一种钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱的过渡节点

技术领域

本发明涉及一种用于高层、超高层建筑中不同截面形式框架柱的过渡节点，特别涉及一种钢管混凝土组合柱向混凝土柱过渡的节点，属于高层、超高层建筑框架柱过渡节点的创新技术。

背景技术

目前，高层、超高层建筑中对框架柱的截面选型有较多选择，钢管混凝土组合柱作为一种新型的柱截面形式近年来在实际工程得到较大范围应用，当钢管混凝土组合柱自底部楼层向上延伸到一定楼层高度时，从经济性和可行性方面考虑，在不增加柱截面尺寸的前提下，可将柱截面形式改为钢筋混凝土柱，由此面临在过渡层如何选取将钢管混凝土组合柱转化为钢筋混凝土柱的合理过渡节点问题。若柱内钢管上升到某一楼层，经过承载力验算，与该层钢管混凝土组合柱相同截面的混凝土柱也能满足竖向承载力要求时，若仅在楼层位置截断钢管，柱截面形式直接转化为混凝土柱，则可能存在该楼层刚度和承载力突变，可能形成薄弱层，对建筑物抗震不利。现有的常用过渡节点不同程度地均存在钢筋绑扎和定位困难、混凝土浇捣不密实的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对高层、超高层建筑框架柱在中、下部楼层采用钢管混凝土组合柱，而上部楼层采用钢筋混凝土柱，设计一种合理的过渡节点，即避免刚度和承载力突变，又便于施工，确保工程质量的钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱的过渡节点。

本发明的技术方案是：本发明是钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱的过渡节点，过渡节点所在的过渡层柱截面内包括有混凝土柱、钢管、外部纵筋、外部箍筋、芯柱纵筋和芯柱箍筋，钢管混凝土组合柱为在混凝土柱中部设置钢管，钢管混凝土组合柱的截面形式为矩形，钢管的截面形式为圆形，其外侧的混凝土柱内设置外部纵筋和外部箍筋,且钢管内、外混凝土均同时浇筑。

所述过渡层指的是柱截面形式由钢管混凝土组合柱转化为钢筋混凝土柱所在楼层及相邻上一个楼层。

所述过渡层混凝土柱内的钢管自楼面位置向上延伸到本楼层高度的中部位置截断后，以上高度范围不再设置钢管。

所述芯柱由芯柱纵筋和芯柱箍筋组成，芯柱的截面形式为矩形，在钢管高度范围内，芯柱纵筋沿钢管外侧周圈连续设置，芯柱纵筋的定位是与外部纵筋双向均对齐设置。

所述外部箍筋在过渡层钢管所在高度范围内，沿高度方向等间距，且沿钢管除周圈设置一道封闭的矩形箍筋外，其他位置结合外部纵筋所在位置，围绕钢管均匀设置外部箍筋。 

所述芯柱向上延伸到不再设置钢管的高度范围时，外部箍筋转化为矩形复合箍筋，其平面布置呈方格网形式，外部纵筋和芯柱纵筋通过芯柱箍筋、矩形复合箍筋绑扎为一体。

所述芯柱纵筋芯柱箍筋自过渡层楼面开始设置，至少向上延伸两层。

所述过渡层混凝土柱内的钢管外侧壁全高范围内沿周圈和高度方向均布设置栓钉。

上述芯柱的纵筋配筋率须满足相应规范有关芯柱最小配筋率要求。

本发明与现有技术比较，具有如下有益效果：

1、满足结构体系抗震性能要求，避免出现刚度和承载力突变，安全可靠，经济合理；

2、从设计角度充分考虑施工的可行性和便利性，最大可能确保施工质量的可实现性。

3、芯柱平面布置采用矩形，介于钢管外侧与混凝土柱外部纵筋之间，在空间上各个构件排列有序，使其不存在冲突，便于柱内纵筋和箍筋的插入、定位和绑扎；

4、设计合理、方法简单，使得施工工序得到极大简化，为提高施工速度创造有利条件；

本发明适用于高层、超高层建筑，在确保结构体系具备优良抗震性能的前提下，充分考虑施工的可实施性，适用于钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱过渡的钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱的过渡节点。

附图说明

图1为本发明实施例1的柱身详图；

图2为本发明实施例1中的A-A剖面；

图3为本发明实施例1中的B-B剖面。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。

本发明所述的用于高层、超高层建筑中一种钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱过渡节点柱身详图如图1所示。其中，钢管混凝土组合柱的截面形式为矩形，混凝土柱1内设置钢管2，钢管2 的截面形式为圆形，其在过渡层以下楼层在柱内均通高设置，当钢管2上升到过渡层后，钢管2自楼面向上延伸到本楼层中部位置截断，以上楼层即不再设置钢管2，钢管2在混凝土柱1内为居中位置设置，钢管2外侧壁与混凝土柱1外边缘之间的最小距离为200mm。在过渡层楼面开始设置芯柱纵筋5和芯柱箍筋7，并向上延伸2层，通高设置。

图2为在过渡层设置钢管2时的柱截面过渡节点详图，适用于在过渡层设置钢管2高度范围内的柱剖面详图，其中，钢管2的圆心与混凝土柱1的中心重合，钢管2的外侧壁沿周圈在过渡层高度范围内通高均匀设置栓钉3，且钢管2内、外混凝土均同时浇筑，芯柱10由芯柱纵筋5和芯柱箍筋7组成，芯柱10平面位置介于钢管2外侧和混凝土柱外部纵筋5之间，芯柱10的平面布置呈矩形，芯柱纵筋5布置与混凝土柱外部纵筋4双向均对齐设置。

图3为在过渡层无钢管2时的柱截面过渡节点详图，适用于在过渡层取消钢管2高度范围内的过渡节点柱剖面详图，其中，芯柱纵筋5上下贯通，不改变其规格、数量和平面布置形式，芯柱箍筋7和矩形复合箍筋8配合，将外部纵筋4和芯柱纵筋5绑扎为一体。

图1为具体工程实例中过渡层柱身详图，本发明应用于某实际工程中，抗震设防烈度7度，设计地震分组第一组，场地类别Ⅲ类。该项工程地下4层，塔楼地上45层，标准层层高4.2m，结构主体总高度199.6m，为超高层建筑，结构体系采用钢筋混凝土框架－核心筒结构，框架柱自22层以下均采用钢管混凝土组合柱，22层以上采用钢筋混凝土柱，核心筒剪力墙均采用钢筋混凝土。第22层框架柱截面形式由钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱过渡，钢管混凝土组合柱内钢管2自第22层楼面上升到楼层中部位置，即距离楼面高度2.1m处截断，在第22层钢管全高范围沿钢管2外侧壁沿周圈均匀设置栓钉3。同时，在该楼层楼面位置开始设置芯柱纵筋5和芯柱箍筋7，芯柱10平面位置介于钢管2外侧和混凝土柱外部纵筋5之间，其平面布置呈矩形，芯柱纵筋5布置与混凝土柱外部纵筋4在双向均对齐设置。芯柱纵筋5和芯柱箍筋7向上延伸2层，且图3剖面详图同样适用于相邻上一个楼层。第22、23层均为柱截面形式变化的过渡层。

本发明即充分考虑到柱截面形式变化避免造成刚度和承载力突变，又兼顾施工的可行性和便利性，在合理位置设置芯柱纵筋5和芯柱箍筋7，在空间上排列有序，使其不存在空间交叉，另外，芯柱10平面布置采用矩形，同时，芯柱纵筋5定位与混凝土柱1外部纵筋4在双向均对齐设置，这使得在钢管2截断后的高度范围内，矩形复合箍筋8与外部纵筋4、外部纵筋5和芯柱箍筋7均在2个方向对齐排列，并绑扎为一体，矩形复合箍筋8呈方格网布置。以上设计方案为柱内混凝土顺利浇捣密实、确保施工质量创造有利先决条件。

本发明实例列举上述实施方式，但是由于框架柱截面形式的多样性，相应钢管混凝土组合柱向钢筋混凝土柱过渡节点在构造形式上存在细节上的差异，除非引起的过渡节点的改动超出本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围之内。