[发明专利]一种矩形钢管混凝土柱-钢梁连接节点及其施工方法

说明书

所属技术领域

本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种矩形钢管混凝土柱-钢梁连接节点及其制作方法。

背景技术

钢管混凝土结构是在钢管中填充混凝土构成，钢管的存在能够防止混凝土过早开裂，混凝土的存在能够防止钢管的过早屈曲，二者共同工作能充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，因此具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、经济效益显著和施工环保等许多优点。

矩形钢管混凝土结构具有抗弯刚度大、节点连接方便的优点。而矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系，因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，在高层及超高层建筑中具有很好的应用前景，现已受到国内外工程领域的普遍重视。

目前，我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》（CECS159：2004）推荐的矩形钢管混凝土柱—钢梁连接节点包括四种：内隔板式连接，带短梁内隔板式连接，外环板式连接，隔板贯通式连接。这些节点尚存在以下问题：

（1）内隔板节点由于节点内部施焊较困难，管内混凝土的浇注也受影响，在应用中往往受到管柱边长的限制。另外，钢管柱同一位置的两侧分别有梁翼缘和内隔板在此相焊，钢材经过两次热加工，易产生较大的残余应力，导致焊缝附近易发生脆性破坏。虽然节点自身构造意使塑性铰出现在梁端，但焊缝处的应力集中却影响了塑性铰的发展。

（2）外环板式节点由于节点自身的构造特点，适应性和灵活性较差。节点需要足够大的水平环板以保证节点的强度，用钢量明显增大。此外，外环板的设置使位于边角处的节点布置困难，给建筑设计带来了不必要的麻烦，室内角部有凸角出现，影响美观

（3）隔板贯通式节点上下外伸的隔板将柱身截断，对于柱身有一定的削弱，但整体节点区段可以工厂预制，施工过程比较简单，另外还有助于实现高层建筑中柱截面尺寸的变化。节点构造形式简单，制作方便，室内空间布置灵活。梁翼缘受力直接传递至柱侧，传力机制明确，有利于梁端弯矩和剪力的传递，减少了钢管柱壁的局部变形，保证了节点的工作性能。但也存在焊接工作量大，下翼缘焊缝需两次施焊，焊接质量不易保证等缺点。

鉴于传统的栓焊混合连接节点受焊缝影响抗震性能较差，国内一些人提出用全螺栓节点进行施工。实际工程经验表明全螺栓节点受力性能较好，避免了焊缝尤其是下翼缘焊缝缺陷的影响。但是由于需要加工和施工大量螺栓和螺栓孔，因此造价很高；并且由于螺栓安装需要较长的外伸隔板，因此对螺栓加工精度，现场梁柱安装定位精度要求非常高，一旦柱子倾斜或者梁不能对中，施工将十分困难。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，在隔板贯通节点的基础上，提供一种施工较为快捷，结构更合理的矩形钢管混凝土柱-钢梁隔板贯通节点的连接及施工方法。本发明的技术方案如下：

一种矩形钢管混凝土柱-钢梁连接节点，包括上贯通隔板（3）、下贯通隔板（4）、连接板（5）、高强螺栓（6），其特征在于，上贯通隔板（3）、下贯通隔板（4）贯穿矩形钢管混凝土柱（1）柱壁，并与柱壁四周用剖口焊缝连接，连接板（5）连接在矩形钢管混凝土柱（1）柱侧壁与钢梁（2）腹板之间，其特征在于，下贯通隔板（4）通过高强螺栓（6）到钢梁（2）的下翼缘，上贯通隔板（3）通过剖口焊缝连接到钢梁（2）的上翼缘。

本发明同时提供上述的连接节点的两种施工方法，

一种为：

1）根据矩形钢管混凝土柱（1）的尺寸加工上贯通隔板（3）和下贯通隔板（4），在没有梁连接的柱侧，然后通过四分之一圆弧，使隔板过渡到与钢梁齐宽；

2）上贯通隔板（3）通过圆弧过渡到与钢梁齐宽后并向外伸；

3）在下贯通隔板（4）上预留螺栓孔，其直径略大于高强螺栓（6）的直径，预留孔数量通过梁翼缘所承受的弯矩计算得到；

4）将上贯通隔板（3）和下贯通隔板（4）与矩形钢管混凝土柱（1）的柱壁通过剖口焊缝连接；

5）根据上贯通隔板（3）和下贯通隔板（4）的间距加工连接板（5），连接板（5）与柱侧壁用剖口焊缝或角焊缝连接；

6）在钢梁（2）下翼缘预留螺栓孔，其直径略大于高强螺栓（6）的直径，预留孔需与下贯通隔板（3）上孔对应；

7）在钢梁（2）上翼缘切削和开槽，切削和开槽长度同上贯通隔板（3）外伸长度匹配；