[发明专利]一种用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点及其制造方法

说明书

(一)技术领域

本发明是一种用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点及其制造方法，属钢管混凝土结构的制造技术。

(二)背景技术

钢管混凝土是一种具有承载力高、塑性和韧性好、节省造价、方便施工等特点的新型组合结构材料，已在工业和民用建筑等工程中应用多年，取得了较好的技术经济效益。钢管高强混凝土则是利用高强钢板卷制而成的钢管与内填的C60以上高强混凝土联合共同工作的构件，它的破坏状态和工作机理与钢管普通混凝土相似，但其强度得到较大提高，弹性工作范围增大，在地震区完全可以满足结构的延性要求，是应用在高层建筑中的一种经济有效的结构形式。根据我国现有条件，在高层建筑中采用钢管混凝土柱时，常需和现浇钢筋混凝土梁相连，并做成刚性连接，以组成刚架体系。在抗震区设计延性刚架时，保证节点区的承载力，使之不过早破坏十分重要，因为节点区破坏或者变形过大，梁、柱构件就不再能形成抗侧力的刚架结构了。钢管混凝土梁柱节点的制造，更是直接影响到施工的难易和工程进度，因而成为钢管混凝土结构设计中的关键环节，但是现行钢管混凝土柱的节点构造复杂，传力不甚明确，国内至今还未有一套完整的计算理论，人们对钢管混凝土柱节点制造型式的评价主要是通过试验分析获得的。我国现行《钢管混凝土结构设计与施工规程》只提供了几种钢管混凝土柱节点的制造型式：(1)梁端局部加宽的单梁节点、(2)连续双梁节点、(3)钢加强环式节点，并没有详细阐述各种制造型式的应用特点及优缺点，而且没有给出明确的节点制造方法。其中钢加强环式节点是《钢管混凝土结构设计与施工规程》所推荐的节点形式之一，至今为止，这种类型的节点在实际工程中应用得较多，它采用钢加强环与钢梁上下翼板焊接或与混凝土梁纵筋焊接的构造形式来实现。钢加强环式节点整体性好、传力明确、安全可靠，但加强环板和肋板均需在施工现场与钢管壁焊接成整体，现场焊接工作量非常大，施工不甚方便，而且焊接质量不易保证。

(三)发明内容

本发明的目的就是为了克服和解决现有钢加强环式节点存在的现场焊接工作量非常大，施工不甚方便，焊接质量不易保证的缺点和问题，研究设计一种受力合理、可靠性好、施工方便、质量容易控制的用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点及其制造方法。

本发明是通过下述结构及方法技术方案来实现的：本用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点由柱身段与节点段两部分组成，其中节点段包括节点段钢管、拉环、压环和穿心腹板，柱身段包括柱身段钢管和法兰环；其相互位置及连接关系为：节点段的拉环与压环分别焊接在节点段钢管的上下端面，穿心腹板通过节点段钢管的中心并与节点段钢管焊接在一起，柱身段的法兰环焊接在柱身段钢管的端面，连接时将节点段的拉环端面与压环端面分别与柱身段的法兰环端面相对贴合，并通过高强螺栓将节点段与柱身段连接起来。

本用于梁柱连接的钢管高强混凝土柱节点的制造方法为：(1)用钢板卷制两段长度分别为h₁和h₂的钢管，钢管最好为螺旋卷管，其中h₁等于节点段混凝土梁梁高h_b减去上下两混凝土保护层的厚度剩余的高度，h₂等于楼层高h减去h₁后剩余的高度；按设计要求用钢板制作拉环、压环和法兰环，并将法兰环和拉环、压环叠在一起冲螺栓孔；按设计要求用钢板制作穿心腹板；(2)将穿心腹板通过钢管并与钢管焊接；将拉环、压环与钢管、穿心腹板焊接构成节点段；将法兰环与钢管焊接构成柱身段；(3)施工时将节点段与柱身段用高强螺栓连接起来。