节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱一平板节点

摘要

本发明提供一种节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱一平板节点，其特征在于该节点包括在钢管混凝土柱头附近局部加厚楼板形成的柱托板、柱托板内置的托板环向钢筋与托板箍筋、托板环向钢筋中央内置的钢管混凝土柱。应用本发明施工难度和工作量大为减小，施工简便造价少，有利于构件标准化的推广，是一种施工效率高、效益大的新型建筑结构。

说明书

所属技术领域

本发明涉及建筑结构，特别涉及节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱一平板节点。

背景技术

钢管混凝土柱一平板结构日渐受到结构工程师的青睐，它既能发挥板柱结构在使用功能上的灵活性，又可以利用钢管混凝土柱在承重方面优异的力学性能，从而有着广泛的适应性，既适用于需要大空间的多高层建筑、商场、停车场等，又适用于荷载较重的工业厂房及仓库等，尤其对于高层建筑的地下室，在技术和经济上均是一个良好的选择

国内外对钢管混凝土结构和钢筋混凝土平板结构分别进行了大量的研究与实践，但对钢管混凝土柱与混凝土平板楼盖连接的节点构造问题，还未找到满意的解决方法，这也成了制约钢管混凝土柱一平板结构应用的“瓶颈”问题。

现有的钢管混凝土柱-平板节点的思路均是保持钢管混凝土柱沿全高贯通成整体，楼盖梁板只能从柱子侧面与其连接，其传力机理相近，可归纳如下：

(1)剪力传递：主要依靠明暗牛腿、抗剪环筋、抗剪销等钢构件进行剪力传递，如节点有混凝土环梁包围，还可利用混凝土与钢管壁之间的粘结力和摩擦力协助传递。

(2)弯矩传递：主要依靠加强环板、混凝土圈梁或连续钢筋来实现弯矩传递。若有型钢牛腿，则牛腿自身可承担一定弯矩。

由此可见传统的钢管混凝土柱板节点主要存在着以下不足之处：

(1)传递内力的方式不理想。

为充分发挥钢管混凝土的承载力，宜将荷载直接施加于核心混凝土上或者同时施加于钢管和核心混凝土上。钢管单独受力，可能导致钢管过早屈曲而降低钢管混凝土柱的承载力。

传统的不穿心节点主要依靠钢牛腿、抗剪环等抗剪连接件，通过焊缝把剪力传递给钢管外壁，再通过钢管和混凝土间的粘结力和剪切摩擦力，将此剪力逐渐传给核心混凝土。荷载传递路径过长，不利于钢管和混凝土共同受力。同时，焊缝下端处钢管应力较大，容易形成薄弱环节。

为解决以上问题，有些节点型式中引进了穿心或半穿心牛腿。但是，穿心板件的制作比较麻烦，并且会妨碍管内混凝土浇灌和振捣，造成施工不便。同时，有研究发现，在钢管混凝土柱轴心压力作用下，节点穿心腹板下对应的钢管壁应力集中现象明显，加之高强混凝土本身固有的脆性，使得荷载一变形曲线出现跳水似的急剧下降段；其后，在钢管混凝土柱外侧穿心腹板下的钢管壁首先出现压屈而凸出，形成了节点的薄弱环节。

(2)节点构造复杂，造价较高，施工不便。

为了传递钢筋混凝土楼盖传来的内力，传统节点须采用加强环、牛腿等钢构件，用钢量较大，现场焊接工作较多，施工不便，直接增加了工程造价。同时，传统节点对结构灵活布置的适应性较差，例如当节点周边混凝土梁高度不同或梁面标高不一致时，节点构造较为复杂。

(3)钢管混凝土柱板节点有钢筋穿管的要求，造成施工困难。

在钢管混凝土柱板结构中，楼盖多数采用无粘结预应力混凝土平板结构。根据《无粘结预应力混凝土结构技术规程(JGJ/T 92-93)》第4.3.5条规定，无粘结预应力筋应正交穿过板柱节点，每一方向穿过柱子的无粘结预应力筋不应少于2根。这就要求节点钢管在正交的方向上必须开洞以让两向的预应力钢筋通过，并采取措施弥补钢管开洞削弱的影响，这就进一步增加了节点构造的复杂性和施工难度。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术的不足而提供一种施工难度和工作量大为减少，施工简便造价少，有利于构件标准化的推广，施工效率高效益大的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱一平板节点。

本发明的目的是这样实现的：

一种节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱一平板节点，包括钢筋混凝土平板3，还包括在钢管混凝土柱头附近局部加厚楼板形成的柱托板2、柱托板2内置的托板环向钢筋5与托板箍筋6、托板环向钢筋5中央内置的钢管混凝土柱1和柱钢管4。

——所述柱钢管4内在柱头处设置衬管8，衬管8内置连接钢筋笼7。

——所述柱钢管4在与柱托板2连接处设置上柱钢管垫板9、下柱钢管垫板10和抗剪环筋11。

本发明开辟了钢管混凝土柱-平板节点构造的新思路，即保持混凝土平板楼盖的连续性，各层楼盖在板柱交接处的板面和板底与钢管混凝土柱连接。为了避免节点区由于钢管不连通而受到削弱，在柱头附近局部加厚楼板形成柱托板，通过托板内的混凝土和环向钢筋约束节点核心混凝土，使其承载力达到或超过相应的钢管混凝土柱。其基本型式有两种(如图1～2所示)，区别在于下柱钢管是否插入节点区(即下柱钢管是在托板底还是在平板底断开)。

本发明的突出优点和显著效果是：

(1)这种节点很好地解决了混凝土平板与钢管混凝土柱的连接问题。由于节点区内混凝土平板是连续的，弯矩与剪力的传递与普通钢筋混凝土结构无异。同时，楼盖荷载是同时直接施加于钢管和核心混凝土上的，对钢管混凝土而言这是理想的加载方式。另一方面，由于在节点区内柱身混凝土和楼盖混凝土均是连续的，传力路线明确，而且节点的刚性容易得到保证。

(2)这种节点施工方法与钢筋混凝土节点相同，钢管只需吊装固定，省去了大量的现场焊接工作，现场施工难度和工作量均大为减小。同时钢管每层吊装，施工简便，无须大吨位的起重设备，有利于提高效率、加快进度和减少造价。

(3)钢管尺寸整齐划一，受楼面结构布置影响较小，有利于构件标准化的推广，为钢管混凝土结构的大规模应用创造了条件。

(4)这种节点无须加强环、牛腿等钢连接件，大大降低了钢管混凝土结构的造价，带来良好的经济效益。

附图说明

图1是本发明一种具体结构(下柱插入)的平面图(图1(a))和剖面图(图1(b))

图2是本发明另一种具体结构(下柱不插入)的平面图(图2(a))和剖面图(图2(b))

图3是本发明的施工流程图

在图1-图3中，1为钢管混凝土柱，2为柱托板，3为钢筋混凝土平板，4为柱钢管，5为托板环向钢筋，6为托板箍筋，7为连接钢筋笼，8为衬管，9为上柱钢管垫板，10为下柱钢管垫板，11为抗剪环筋，12为下柱钢管，13为上柱钢管，14为下柱混凝土，15为上柱钢管柱脚，16为楼盖及节点混凝土，17为上柱混凝土。

具体实施方式

参照图3，按以下步骤进行本发明的施工：

(1)安装下柱钢管(图3(a))；

(2)浇灌下柱混凝土(图3(b))；

(3)支好楼盖及节点模板，绑扎楼盖及节点钢筋，安放上柱钢管柱脚并固定(图3(c))；

(4)浇灌楼盖及节点混凝土(图3(d))；

(5)安装上柱钢管，并与柱脚焊接连接(图3(e))；

(6)浇灌下柱混凝土(图3(f))。