[发明专利]一种用于逆作法基坑工程的钢管混凝土柱环梁连接节点

说明书

技术领域

本发明属于固定建筑物地下结构梁柱节点构造，特别涉及使用钢管混凝土柱的逆作法基坑工程。

背景技术

基坑工程逆作法是主体结构与支护结构全面相结合的一种施工工法，工艺一般是先沿建筑物地下室外墙位置施工地下连续墙或其它临时围护墙，同时在建筑物内部的永久框架柱的位置施工中间支承桩和柱，作为施工期间于底板封底之前承受上部结构自重和施工荷载的支承；然后施工主体结构梁板结构，作为地下连续墙或其它围护墙的水平支撑，随后逐层向下开挖土方和浇筑各层地下结构梁板，直至底板封底，逆作施工完成后在柱外包钢筋混凝土，形成永久框架柱；同时，由于地面一层的楼面结构已经完成，为上部结构的施工创造了条件，因此可以同时向上逐层进行地上结构的施工；如此地面上、下同时进行施工，直至工程结束。

逆作法由于具有可严格控制基坑变形、节省基坑围护结构造价以及加快工程工期等优点，近年来在高层建筑地基基础工程、地铁车站、人防、市政工程中得到了大量的应用和推广，取得了较好的经济效益和社会效益，已积累了较为成熟的设计与施工经验，同时在理论方面也日臻完善，并已列入国家、行业和地方标准中，目前该方法已列为国家建筑业10项新技术之一。

对于上部结构荷载较大的高层和超高层结构，常需要采用钢管混凝土柱作为上部结构的竖向支撑。钢管混凝土柱充分利用了钢管和核心混凝土的相互作用，具备了强度高、塑性好、抗疲劳和耐冲击的力学特性，两种材料的结合符合提高建筑材料强度的发展方向，随着钢管混凝土柱柱身理论的成熟和完善，钢管混凝土结构在工厂建设中的应用越来越多，特别是高层建筑中发展很快。上部结构钢管混凝土柱梁节点可分为柱贯通和梁贯通，在柱贯通中具体有内加强环式、外加强环式、环梁式、钢筋贯通式、双梁式等，而梁贯通中存在梁整体贯穿式、梁翼缘贯穿式、隔板贯穿式、梁腹板贯穿式等形式。但当前存在钢管混凝土柱节点的研究还并不成熟和完善的问题，对于基坑逆作法工程中的钢管混凝土柱的地下梁柱节点研究更是未见报道。

根据逆作法自身的工艺特点，逆作法工程中的竖向支承应在基坑工程开挖之前从地面施工完毕，作为逆作法施工过程中地下地上结构的竖向支承。目前竖向支承均采用钢立柱结合立柱桩的型式，对于钢立柱利用高层结构的钢管混凝土柱的逆作法工程中，由于钢管混凝土柱的直径较大，一般约为800mm至1000mm。而地下结构梁宽较小，一般约为500mm至800mm。在地下梁柱节点位置，存在梁柱节点位置梁钢筋被钢管混凝土柱截断、梁钢筋难以穿越的难题。虽然随着大量钢管混凝土柱混凝土结构工程的实施，上部结构工程中已发展了多种节点连接方式解决此问题，对于地下结构逆作法的工艺，由于钢管混凝土柱承担上部结构的荷载，无法采用梁贯通的形式，必须采用柱贯通的节点。

常用的柱贯通梁柱节点需要在钢管混凝土柱表面焊接加强环，梁钢筋通过焊接在加强环板上和钢管混凝土柱连接。但焊接加强环对于钢管混凝土柱的施工和受力存在不利影响。如在钢管混凝土柱施工前焊接，不利于钢管混凝土柱在基坑开挖前的施工；如在基坑开挖后再施焊，由于钢管混凝土柱承担逆作阶段上部结构荷载，受力状态下焊接应力对钢管混凝土柱的强度产生削弱。采用常规钢筋混凝土环梁连接的钢管混凝土柱梁柱节点，可以避免加强环板的焊接问题，但由于逆作法地下结构需承担较大的竖向施工荷载，地下室顶层结构需作为施工平台，供逆作实施过程中挖土机、吊车、土方车以及混凝土泵车等大型重载施工机械进行作业。常规钢管混凝土环梁节点，通过在环梁中部或底部钢管外表面贴焊环形钢筋，用于传递剪力。如何确保在较大的逆作施工荷载下混凝土环梁和钢管混凝土柱的抗剪承载力问题，是采用钢筋混凝土环梁连接需要解决的问题。

综上所述，常规钢管混凝土柱环梁连接节点无法直接应用于逆作法地下结构，带来梁柱节点位置钢筋的连接、无法采用加强环板连接、混凝土环梁和钢管混凝土柱的抗剪承载力问题等诸多不利因素。

发明内容

为了克服现有采用钢管混凝土柱的逆作法基坑工程中，梁柱节点位置钢筋的连接问题，本发明提供了一种针对采用钢管混凝土柱的逆作法基坑工程的新型梁柱节点。采用该节点，既可完全避免钢管混凝土柱梁柱节点位置钢筋的穿越难题，同时可以解决混凝土环梁和钢管混凝土柱的抗剪承载力问题。

为了解决上述技术问题，所采取的技术方案是：