本发明属于建筑抗震领域，涉及一种可以避免结构中发生刚度突变的钢管混凝土叠合柱。
背景技术：
钢管混凝土结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，其具有承载力高、刚度大、抗震性能好且节约钢材、降低工程造价等特点，已越来越广泛的应用到大跨度结构、高层以及超高层建筑中。
随着建筑物高度和跨度的不断增加，柱承受的荷载越来越大，结构设计中为满足轴压比的要求，增加底层柱截面尺寸，造成结构底层形成短柱，而短柱变形能力和抗震性能较差。将钢管混凝土叠合柱应用到建筑物底部数层，在一定程度上可解决底部框架柱由于轴压比限制而导致形成短柱的问题。但由于钢管混凝土叠合柱外围普通钢筋混凝土的延性较钢管混凝土延性差，在地震荷载作用下，外围普通钢筋混凝土易开裂，与钢管发生相对滑移。当叠合柱变形较大时，外围混凝土与钢管发生剥离，导致钢管混凝土的作用不能充分发挥。
其次，为了实现经济指标与安全性能的统一，常采用底部数层为钢管混凝土叠合柱、上部楼层为钢筋混凝土柱的竖向混合结构。但由于钢管混凝土叠合柱中钢管的截断(指底部楼层的钢管在上部楼层中未使用)，楼层刚度突变，导致地震荷载作用下，某些楼层的变形过度集中，形成薄弱层，易出现严重震害甚至倒塌，对抗震不利。
同时，钢筋混凝土梁-钢管混凝土叠合柱节点多采用钢管贯通、梁纵筋穿过钢管的连接方法，钢管开孔等增加了施工的工作量，现场施工也存在安全隐患，增加施工难度、降低施工速度，尤其当叠合柱需要与多根框架梁连接且梁纵筋较多时，采用纵筋穿管的连接方法，钢管的开孔面积会增大，过大的开孔会削弱柱的抗弯和抗剪性能。因此还需要一种既可以保证钢管的完整性又能够保证节点可靠性且施工方便的连接方式。
钢纤维混凝土(steelfiberreinforcedconcrete，简称sfrc)是一种水泥基复合材料，由于其良好的性能而广泛应用。sfrc具有显著的增强和抗裂效应，在一定程度上可以延缓基体自身微裂纹的生长和微空洞的塌陷，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性也有较大改善，但钢纤维混凝土的应用会使工程造价显著提高。
综上所述，目前亟待解决的问题为避免结构中形成刚度突变、改善钢管混凝土叠合柱受力性能及简化节点构造。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，该组合节点包括多段式部分预制钢管混凝土叠合柱及钢梁，所述多段式部分预制钢管混凝土叠合柱包括钢管、设置在钢管内的加劲肋和内填充混凝土及设置在钢管外侧的钢筋混凝土柱壳，所述钢管与钢筋混凝土柱壳之间设置有外填充混凝土，外填充混凝土内设置有与钢管外壁相连的螺旋箍筋，所述钢筋混凝土柱壳自下而上沿钢管(纵向)设置多段(一段钢筋混凝土柱壳对应一段钢管混凝土叠合柱)，钢梁通过位于相邻两段钢筋混凝土柱壳之间的节点核心区耦合工件与钢管相连(节点核心区耦合工件位于钢管外侧)，所述钢管自下而上按照钢管横向截面面积分为完整段和均匀渐缩削弱段，内填充混凝土自下而上按照加劲肋横向截面面积分为最大恒定加劲段、递减加劲段和无加劲段。
优选的，所述内填充混凝土的最大恒定加劲段中，混凝土填充在由多个加劲肋(例如，按照辐射状拼装的矩形加劲肋)与钢管内壁构成的腔室内；递减加劲段中的加劲肋自最大恒定加劲段中各加劲肋的顶部向上延伸，并且随着向上延伸递减加劲段中的加劲肋沿钢管中心向钢管内壁的方向面积逐渐减少(例如，采用辐射状排列的直角三角形加劲肋，斜边向内)。
优选的，所述钢管的均匀渐缩削弱段包括沿钢管周向间隔排列的多个渐变缺口(例如，相对于经过钢管中心的纵向截面的投影形状为三角形)，该渐变缺口由钢管顶端向下延伸，延伸距离可覆盖整个无加劲段(随着向下延伸，缺口的截面积逐渐减小，上述三角形加劲肋的顶尖可略微超过缺口的底部在钢管纵向的位置高度)。
优选的，所述钢筋混凝土柱壳采用钢纤维混凝土浇筑而成，钢筋混凝土柱壳的钢筋笼(用于浇筑)由多根纵筋和沿纵筋排列的箍筋构成。
优选的，所述内填充混凝土和外填充混凝土(两者需要现浇)采用普通强度混凝土或者其他可优化结构功能的混凝土(例如，对于以上现浇部分混凝土，为节约资源、能源，可以部分或全部采用再生混凝土；为减轻自重，可以部分或全部采用轻骨料混凝土；为提高减振隔音效果，可以部分或全部采用吸声混凝土；为提高保温性能，可以部分或全部采用保温隔热混凝土)。内、外填充混凝土及钢纤维混凝土强度等级可以不同。因此，在实际工程应用中，选择楼板混凝土时可以不受柱中混凝土(指内、外填充混凝土)强度限制，而选用不同特性的各种类型混凝土，可有效提升结构使用功能需求。
优选的，所述节点核心区耦合工件为三个以上(配置在钢筋混凝土柱壳上端)，本发明中的多段式部分预制钢管混凝土叠合柱可以在框架结构中单独使用(即不再配置通常位于上层的普通钢筋混凝土柱)，也可以仅配置在结构的下层(上层仍为普通钢筋混凝土柱)；节点核心区耦合工件包括设置在钢管外侧的套筒、设置于套筒上、下两端的连接板(即上连接板、下连接板)，以及设置在套筒外壁上的多个均匀间隔排列的加劲板(对于框架结构，加劲板可采用十字型布置方式，从而可以增加与诸如h型钢钢梁的接合面积，便于与钢梁连接)，加劲板与套筒上、下两端的连接板相连。
优选的，所述连接板上设置有与钢筋混凝土柱壳的部分或全部纵筋(例如，位于柱壳四角)位置匹配的安装孔(例如，螺孔)，所述纵筋的端部(外露且加工有螺纹)通过螺母连接在安装孔处。
优选的，所述钢筋混凝土柱壳的厚度t＝max{0.25w,0.25s}，其中，w为纵筋净距，s为箍筋净距。
优选的，所述钢管采用高强碳素结构钢制成。
上述部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点的制备方法，包括以下步骤：
1)节点预施工阶段
在工厂预制各段钢筋混凝土柱壳，在完整钢管的一端加工上述沿周向间隔排列的渐变缺口，形成部分削弱钢管，在该钢管内壁焊接自钢管的另一端(端面及侧面完整)向所述渐变缺口所在端延伸的上述各段加劲肋(例如，依次为矩形加劲肋、直角三角形加劲肋)，在钢管外壁焊接螺旋箍筋，得到钢管骨架；
2)节点连接施工阶段
在施工现场安装上述钢管骨架，然后再吊装各段钢筋混凝土柱壳于钢管骨架的外侧，其中，在吊装下一段钢筋混凝土柱壳之前，在当前已经吊装完毕的钢筋混凝土柱壳中浇筑钢管内混凝土(内填充混凝土)及浇筑钢管和钢筋混凝土柱壳之间的混凝土(外填充混凝土)，且在混凝土(内、外填充混凝土)浇筑完毕后将一上述节点核心区耦合工件穿入钢管骨架并利用其下连接板安装在当前已经吊装完毕的钢筋混凝土柱壳上。
优选的，所述节点连接施工阶段中，待吊装的钢筋混凝土柱壳安装在(针对位于钢管骨架底部的一段)基础上，或者安装在(针对除以上位于底部的一段之外的其他各段)节点核心区耦合工件的上连接板上。
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1)功能提升
本发明所述的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，利用沿钢管纵向分布的内部部分渐变加劲设计和针对钢管自身的刚度削弱及螺旋箍筋约束设计，可以缓解或避免结构下层钢管混凝土叠合柱向上层钢筋混凝土柱过渡中存在的刚度突变的问题，同时，钢管混凝土核心部位承载力不受以上设计的影响。本发明可以广泛应用于建筑、厂房、桥柱等各种钢筋混凝土工程结构，具有重要的工程实践意义和社会经济效益，应用前景广泛。
进一步的，本发明中预制外壳(钢筋混凝土柱壳)采用钢纤维混凝土浇筑，可提高钢管混凝土叠合柱的抗裂性能、耐久性能，使得预制外壳变形能力较好，能与其内部钢管混凝土协同变形，地震作用下不会发生外壳过早压溃而内部钢管混凝土仍处于弹塑性阶段的情况，从而充分发挥内部钢管混凝土的作用。
2)施工简便
本发明中，钢筋混凝土柱壳可在工厂预制生产完成，待钢管骨架安装就位后安装预制混凝土外壳，并分段浇筑钢管内混凝土及钢管与钢筋混凝土柱壳之间的混凝土，同时利用节点核心区耦合工件连接钢筋混凝土柱壳及钢梁，即完成部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点的施工安装。与传统钢管混凝土叠合柱的节点施工安装相比，钢管无需开孔，现场不用绑扎钢筋、支模、拆模和架设柱下临时支撑，施工安装与钢柱同样方便和快捷，施工性能显著提高。
3)施工质量好
在传统钢管混凝土叠合柱施工中，由于钢管混凝土叠合柱的钢管焊接工作量大、钢筋现场绑扎复杂，及节点支模难度大，常出现钢管混凝土叠合柱保护层混凝土振捣效果差(形成蜂窝麻面)、混凝土强度不足和柱中钢筋错位等质量问题，施工质量不易控制。而在本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点施工安装中，柱的外壳部分为工厂预制，预制混凝土结构的质量可控性高，外壳内部混凝土的现场浇筑也较为方便，且易于实现良好振捣，从而具有施工质量容易控制，且质量可靠的优势。
附图说明
图1为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点结构示意图；
图2为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点正立面图；
图3为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点组装图；
图4为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点钢纤维混凝土外壳结构示意图；
图5为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点钢管骨架结构示意图；
图6为部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点加劲肋拼装示意图；
图7为图2水平剖面图(a-a)；
图8为图2水平剖面图(b-b)；
图9为图2水平剖面图(c-c)；
图10为图2纵向剖面图(d-d，省略混凝土、节点核心区耦合工件及外壳)；
图中：1-钢纤维混凝土外壳，2-纵筋，3-方形箍筋，4-钢管，5-矩形加劲肋，6-螺旋箍筋，7-混凝土，8-三角形加劲肋，9-螺母，10-节点核心区耦合工件，11-钢梁，12-螺孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
参见图1、图2、图3及图4，本发明提供的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点包括钢纤维混凝土外壳1、钢管4、螺旋箍筋6、加劲肋和钢梁11；其中，钢纤维混凝土外壳1分段布置在钢管的三个纵向分层中(不同层布置的外壳分别称为上层预制钢纤维混凝土外壳、中间层预制钢纤维混凝土外壳和下层预制钢纤维混凝土外壳)，各段钢纤维混凝土外壳1包括沿柱长方向(即纵向)布设的纵筋2及间隔排列在纵筋2上的方形箍筋3，可以通过浇筑钢纤维混凝土形成预制外壳；钢管4内的空腔及钢管4与各段钢纤维混凝土外壳1之间的空腔填充有现浇混凝土7(例如，普通混凝土)。在相邻段钢纤维混凝土外壳1之间以及钢管4顶部均布置有钢制的节点核心区耦合工件10，节点核心区耦合工件10包括套设在钢管4外侧的套筒及固定于套筒上、下端的两个连接板(即上连接板、下连接板)，套筒外壁上均匀布置四个加劲板(排列为十字型)，利用加劲板和两个连接板与钢梁11的h型钢焊接为一体；上、下连接板上开设有与钢纤维混凝土外壳1四角的纵筋2外露部分位置对应的多个螺孔12，从而使得各段钢纤维混凝土外壳1可以与位于其两端或一端(例如，钢纤维混凝土外壳中位于钢管底部的一段的上端)的节点核心区耦合工件10通过螺母9固定。
参见图5、图6、图7、图8、图9及图10，所述钢管4的外壁沿柱长方向布置有(焊接固定)连续高强螺旋箍筋6，钢管4内则形成了连续空腔。在下层预制钢纤维混凝土外壳中，对应钢管部分内的空腔由钢管4内壁和排列为十字交叉型的矩形加劲肋5构成，钢管4在柱长方向上伸出下层预制钢纤维混凝土外壳的两端(下端用于连接基础，上端用于安装其它预制钢纤维混凝土外壳1和节点核心区耦合工件10)。在中间层预制钢纤维混凝土外壳中，对应钢管部分内的空腔由钢管4内壁和排列为十字交叉型的直角三角形加劲肋8构成，并且直角三角形加劲肋8与上述矩形加劲肋5一一对接，保证钢管4内空腔的壁面连续。在上层预制钢纤维混凝土外壳中，由对应钢管部分的管腔形成空腔，无加劲肋布置。钢管4顶端沿周向间隔排列有四个渐变缺口，每个缺口在相对于经过钢管中心的纵向截面上的正投影为倒置的等腰三角形，缺口及三角形加劲肋的尖端一直延伸至上层预制钢纤维混凝土外壳与中间层预制钢纤维混凝土外壳之间的钢管部分上。
在以上部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点中，由于钢管4底部轴压比大，故采用矩形加劲肋5，通过对对应的完整钢管部分内部的分隔形成一段多腔钢管混凝土叠合柱，提高结构下层钢管混凝土叠合柱承载力，钢管4上部是由上述缺口形成的带有贯穿壁面的渐变裂口的钢管削弱部分，这部分钢管的表面积逐渐减小，通过螺旋箍筋6可约束对应钢管部分，且上层预制钢纤维混凝土外壳内所填充的位于钢管内外的现浇混凝土7相互贯通(由于存在裂口)，形成了一段部分约束钢管混凝土叠合柱，中间层预制钢纤维混凝土外壳内的对应段钢管部分壁面保持完整，由于存在直角三角形加劲肋8，刚度逐渐减弱，形成了一段部分加劲钢管混凝土叠合柱。
上述钢纤维混凝土外壳1的数量可以根据需要灵活调整，不是每层仅能布置一段外壳，即以位于矩形加劲肋与直角三角形加劲肋交界的一个节点核心区耦合工件(a工件)及位于直角三角形加劲肋与无加劲肋交界的另一个节点核心区耦合工件(b工件)所划分的三个钢管纵向分层中可分别布置一段以上的预制的钢纤维混凝土外壳1。具体的调整方式包括：1)根据结构整体高度，在a工件以下、b工件以上，及a和b工件之间布置一定数量(≥0)的节点核心区耦合工件，从而在整个结构中布置三段以上的部分预制钢管混凝土叠合柱；2)根据结构中下层钢管混凝土叠合柱和上层钢筋混凝土柱的布置设计，在a工件以下、b工件以上，及a和b工件之间布置一定数量(≥0)的节点核心区耦合工件10，从而在整个结构的下层布置三段以上的部分预制钢管混凝土叠合柱。
上述现浇混凝土7根据不同的需要，除了选择采用普通混凝土，还可以选择采用再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土、保温隔热混凝土进行全部替换或部分替换。
上述部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点的安装施工流程如下(以每层预制钢纤维混凝土外壳各由一段构成为例)：
1)在工厂绑扎纵筋2和方形箍筋3形成钢筋笼，然后浇筑钢纤维混凝土，养护达到标准强度，在纵筋两端外伸(外露)部分车丝，钢纤维混凝土外壳1预制完成，为方便预制钢纤维混凝土外壳1的制作，浇筑采用的钢模板可重复利用；同时，在工厂中于钢管4内壁焊接矩形加劲肋5，从而在钢管4底部形成多腔钢管段，与矩形加劲肋5对应位置继续焊接三角形加劲肋8，从而在钢管4中间形成与多腔钢管段连通的单腔半分隔钢管段(递减加劲段)，在钢管4上部仅预先加工了自钢管4端面一直延伸至上述单腔半分隔钢管段部分壁面附近的缺口，内部不焊接加劲肋，然后从钢管4底部开始向上焊接螺旋箍筋6，至此形成钢管骨架；上述矩形加劲肋5按十字交叉形排列，由三或四块矩形钢板拼接而成；上述直角三角形加劲肋8按十字交叉形排列，由三或四块三角形钢板拼接而成；每个三角形加劲肋8与对应一个矩形加劲肋5焊接为一体。最后，将三个节点核心区耦合工件10分别与用于构成节点的钢梁11连接为一体(h型钢的翼缘与上、下连接板形成对接焊缝，腹板与加劲板形成对接焊缝)，形成一组型钢构件，根据钢管骨架数量准备相应组数的型钢构件。
2)在现场将钢管骨架安装在基础上，然后吊装下层预制钢纤维混凝土外壳(仅一段)，安装就位(即使得下层预制钢纤维混凝土外壳与钢管骨架同心，且底部均焊接在基础上)。
3)以吊装就位的下层预制钢纤维混凝土外壳为外包模板，向外包模板内及对应钢管部分内浇筑普通混凝土，经过振捣，使得现浇的普通混凝土密实填充在钢管4内及下层预制钢纤维混凝土外壳和钢管4之间的空隙内。
4)吊装一组型钢构件中的第一个型钢构件(连接为一体的节点核心区耦合工件10和钢梁11)，利用螺母9将下层预制钢纤维混凝土外壳上部螺栓(指外露的纵筋上端头)与第一型钢构件的节点核心区耦合工件10的下连接板紧固。
5)吊装中间层预制钢纤维混凝土外壳(仅一段)并就位(通过将外露的纵筋下端头利用螺母9紧固在第一型钢构件的节点核心区耦合工件10的上连接板上)，按照步骤3)现浇用于填充位于中间层预制钢纤维混凝土外壳内的对应空隙及钢管内部的普通混凝土，按照步骤4)安装第二个型钢构件。
6)按照步骤5)吊装上层预制钢纤维混凝土外壳(仅一段)，就位后填充普通混凝土，并安装第三个型钢构件(与钢管4顶部平齐)。
本发明的特点分析如下：
1.在地震荷载作用下，钢管混凝土叠合柱的钢管外部混凝土易开裂、脱落，导致承载力下降的问题；本发明一方面利用钢纤维混凝土变形能力较好，能够更长时间的约束填充其内部的混凝土(特别是钢管内部混凝土)，使钢管内部混凝土受钢管和钢纤维混凝土外壳箍筋的双重约束，提高钢管内部混凝土的承载力和变形能力；另一方面，钢纤维混凝土的使用，解决了钢管混凝土叠合柱钢管内部混凝土和钢管外部混凝土(外部混凝土包括钢纤维混凝土外壳及外壳与钢管之间填充的混凝土)不能变形协调的问题，因此，使得钢管混凝土叠合柱具有更好的抗震性能。
2.本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其钢管下层焊接加劲肋，通过分隔钢管形成多腔钢管混凝土叠合柱，承载力高，变形能力好，可以显著降低底层柱截面尺寸，在层高一定的情况下，避免形成短柱，从而提高整体结构抗震性能；中间层采用部分加劲钢管混凝土叠合柱，上层采用部分约束钢管混凝土叠合柱，从而实现了从钢管混凝土叠合柱到部分约束钢管混凝土叠合柱的刚度渐变的过程，避免了因钢管截断造成刚度突变而形成结构的薄弱层。
3.螺旋箍筋的使用：a)螺旋箍筋可以限制钢管的局部屈曲，同时可以约束钢管内部的混凝土，特别是对于上层的部分约束钢管混凝土叠合柱，可以提高钢管内部混凝土的承载力和变形能力，从而减小钢管混凝土叠合柱截面尺寸。b)螺旋箍筋可以作为连接键，增强钢管和外部填充混凝土间的粘结性能，从而使钢管和外部钢纤维混凝土外壳变形协调，协同工作，提高钢管混凝土叠合柱的受力性能。螺旋箍筋不同于目前使用的抗剪连接键，例如，目前使用较多的栓钉(为达到增强连接的作用，必须保证栓钉的数量，不仅增加现场焊接工作量，而且栓钉和钢管接触面积小，受力较大时，焊缝容易失效，且栓钉不连续，混凝土开裂后，栓钉易失效)，螺旋箍筋和钢管焊接面积大，不易失效，增强了结构的整体性。
4.本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点实现了刚度渐变，避免了钢管混凝土叠合柱刚度突变，而且减少钢材的使用，减轻结构的自重，从而降低结构的动力响应，减少地震力对其造成的破坏。
5.本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点中，部分约束钢管混凝土叠合柱部分的用钢量减少，但其承载力和具有完整钢管的混凝土柱基本相同。
6.本发明中，钢管混凝土叠合柱的转换层(指的是钢管混凝土叠合柱向钢筋混凝土柱过渡的层，位于部分约束钢管混凝土叠合柱部分)没有截断钢管，而是采用逐渐削弱，与目前采用的削弱手段相比(目前的削弱手段是，中间层削弱钢管而不削弱加劲肋，上部采用的是钢筋混凝土柱，使加劲肋和钢管同时截断，导致钢管实际约束的混凝土的面积变小)，本发明中在削弱钢管以实现节省钢材、减轻重量的同时，实现了钢管混凝土叠合柱刚度渐变(原因是虽然钢管削弱，但由于螺旋箍筋的约束，其钢管核心混凝土面积没有减小，核心混凝土承载力变化较小)，解决了目前的削弱手段刚度削弱加大、承载力下降较大的问题。
7.本发明给出了预制钢纤维混凝土外壳的厚度计算方式，通过控制钢纤维混凝土外壳厚度，可以控制钢纤维混凝土的用量，降低钢纤维混凝土应用成本，既达到受力性能的要求，又可以控制造价。
8.本发明中，虽然钢管上部部分削弱，但部分削弱钢管存在“卷尺效应”，发生大变形折叠后，不发生材料屈曲，仅发生弹性变形，在屈服荷载卸载后，结构可回复原状。
9.本发明中采用了由部分预制钢管混凝土叠合柱与钢梁进行干式连接的模块化组合节点，使得钢管混凝土叠合柱的钢纤维混凝土外壳和钢管骨架在节点核心区内进行分离式装配，使得部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点具有连接方便、构造简单，现场免焊接安装的优点。
10.本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，由于是利用钢纤维混凝土外壳的纵筋与螺母进行连接，构造简单，且钢纤维混凝土与钢筋粘结滑移性能较好，因而使得利用钢纤维混凝土外壳实现了全螺栓连接，不易发生锚固失效，受力性能较好。
11.总体来讲，以上采用预制装配技术的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，简化了施工工序和施工难度，能有效解决长期制约传统钢管混凝土叠合柱推广应用的关键难题，并且能充分发挥和有效提升传统钢管混凝土叠合柱在受力性能、耐久性能和经济性能等方面的优势，可以广泛应用于各类建筑结构建筑中，尤其适用于大跨度、重荷载或复杂、不规则的高层建筑和超高层建筑。
12.本发明先制作钢纤维混凝土外壳，将钢管、加劲肋和螺旋箍筋焊接好，待钢管骨架和预制钢纤维混凝土外壳安装就位后，再浇筑钢管内混凝土及钢管和钢纤维混凝土外壳之间的混凝土，保证了结构良好的整体性。其中预制钢纤维混凝土外壳对二次浇注的混凝土产生了有效的环向约束力，提高其承载能力，同时钢纤维混凝土耐久性和延性均较好，螺旋箍筋和钢管对现浇混凝土部分提供约束，又可防止钢管局部屈曲，从而提高承载力和变形能力。
13.根据本发明提出的节点设计思路，可以进一步通过调整钢管种类、预制钢纤维混凝土外壳内表面纹路，现浇混凝土强度和种类(再生混凝土、轻骨料混凝土等)以实现优化设计。
综上所述，本发明提出的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，具有施工方便、适用性广、整体性能高等诸多显著优势。
1.一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：该组合节点包括多段式部分预制钢管混凝土叠合柱及钢梁(11)，所述多段式部分预制钢管混凝土叠合柱包括钢管(4)、设置在钢管(4)内的加劲肋和内填充混凝土及设置在钢管(4)外侧的多段钢筋混凝土柱壳，所述钢管(4)与钢筋混凝土柱壳之间设置有外填充混凝土，外填充混凝土内设置有与钢管(4)外壁相连的螺旋箍筋(6)，钢梁(11)通过位于相邻两段钢筋混凝土柱壳之间的节点核心区耦合工件(10)与钢管(4)相连，钢管(4)自下而上按照钢管横向截面面积分为完整段和均匀渐缩削弱段，内填充混凝土自下而上按照加劲肋横向截面面积分为最大恒定加劲段、递减加劲段和无加劲段。
2.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述内填充混凝土的最大恒定加劲段中，混凝土填充在由多个加劲肋与钢管内壁构成的腔室内；递减加劲段中的加劲肋自最大恒定加劲段中各加劲肋的顶部向上延伸，并且沿钢管(4)中心向钢管(4)内壁的方向面积逐渐减少。
3.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述钢管(4)的均匀渐缩削弱段包括沿钢管(4)周向间隔排列的渐变缺口，该渐变缺口由钢管(4)顶端向下延伸并贯穿无加劲段。
4.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述钢筋混凝土柱壳采用钢纤维混凝土浇筑而成，钢筋混凝土柱壳包括多根纵筋(2)和箍筋。
5.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述内填充混凝土和外填充混凝土分别选自普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述节点核心区耦合工件(10)为三个以上；节点核心区耦合工件(10)包括设置在钢管(4)外侧的套筒、设置于套筒上、下两端的连接板，以及设置在套筒外壁上的多个加劲板，加劲板与套筒上、下两端的连接板相连。
7.根据权利要求6所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述连接板上设置有与钢筋混凝土柱壳的纵筋(2)位置匹配的安装孔，所述纵筋(2)的端部通过螺母(9)连接在安装孔处。
8.根据权利要求1所述一种部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点，其特征在于：所述钢筋混凝土柱壳的厚度t＝max{0.25w,0.25s}，其中，w为钢筋混凝土柱壳纵筋净距，s为钢筋混凝土柱壳箍筋净距。
9.一种如权利要求1所述的部分装配式钢管混凝土叠合柱-钢梁组合节点的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)节点预施工阶段
预制各段钢筋混凝土柱壳，在完整钢管(4)的一端加工沿钢管(4)周向间隔排列的渐变缺口，形成部分削弱钢管，在部分削弱钢管内壁焊接自钢管的另一端向所述渐变缺口所在端延伸的加劲肋，在部分削弱钢管外壁焊接螺旋箍筋(6)，得到钢管骨架；
2)节点连接施工阶段
在施工现场安装钢管骨架，然后再吊装各段钢筋混凝土柱壳于钢管骨架的外侧，其中，在吊装下一段钢筋混凝土柱壳之前，在当前已经吊装完毕的钢筋混凝土柱壳中浇筑混凝土，且在混凝土浇筑完毕后将节点核心区耦合工件(10)穿入钢管骨架并安装在当前已经吊装完毕的钢筋混凝土柱壳上。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述节点连接施工阶段中，待吊装的钢筋混凝土柱壳安装在基础上，或者安装在节点核心区耦合工件(10)上。
技术总结