本發(fā)明涉及廢舊混凝土循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接及其施工方法。

背景技術(shù)：

目前天然砂、石的開采破壞環(huán)境且儲(chǔ)量日漸減少，廢舊混凝土作為一種寶貴的“特殊資源”，其循環(huán)利用已越來越引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。與再生粗骨料和再生細(xì)骨料相比，采用尺度更大的廢舊混凝土塊體能大大簡化廢舊混凝土的循環(huán)利用過程。

U形外包鋼混凝土梁是近年來興起的一種新型組合構(gòu)件，相比傳統(tǒng)鋼筋混凝土梁，U形外包鋼的采用不僅可減少鋼筋綁扎和支模拆模等工序，施工效率明顯提升，工業(yè)化程度高，而且極大地方便了大尺度廢舊混凝土塊體的投放施工。

鋼管混凝土柱以其優(yōu)越的力學(xué)性能和便捷的施工方法，已廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。在鋼管中置入廢舊混凝土塊體和新混凝土，即成為鋼管再生塊體混凝土柱，可在維持良好力學(xué)性能的同時(shí)達(dá)到廢舊混凝土循環(huán)利用的目的。

眾所周知，“強(qiáng)柱弱梁”是提高框架結(jié)構(gòu)整體抗震性能的有效手段，但實(shí)際地震中結(jié)構(gòu)卻常常呈現(xiàn)“強(qiáng)梁弱柱”的不利破壞形態(tài)。此外，若梁的縱筋按傳統(tǒng)做法穿越節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，必然給大尺度廢舊混凝土塊體在柱子以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的投放施工造成很大困難。因此，迫切需要既方便廢舊混凝土塊體投放，又具有良好抗震性能的梁-柱節(jié)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接及其施工方法。一方面避免了梁的縱筋穿越節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，從而解決了大尺度廢舊混凝土塊體在柱子以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的投放施工難題，同時(shí)U形外包鋼的采用可減少鋼筋綁扎和支模拆模等工序，施工便捷，符合建筑工業(yè)化的要求；另一方面通過預(yù)先削弱梁端的抗彎承載能力，以確保實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的有利破壞模式，從而提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接，包括方鋼管再生塊體混凝土柱、U形外包鋼再生塊體混凝土梁、底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件、帶凹槽的鋼連接板和單端帶螺紋的短鋼筋棒；在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管外壁上焊接底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件和帶凹槽的鋼連接板；單端帶螺紋的短鋼筋棒的一端焊接在帶凹槽的鋼連接板的凹槽中，另一端與U形外包鋼再生塊體混凝土梁的上部縱筋通過鋼套筒進(jìn)行連接；單端帶螺紋的短鋼筋棒的直徑小于U形外包鋼再生塊體混凝土梁的上部縱筋的直徑；底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件與U形外包鋼再生塊體混凝土梁的U形外包鋼之間采用焊接、螺栓連接或栓焊連接；底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件的內(nèi)部設(shè)置有2~4塊橫向加強(qiáng)鋼板；帶凹槽的鋼連接板的寬度與方鋼管再生塊體混凝土柱的橫截面邊長相等，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件在加寬端的底板寬度與方鋼管再生塊體混凝土柱的橫截面邊長相等。

進(jìn)一步地，所述方鋼管再生塊體混凝土柱和U形外包鋼再生塊體混凝土梁的內(nèi)部填充有廢舊混凝土塊體和新混凝土，廢舊混凝土塊體與方鋼管、U形外包鋼、底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件之間以及不同廢舊混凝土塊體之間的空隙填滿新混凝土，廢舊混凝土塊體與新混凝土的質(zhì)量比為1:4~1:1。

進(jìn)一步地，所述底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件，其底板削弱的形式為圓弧形。

進(jìn)一步地，所述單端帶螺紋的短鋼筋棒與U形外包鋼再生塊體混凝土梁的上部縱筋的鋼套筒連接為螺紋連接。

進(jìn)一步地，所述廢舊混凝土塊體為舊有建筑物、構(gòu)筑物、道路去除全部或部分鋼筋后破碎而成的塊體，且廢舊混凝土塊體的特征尺寸不低于60mm。

一種如所述再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接的施工方法，包括如下步驟：

（1）將單端帶螺紋的短鋼筋棒焊接于帶凹槽的鋼連接板的凹槽中；定位底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件和焊有單端帶螺紋的短鋼筋棒的帶凹槽的鋼連接板，并將二者焊接在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管外壁上；

（2）將底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件與U形外包鋼再生塊體混凝土梁的U形外包鋼進(jìn)行焊接、螺栓連接或栓焊連接；采用鋼套筒將U形外包鋼再生塊體混凝土梁的上部縱筋與單端帶螺紋的短鋼筋棒連接；

（3）提前將廢舊混凝土塊體充分濕潤，并在方鋼管再生塊體混凝土柱內(nèi)先澆筑一層厚度25mm-35mm的新混凝土；將廢舊混凝土塊體和新混凝土交替置入方鋼管再生塊體混凝土柱的內(nèi)部并充分振搗；

（4）將廢舊混凝土塊體一次性投入U(xiǎn)形外包鋼和底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件的內(nèi)部，然后灌入新混凝土并充分振搗。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果：

（1）節(jié)點(diǎn)核心區(qū)無穿心部件，解決了大尺度廢舊混凝土塊體在柱子以及節(jié)點(diǎn)核心區(qū)投放困難的問題；U形外包鋼的采用可減少鋼筋綁扎和支模拆模等工序，明顯提高施工效率，同時(shí)極大地方便了大尺度廢舊混凝土塊體在梁內(nèi)的投放。

（2）通過采用底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件，同時(shí)適當(dāng)減小單端帶螺紋的短鋼筋棒的直徑（即小于U形外包鋼再生塊體混凝土梁的上部縱筋的直徑），使梁端率先屈服形成塑性鉸，確保實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)柱弱梁”的有利破壞模式，進(jìn)而提高結(jié)構(gòu)整體的抗震性能。

（3）單端帶螺紋的短鋼筋棒與帶凹槽的鋼連接板之間的焊接，以及底板局部削弱且單端加寬的U形外包鋼和帶凹槽的鋼連接板與節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管之間的焊接均可在工廠進(jìn)行，不僅焊接質(zhì)量高，而且可明顯減少施工現(xiàn)場的焊接工作量，符合建筑工業(yè)化要求。

附圖說明

圖1是一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接的結(jié)構(gòu)示意圖（注：為清晰展示U形外包鋼再生塊體混凝土梁和方鋼管再生塊體混凝土柱的細(xì)部構(gòu)造，梁和柱的混凝土被隱去）。

圖2是圖1所示連接節(jié)點(diǎn)的豎向剖面圖。

圖中所示為：1-方鋼管再生塊體混凝土柱；2-帶凹槽的鋼連接板；3-單端帶螺紋的短鋼筋棒；4-鋼套筒；5-上部縱筋；6-底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件；7-U形外包鋼再生塊體混凝土梁；8-高強(qiáng)螺栓；9-橫向加強(qiáng)鋼板；10-U形外包鋼；11-方鋼管；12-廢舊混凝土塊體；13-新混凝土。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

如圖1、2所示，一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接，包括方鋼管再生塊體混凝土柱1、U形外包鋼再生塊體混凝土梁7、底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6、帶凹槽的鋼連接板2和單端帶螺紋的短鋼筋棒3；在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管11外壁上焊接底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6和帶凹槽的鋼連接板2；單端帶螺紋的短鋼筋棒3的一端焊接在帶凹槽的鋼連接板2的凹槽中，另一端與U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的上部縱筋5通過鋼套筒4進(jìn)行連接；單端帶螺紋的短鋼筋棒3的直徑小于U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的上部縱筋5的直徑；底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6與U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的U形外包鋼10之間采用螺栓連接；底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的內(nèi)部設(shè)置有2塊橫向加強(qiáng)鋼板9；帶凹槽的鋼連接板2的寬度與方鋼管再生塊體混凝土柱1的橫截面邊長相等，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6在加寬端的底板寬度與方鋼管再生塊體混凝土柱1的橫截面邊長相等；底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的底板削弱形式為圓弧形。

本實(shí)施例中，方鋼管再生塊體混凝土柱1的方鋼管11采用焊接鋼管，方鋼管11的橫截面尺寸為450mm×450mm，壁厚10mm。

本實(shí)施例中，U形外包鋼10的腹板高度、底板寬度和板厚分別為400mm、200mm和10mm，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的非加寬端的腹板高度、底板寬度和板厚分別為400mm、220mm和10mm，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的加寬端的腹板高度、底板寬度和板厚分別為400mm、450mm和10mm。

本實(shí)施例中，方鋼管再生塊體混凝土柱1和U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的內(nèi)部填充有廢舊混凝土塊體12和新混凝土13，所述廢舊混凝土塊體12為舊有建筑物、構(gòu)筑物、道路去除全部或部分鋼筋后破碎而成的塊體，廢舊混凝土塊體12的特征尺寸不低于60mm。廢舊混凝土塊體12與方鋼管11、U形外包鋼10、底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6之間以及不同廢舊混凝土塊體12之間的空隙填滿新混凝土13，廢舊混凝土塊體12與新混凝土13的質(zhì)量比為1:2。

本實(shí)施例中，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的加寬端的腹板通過角焊縫與節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管11的外壁焊接，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的加寬端的底板通過坡口對接焊縫與節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管11的外壁焊接；帶凹槽的鋼連接板2通過坡口對接焊縫與節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管11的外壁焊接；單端帶螺紋的短鋼筋棒3通過角焊縫與帶凹槽的鋼連接板2焊接。

本實(shí)施例中，U形外包鋼10與底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的非加寬端的搭接長度取為100mm，并采用高強(qiáng)螺栓8進(jìn)行連接，高強(qiáng)螺栓8選用10.9級(jí)的M20螺栓。

本實(shí)施例中，底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件的內(nèi)部平行設(shè)置2塊橫向加強(qiáng)鋼板9，且橫向加強(qiáng)鋼板9與底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的內(nèi)壁焊接固定。

上述一種再生塊體混凝土組合梁-柱的節(jié)點(diǎn)連接的施工方法，包括如下步驟：

（1）將單端帶螺紋的短鋼筋棒3焊接于帶凹槽的鋼連接板2的凹槽中；定位底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6和焊有單端帶螺紋的短鋼筋棒3的帶凹槽的鋼連接板2，并將二者焊接在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的方鋼管外壁上；

（2）采用高強(qiáng)螺栓8將底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6與U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的U形外包鋼10進(jìn)行連接；采用鋼套筒4將U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的上部縱筋5與單端帶螺紋的短鋼筋棒3連接；

（3）提前將廢舊混凝土塊體12充分濕潤，并在方鋼管再生塊體混凝土柱1內(nèi)先澆筑一層厚度25mm-35mm的新混凝土13；將廢舊混凝土塊體12和新混凝土13交替置入方鋼管再生塊體混凝土柱1的內(nèi)部并充分振搗；

（4）將廢舊混凝土塊體12一次性投入U(xiǎn)形外包鋼10和底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6的內(nèi)部，然后灌入新混凝土13并充分振搗。

本實(shí)施例中，方鋼管11、U形外包鋼10、底板局部削弱且單端加寬的U形鋼連接件6和帶凹槽的鋼連接板2均采用Q345B鋼材，焊條采用E50形，焊劑F4A0，焊縫質(zhì)量等級(jí)為一級(jí)。U形外包鋼再生塊體混凝土梁7的上部縱筋5采用HRB400熱軋鋼筋，新混凝土13的強(qiáng)度等級(jí)為C35，廢舊混凝土塊體12的強(qiáng)度等級(jí)為C30。如上所述，即可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。

根據(jù)本發(fā)明的方法，還可以開發(fā)一系列的實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，故依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)例所作的任何簡單的修改、等同變化與修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。