一种半预制角钢骨架式混凝土柱-梁柱节点以及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种半预制角钢骨架式混凝土柱

【技术实现步骤摘要】
一种半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点以及施工方法


[0001]本专利技术属于土木工程
，特别是一种半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点以及施工方法。

技术介绍

[0002]当前的现浇角钢骨架式混凝土组合结构面临施工周期长、劳动强度高、施工条件复杂、模板消耗量大等问题，而采用预制结构虽能提高施工效率、加快施工进度，但难以达到现浇结构相当的整体性能，尤其在预制构件拼接节点处属于受力薄弱点。
[0003]另外，梁柱节点是保障结构抗震性能和抗倒塌性能的关键部位，因其受力复杂，通常需采用加密箍筋或其他加固措施，造成节点处用钢量大、施工难度大、混凝土不易振捣密实等一些问题。
[0004]此外，在传统的角钢骨架式混凝土柱中仅采用一种混凝土材料，然而柱子中角钢骨架外部的保护层混凝土通常是受力薄弱环节。
[0005]尤其是在高烈度地区，当受到强震作用时，保护层混凝土易最先发生破坏，进而引发一系列连锁破坏现象，造成工程安全隐患。
[0006]因此，如何提高混凝土柱
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梁柱节点的施工效率，以及在高烈度地区如何提高梁柱节点的整体受力性能和抗震性能，是目前需要解决的问题。
[0007]
技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，从施工效率和受力性能两方面出发，提出一种半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点以及施工方法。
[0009]采用模板预制、核心区混凝土现浇的半预制方式，实现节点
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柱身上下一体全封闭式永久模板，减小现场工作量，提升结构整体受力性能。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：包括半预制角钢骨架式混凝土柱结构和梁柱节点结构；所述半预制角钢骨架式混凝土柱结构包括角钢骨架、柱身模板和现浇混凝土；所述角钢骨架由四根纵向对称分布的肢件角钢和横向分布的若干缀材槽钢组成，所述缀材槽钢设置于半预制角钢骨架式混凝土柱结构的柱身部分，所述缀材槽钢腹板开设有通透槽口，相邻肢件角钢之间通过缀材槽钢的一侧翼缘固定连接；所述缀材槽钢与肢件角钢连接时呈倒U型；所述柱身模板包括模板A和模板B，所述模板A和模板B的高度尺寸一致，且模板A和模板B均埋置了若干排弯筋，所述弯筋从模板内壁伸出一定长度，弯筋外伸长度及弯筋直径与所述缀材槽钢腹板上的槽口相匹配，弯筋数量与缀材槽钢的数量相匹配；所述模板A上下端各设有预留孔一，所述模板A上端同时设有灌浆孔；所述模板A两
侧设有多个插筋孔；所述模板A两侧均埋置金属波纹管；所述金属波纹管包括一个竖管以及多个与竖管交叉连通设计的斜管，所述竖管顶部与灌浆孔连通，用于灌注浆料；所述斜管从外到内向下倾斜且与插筋孔连通；所述模板B两侧预埋若干斜筋，所述斜筋从模板内壁伸出一定长度，斜筋的数量、直径、外伸长度、倾斜角度等与模板A中金属波纹管的斜管的构造相匹配，且模板B上的斜筋能够通过插筋孔插入到金属波纹管的斜管中；所述梁柱节点结构包括两个正交焊接一体成型的工字型钢梁以及钢套筒，且正交焊接交点位于钢套筒的中心位置；所述钢套筒四周筒壁与两个工字型钢梁垂直焊接；所述工字型钢梁与钢套筒之间具有间隙部，所述肢件角钢能够穿过所述间隙部；所述钢套筒在与模板A相接的上下端表面设有若干个预焊螺杆一，所述螺杆一的数量、位置、尺寸大小等与所述预留孔一相匹配。
[0011]进一步地，所述角钢骨架还包括缀材角钢，所述缀材角钢设置于半预制角钢骨架式混凝土柱结构的节点区域，相邻肢件角钢之间通过缀材角钢的一肢固定连接；未与肢件角钢连接的一肢设有若干个预留孔二，所述预留孔用于连接梁柱节点结构；所述钢套筒内部的工字形钢梁上下翼缘外表面设有若干个预焊螺杆二，所述螺杆二的数量、位置、尺寸大小等与所述缀材角钢的预留孔二相匹配。
[0012]进一步地，所述缀材角钢和缀材槽钢通过焊接或栓接的方式与肢件角钢连接。
[0013]进一步地，所述模板A和模板B为钢筋混凝土预制模板。
[0014]进一步地，所述模板A和模板B采用的混凝土为超高性能混凝土（UHPC）或者工程水泥基复合材料（ECC）材料。
[0015]进一步地，所述缀材槽钢的腹板上开设的通透槽口的形状为矩形。
[0016]进一步地，所述钢套筒内部的工字形钢梁腹板表面还设有若干个栓钉，用于加强节点区域钢梁与现浇混凝土之间的协同作用。
[0017]本专利技术还提供如上所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点的施工方法，其步骤如下：步骤一、准备工作：预制由工字形钢梁与钢套筒焊接一体成型的预制梁柱节点结构，采用超高性能混凝土（UHPC）或工程水泥基复合材料（ECC）等高性能材料预制的模板A和模板B，肢件角钢、缀材角钢、缀材槽钢、现浇混凝土等材料均运输至施工现场；步骤二、角钢骨架安装：四根肢件角钢纵向对称分布安装固定，柱身区域的相邻肢件角钢之间通过缀材槽钢固定连接，缀材槽钢与肢件角钢连接呈倒“U”型，节点区域相邻肢件角钢之间通过缀材角钢固定连接，缀材槽钢和缀材角钢与肢件角钢之间的连接采用焊接或螺栓等固定连接方式；步骤三、模板A安装：将模板A吊装至角钢骨架附近，直至其内壁上外伸的弯筋位于相应的缀材槽钢腹板上沿，之后缓缓下降，使弯筋穿过缀材槽钢腹板上的槽口，同时模板A下端预留孔一穿过下层节点钢套筒上端螺杆一，最终模板A落于钢套筒上，模板A上的弯筋紧扣在缀材槽钢腹板槽口内，完成模板A的安装；在同一段柱身区域，角钢骨架上共安装两块模板A，两块模板A采用对向安装，安装后两块模板A相互平行；步骤四、模板B安装：将模板B吊装至角钢骨架附近，将其两侧外伸的斜筋分别放置
于两边模板A对应的插筋孔中，同时模板B内壁外伸的弯筋扣在缀材槽钢腹板槽口的边沿上，之后将模板B沿着斜筋的轴线方向斜向下缓慢下降，直至斜筋完全插入金属波纹管中，同时弯筋紧扣在缀材槽钢腹板槽口内，最终，模板B左右两侧与模板A接触，下端与钢套筒接触，完成模板B安装；安装后模板A与模板B之间形成金属波纹管
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斜筋连接结构；在同一段柱身区域，角钢骨架上共安装两块模板B，两块模板B采用对向安装，安装后两块模板B相互平行；步骤五、对模板A灌浆：通过模板A上端的灌浆孔，对内置的金属波纹管填充无收缩、高强度灌浆料，使模板A和模板B通过金属波纹管浆锚连接形成全封闭式模板结构，提高预制模板整体工作性能；步骤六、梁柱节点结构安装：将工字形钢梁与钢套筒焊接为一体的预制梁柱节点结构件吊装至节点区域上部，缓缓下降，使钢套筒下端预焊螺杆二插入模板A上的预留孔一中，钢梁下翼缘外表面预焊螺杆二穿过缀材角钢上的预留孔中，完成节点区域预制梁柱节点结构件的定位。
[0018]随后将新的缀材角钢带预留孔的一肢穿过工字形钢梁上翼缘螺杆一，另一肢与肢件角钢通过焊接或者栓接方式连接，并用螺帽拧紧螺杆一，进一步将缀材角钢紧固在工字形钢梁上；步骤七、上层柱身模板与节点安装重复步骤3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：包括半预制角钢骨架式混凝土柱结构和梁柱节点结构；所述半预制角钢骨架式混凝土柱结构包括角钢骨架、柱身模板和现浇混凝土；所述角钢骨架由四根纵向对称分布的肢件角钢（5）和横向分布的若干缀材槽钢（7）组成，所述缀材槽钢（7）设置于半预制角钢骨架式混凝土柱结构的柱身部分，所述缀材槽钢（7）腹板开设有通透槽口（71），相邻肢件角钢（5）之间通过缀材槽钢（7）的一侧翼缘固定连接；所述缀材槽钢（7）与肢件角钢（5）连接时呈倒U型；所述柱身模板包括模板A（8）和模板B（13），所述模板A和模板B的高度尺寸一致，且模板A和模板B均埋置了若干排弯筋（14），所述弯筋（14）从模板内壁伸出一定长度，弯筋外伸长度及弯筋直径与所述缀材槽钢（7）腹板上的槽口（71）相匹配，弯筋数量与缀材槽钢（7）的数量相匹配；所述模板A（8）上下端各设有预留孔一（9），所述模板A（8）上端同时设有灌浆孔（11）；所述模板A（8）两侧设有多个插筋孔（12）；所述模板A（8）两侧均埋置金属波纹管（10）；所述金属波纹管（10）包括一个竖管以及多个与竖管交叉连通设计的斜管，所述竖管顶部与灌浆孔（11）连通，用于灌注浆料；所述斜管从外到内向下倾斜且与插筋孔（12）连通；所述模板B（13）两侧预埋若干斜筋（15），所述斜筋（15）从模板内壁伸出一定长度，斜筋（15）的数量、直径、外伸长度、倾斜角度与模板A（8）中金属波纹管的斜管的构造相匹配，且模板B上的斜筋（15）能够通过插筋孔（12）插入到金属波纹管的斜管中；所述梁柱节点结构包括两个正交焊接一体成型的工字型钢梁（1）以及钢套筒（2），且正交焊接交点位于钢套筒（2）的中心位置；所述钢套筒（2）四周筒壁与两个工字型钢梁垂直焊接；所述工字型钢梁（1）与钢套筒（2）之间具有间隙部，所述肢件角钢（5）能够穿过所述间隙部；所述钢套筒（2）在与模板A（8）相接的上下端表面设有若干个预焊螺杆一（4），所述螺杆一（4）的数量、位置、尺寸大小与所述预留孔一（9）相匹配。2.根据权利要求1所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：所述角钢骨架还包括缀材角钢（6），所述缀材角钢（6）设置于半预制角钢骨架式混凝土柱结构的节点区域，相邻肢件角钢（5）之间通过缀材角钢（6）的一肢固定连接；未与肢件角钢（5）连接的一肢设有若干个预留孔二（61），所述预留孔用于连接梁柱节点结构；所述钢套筒（2）内部的工字形钢梁（1）上下翼缘外表面设有若干个预焊螺杆二（41），所述螺杆二（41）的数量、位置、尺寸大小与所述缀材角钢（6）的预留孔二（61）相匹配。3.根据权利要求2所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：所述缀材角钢（6）和缀材槽钢（7）通过焊接或栓接的方式与肢件角钢（5）连接。4.根据权利要求3所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：所述模板A（8）和模板B（13）为钢筋混凝土预制模板。5.根据权利要求4所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：所述模板A（8）和模板B（13）采用的混凝土为超高性能混凝土（UHPC）或者工程水泥基复合材料（ECC）材料。6.根据权利要求1所述的半预制角钢骨架式混凝土柱
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梁柱节点结构，其特征在于：所述缀材槽钢（7）腹板上开设的通透槽口（71）的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖柄霖，范圣刚，盘俊纬，李昕飞，唐一超，蒋超，郭加，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：