁构件2，在煤矸石陶粒混凝土梁构件2一端设置横向预埋插筋21；

步骤五：将制作完成的煤矸石陶粒混凝土梁构件2一端的横向预埋插筋21插设于横向凹槽111中，并向横向凹槽111中浇筑煤矸石陶粒混凝土(预先在横向支臂11上开孔来灌注混凝土，待混凝土灌注完成后填孔)，固定连接煤矸石陶粒混凝土梁构件2和横向支臂11。

进一步地，在制作煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱节点构件1时，在横向支臂11和竖向支臂12的臂身预设有贯穿对应的横向凹槽111和竖向凹槽121的穿孔13；

在将煤矸石陶粒混凝土柱构件3一端的竖向预埋插筋31插设于竖向凹槽121中之后，于竖向凹槽121上预留的穿孔中插入连接件14，连接件14贯穿竖向凹槽121并固定连接于穿孔13中；

在将煤矸石陶粒混凝土梁构件2一端的横向预埋插筋21插设于横向凹槽111中之后，于横向凹槽111上预留的穿孔13中插入连接件14，连接件14贯穿横向凹槽111并固定连接于穿孔13中。

本发明有益效果在于：

1、通常预制混凝土构件节点处连接较弱，节点的抗震性能差，本发明使用预制的煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱构件节点和钢筋混凝土连接构件，使得结构整体性较好、刚度较大，抗震抗冲击性能较好，降低了施工难度和构件造价。

2、本发明节点骨架用角钢替代，改善了相邻两肢折角处的应力集中现象明显的情况，使之整体性提高，承载力增强，有更好的抗冲击和抗剪性能，方便了施工。在预制煤矸石陶粒钢管混凝土梁柱构件设置凹槽以及钢筋混凝土短柱与短梁设置外伸插筋的方法保证节点与接缝的承载力、刚度和延性。

3、本发明使用采煤排出废料煤矸石陶粒为骨料的混凝土,相比普通混凝土具有绿色、节能、轻质高强且耐久性良好，节约成本等优点，实现了采煤废料的循环利用,节约了能源。4、本发明涉及的施工工艺与传统工艺相比、简化了施工工艺、降低了施工难度、节点构造相对简单、同时具有较好的综合经济效益。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。