[发明专利]一种复材-混凝土-钢双壁空心管柱装配式节点及其施工方法

说明书

本发明涉及一种复材‑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。还涉及一种复材‑混凝土‑钢双壁空心管柱装配式节点的施工方法。本发明具有传力路径清晰、延性好、整体性高、抗震性能优良以及节点质量可控的优点，属于组合结构装配式建筑技术领域。

技术领域

本发明涉及组合结构装配式建筑技术领域，尤其涉及一种复材-混凝土-钢双壁空心管柱装配式节点及其施工方法。

背景技术

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。

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。

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技术领域中，本发明提出了一种复材-混凝土-钢双壁空心管柱装配式节点。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种复材-混凝土-钢双壁空心管柱装配式节点及其施工方法，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。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

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。

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：

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)。