[发明专利]一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接方法及连接节点

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程使用的钢与混凝土组合方式，尤其是一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接方法，以及一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。

背景技术

根据钢管混凝土柱与钢梁连接的受力特点，其连接节点类型可以分为以下几种类型：(1)铰接节点：梁只传递支座剪力给钢管混凝土柱；(2)半刚性节点：受力过程中梁和钢管混凝土柱轴线的夹角发生改变，即两者之间有相对转角位移，从而可能引起内力重分布；(3)刚接节点：刚接节点需保证在受力过程中，钢梁和钢管混凝土柱轴线的夹角保持不变。

目前，刚接节点是我国建筑工程中应用最为广泛的一种节点形式，我国《矩形钢管混凝土结构技术规程》（CECS159:2004）提供的用于方钢管混凝土柱与钢梁的连接节点主要有内隔板式、外隔板式等形式。这种节点形式受力性能好，整体刚度大。然而上个世纪九十年代发生在美国洛杉矶（1994）、日本阪神（1995）和土耳其（1999）的地震中，传统的刚性连接节点受到较为严重的破坏，使国内学者对半刚性节点的研究力度加大，出现了穿筋式的钢管混凝土柱与钢梁的连接节点，这种节点形式有以下优点：(1)由于考虑了节点区域的相对变形，可以缓和杆件内的应力集中；(2)在地震荷载作用下，节点部位的能量耗散作用可降低结构的位移反应；(3)更易于灾后修复工作的操作；(4)相对于完全刚接或铰接，设计更接近于结构的工作情况；(5)施工与质量管理更容易操作等。

但上述半刚性节点，在焊接应力集中和焊接变形方面，以及节点的延性和耗能能力等方面还有待于更进一步的改进。

发明内容

本发明的任务在于解决现有技术中方钢管混凝土柱与钢梁的连接节点实施方式存在的不足，提供一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接方法，以及一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。

其技术解决方案是：

一种方钢管混凝土柱与钢梁的连接方法，包括如下步骤：

a制备若干根工字型钢梁；在各型钢梁的上翼缘和下翼缘上分别设置一号角钢，一号角钢通过螺栓连接在翼缘上，在各型钢梁的腹板上设置二号角钢，二号角钢通过螺栓连接在腹板上；在一号角钢上设置用于牵拉碳纤维筋的角钢纤维筋通孔，在二号角钢上设置用于与方钢管混凝土柱柱壁连接的二号角钢螺栓孔；

b制备若干根方钢管混凝土柱；在各方钢管混凝土柱的柱壁上分别开设对应上述一号角钢纤维筋通孔的柱壁碳纤维筋通孔和对应上述二号角钢螺栓孔的柱壁螺栓孔；在方钢管混凝土柱相对的两侧柱壁上开设的柱壁纤维筋通孔数量相同，一一对应，且相对应的一组柱壁纤维筋通孔所在的位置正相对；

c选取步骤a中的两根型钢梁和步骤b中的一根方钢管混凝土柱；将其中一根型钢梁连接在方钢管混凝土柱的一侧柱壁上，即通过二号角钢使用螺栓将型钢梁固定连接在方钢管混凝土柱上，将另一根型钢梁连接在方钢管混凝土柱的相对一侧柱壁上，即通过二号角钢使用螺栓将型钢梁固定连接在方钢管混凝土柱上；然后，使用碳纤维筋分别穿经任何一组位置正对的纤维筋通孔，对任何一段碳纤维筋来说，其穿经路径是：其中一根型钢梁上的角钢纤维筋通孔、一侧柱壁上的柱壁纤维筋通孔、方钢管混凝土柱腔、另一侧柱壁上的柱壁纤维筋通孔和另一根型钢梁上的角钢纤维筋通孔，碳纤维筋的两端分别固定在对应端的角钢纤维筋通孔处，对方钢管混凝土柱两侧的型钢梁进行牵拉固定。

上述步骤a中，对于一根一号角钢来说，并列设置两个或两个以上的角钢纤维筋通孔，用以供多根碳纤维筋进行牵拉固定，以及并列设置两个或两个以上的一号角钢螺栓孔，用以使用多个螺栓将一号角钢固定在翼缘上。

上述步骤a中，各型钢均设置两根二号角钢，分别位于腹板的两侧，各二号角钢分别设置有两组二号角钢螺栓孔，各组二号角钢螺栓孔均有两个或两个以上并列的螺栓孔，其中一组二号角钢螺栓孔用于与柱壁连接，另一组二号角钢螺栓孔用于与钢梁腹板连接。

上述步骤b中，在方钢管混凝土柱相对的两侧柱壁上开设的柱壁螺栓孔数量相同，一一对应，且相对应的一对柱壁螺栓孔所在的位置正相对。

上述步骤c中，在碳纤维筋上涂覆保护层，保护层采用树脂基类隔水胶材质。

上述步骤c中，在碳纤维筋的两端分别使用锚固件对其进行锚固连接。