一种复材-混凝土-钢双壁空心管柱装配式节点制造技术

本实用新型专利技术涉及一种复材

【技术实现步骤摘要】
一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点


[0001]本技术涉及组合结构装配式建筑
，尤其涉及一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点。

技术介绍

[0002]复合材料(复材)是指由纤维增强体与树脂基体复合而成的新型结构材料，与传统结构材料相比，具有轻质高强、良好的抗腐蚀性等优点。土木工程学术界提出复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱这种新型组合结构，该组合结构将混凝土、钢和复材三种材料进行优化组合，使每种材料都能发挥其优点，从而具有非常优越的力学性能。这种新型组合结构与钢
‑
混凝土双管柱相比，内部钢管受到夹层混凝土以及外层复材管的保护，整体耐腐蚀性能更强；它与复材
‑
混凝土双管柱相比，内部钢管充当纵筋的作用，为结构提供抗弯能力；它与复材约束混凝土相比，因该组合构件内部中空，得以节省混凝土，具有自重轻，减小构件截面尺寸的优点。综合以上优点，复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱特别适合用于腐蚀环境(例如海洋环境)、具有抗震要求的桥梁结构中。
[0003]如果要将复合
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管组合柱应用到有抗震要求的桥梁中，该组合桥墩与桥梁中的其它钢筋混凝土构件如上部盖梁、下部桩排架(或基础)的连接节点则变得非常的重要，它的可靠度对结构的安全性至关重要。因为在地震作用下，节点传递桥墩和盖梁中的剪力，其核心区剪力很大，因而往往极易产生剪切脆性破坏。不同于房屋框架结构的“强柱弱梁”，桥梁结构在横向地震作用下主要依靠墩柱的延性发生变形，而不是盖梁的延性，理想的塑性铰出现的位置是在墩柱的上下端，毫无疑问的是桥梁节点部位属于能力保护构件，在地震作用下需要保持较高的强度和刚度。此外，传统现浇式节点施工效率低下，且现场浇筑混凝土容易出现质量难以保证的问题，因此，寻求一种构造简单、传力明确、抗震性能优良的装配式复合
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管组合柱节点就显得格外重要。
[0004]但目前对于该新型组合柱的研究主要集中于组合构件各部分本身的轴压、受弯、偏压性能及其抗震性能，因此，在组合结构装配式建筑
中，本技术提出了一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的技术问题，本技术的目的是：提供一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点，来满足梁柱节点传力合理且安全的要求，并在实际应用中能够提高施工效率。
[0006]为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0007]一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点，包括预制柱、钢筋混凝土基础/盖梁、高强无收缩砂浆层；预制柱包括复材管、钢管、混凝土层，复材管套在钢管外，复材管和钢管之间填充混凝土形成混凝土层，钢管的一端从复材管的一端伸出；钢筋混凝土基础/盖梁内预埋金属波纹管；钢管从复材管中伸出的一端插入金属波纹管中，金属波纹管和钢管
之间灌注高强无收缩砂浆形成高强无收缩砂浆层。
[0008]作为一种优选，钢管比复材管长出的部分插入金属波纹管内，插入的长度为预制柱在钢筋混凝土基础/盖梁内的埋入深度d，满足：
[0009][0010]式中：
[0011]V：传递至节点处最大剪力设计值(KN)；
[0012]D：预制柱复材管内径(mm)；
[0013]M：传递至节点处最大弯矩设计值(KN
·
m)；
[0014]f
c
：钢筋混凝土基础/盖梁中混凝土抗压设计强度(MPa)。
[0015]作为一种优选，钢管插入金属波纹管的端部焊接了一块抗剪圆环，钢管与抗剪圆环同心；钢管的壁厚为t，抗剪圆环的径向上的宽度为17t，抗剪圆环向钢管内部和钢管外部延伸的宽度均为8t。
[0016]作为一种优选，钢管外壁焊接用于支撑复材管和浇筑混凝土的钢环板，钢环板在轴向方向上的位置对应复材管的端部，钢环板的外径比复材管的外径大5％。
[0017]作为一种优选，钢管插入金属波纹管的一端内部填充混凝土形成混凝土段，混凝土段的长度≥埋入深度d+复材管内径。
[0018]作为一种优选，抗剪圆环背对钢管的一侧设置坐浆层；坐浆层的材料同高强无收缩砂浆层，坐浆层的厚度为10～30mm。
[0019]一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点的施工方法，预制柱的制备包括以下步骤：在钢管上按照设计要求焊接端部抗剪圆环及中部钢环板；在已完成焊接工作的钢管外套入复材管，复材管一端顶在钢环板上，并保持钢管与复材管对中；固定外复材管；在钢管与复材管之间灌入混凝土，在钢管内部一定高度的范围内灌入混凝土，并养护成型。
[0020]作为一种优选，柱脚基础节点施工时，包括以下步骤：完成预制柱的制备，并运送到安装现场；钢筋混凝土基础安装好钢筋笼，并在节点区固定金属波纹管，金属波纹管底部利用模板密封，浇筑基础混凝土；当预制柱和基础混凝土强度达到设计强度70％后，拆除金属波纹管底部密封模版，在金属波纹管底混凝土面上铺设坐浆层，插入预制柱的钢管，将抗剪圆环置于坐浆层上，调整预制柱的位置并固定，然后在预制柱和金属波纹管之间灌注高强无收缩砂浆使钢筋混凝土基础和预制柱连接为整体，完成节点的施工。
[0021]作为一种优选，盖梁节点施工时，包括以下步骤：完成预制柱、预制盖梁的制备，预制盖梁的制备包括钢筋绑扎、金属波纹管的安装、灌浆孔、排气孔的预留、混凝土的浇筑；将预制柱和预制盖梁运送到安装现场；将预制柱安装在预定位置，清理预制柱的顶面，并在顶面铺设坐浆层；吊装预制盖梁至预定位置，使金属波纹管深处坐于预制柱顶面的坐浆层上；在金属波纹管下方安装密封模板，用于防止在灌浆时灌浆料的渗漏；通过灌浆孔灌注高强无收缩砂浆，使预制盖梁与预制柱连接为整体，待凝固成型，拆除临时措施，完成节点的安装固定。
[0022]作为一种优选，完成钢筋混凝土基础/盖梁钢筋绑扎后，在节点核心区固定金属波纹管，金属波纹管底部放入密封模板，浇筑基础/盖梁混凝土，养护成型，拆除密封模板；金
属波纹管内径比复材管外径大100mm，金属波纹管的高度等于埋入深度d+坐浆厚度。
[0023]作为一种优选，对于盖梁节点，在金属波纹管安装时，预留后期灌注高强无收缩砂浆的灌浆孔和排气孔；在预埋的金属波纹管顶面沿外圈均匀设置4～6个直径为12mm的预留孔，其中2个作为排气孔，剩余作为灌浆孔。
[0024]本技术具有如下优点：
[0025]1、本技术提供的节点，可以实现预制柱和钢筋混凝土基础/盖梁的同时施工，且除了预制柱外，钢筋混凝土盖梁也采用预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点，其特征在于：包括预制柱、钢筋混凝土基础/盖梁、高强无收缩砂浆层；预制柱包括复材管、钢管、混凝土层，复材管套在钢管外，复材管和钢管之间填充混凝土形成混凝土层，钢管的一端从复材管的一端伸出；钢筋混凝土基础/盖梁内预埋金属波纹管；钢管从复材管中伸出的一端插入金属波纹管中，金属波纹管和钢管之间灌注高强无收缩砂浆形成高强无收缩砂浆层。2.按照权利要求1所述的一种复材
‑
混凝土
‑
钢双壁空心管柱装配式节点，其特征在于：钢管比复材管长出的部分插入金属波纹管内，插入的长度为预制柱在钢筋混凝土基础/盖梁内的埋入深度d，满足：式中：V：传递至节点处最大剪力设计值(KN)；D：预制柱复材管内径(mm)；M：传递至节点处最大弯矩设计值(KN
·
m)；f
c
：钢筋混凝土基础/盖梁中混凝土抗压设计强度(MPa)。3.按照权利要求1所述的一种复材
‑
混...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢攀，黄旖珩，黄奕森，尹俊熙，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：新型
国别省市：