CN101550727B - 一种柱与梁连接的结点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型的建筑结构的柱端结点,即柱与楼板通过设置两块钢板连接。两钢板的接触面积小于柱端的截面面积,柱的竖向钢筋在两钢板之间配置数量相对少于柱端处的配置数量,结点的刚度及抗弯能力低于柱端的其余部位,控制结点区为柱的耗能区,避免柱端在地震或风等水平荷载作用下产生破坏,保护了整根柱子的安全,从而达到了规范要求的“强柱弱梁”的效果,提高建筑物在地震及风荷载作用下的抵抗破坏能力,有效地保护人民生命财产安全。

Description

一种柱与梁连接的结点
技术领域
本发明涉及应用于建筑工程的钢筋混凝土结构和钢-混凝土组合结构的结点,具体涉及一种柱与梁连接的结点。
背景技术
目前的钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构中,结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体结构、筒中筒结构。上述各类结构的各构件的相互连接均采用刚性连接。一般的多层及高层建筑中,由于框架结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构具有布置灵活、空间大,得到广泛的应用。
常规结构的柱与楼板为刚性连接,在荷载作用下,柱的弯矩最大值位于柱端,柱端承受弯矩、剪力和轴力的共同作用,因此,柱破坏往往发生于柱端。根据有关专家学者的研究结果,楼板的刚度很大,梁与板均配有钢筋,楼板的抗弯能力也很大,按目前我国的有关结构设计规范进行的建筑结构设计,实际上并没有达到规范要求的“强柱弱梁”的结果,具有很大的安全隐患。汶川大地震的调查结果即表明,具有框架成分的结构,在地震作用下,结构主要是柱端发生破坏,而梁端很少发生破坏,大量建筑物因柱破坏而发生倒塌,造成巨大的生命财产损失,建筑物没有真正实现“强柱弱梁”,与规范要求不符。柱端一旦破坏,往往无法修复,因此,采用目前的结构形式,要实现“强柱弱梁”,势必大大增加柱的截面尺寸及配筋量,但同时带来以下几方面问题:(1)大大增加建筑物成本;(2)影响建筑使用,减少有效使用面积;(3)增加结构的重量及刚度,又进行一步增加地震作用,相当多的柱甚至成为短柱,进一步增加建筑物成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种柱与梁连接的结点,本发明结构简单、施工方便,即柱与楼板通过设置两块钢板连接。通过调整两钢板的接触面积或减少柱筋在钢板厚度范围内的配置数量,结点的刚度及抗弯能力低于柱端的其余部位,有意控制本结点区为柱的耗能区,避免柱端在地震或风等水平荷载作用下产生破坏,保护了整根柱子的安全。从而达到了规范要求的“强柱弱梁”的效果,提高建筑物在地震及风荷载作用下的抵抗破坏能力,有效地保护人民生命财产安全。
本发明目的通过以下技术方案来实现:
结点由钢板1、钢板2和柱筋5组成,在建筑物的柱6与梁板7连接处,上下放置两块相接触的钢板:钢板1和钢板2。钢板1与钢板2的接触面积小于柱端66的截面面积,增加结点的转动能力和耗能能力。
钢板1与钢板2均固接有短钢筋4,短钢筋4固定于柱端66或梁板7的混凝土中。短钢筋4可提高柱端66的抗弯能力,则结点的抗弯能力相对低于柱端66的抗弯能力。
在钢板1或钢板2上固接有抗剪块3,进一步防止两块钢板产生相对滑移。
柱筋5在钢板1与钢板2之间的配置数量少于柱端66处的配置数量,也可使结点的抗弯能力相对低于柱端66的抗弯能力。
钢板1和钢板2范围内的空隙由于没有混凝土填充,采用沥青或防腐油脂填充。
本发明相对于现有技术的的优点及有益效果:
1、常规结构的柱与楼板为刚性连接,在水平荷载作用下,柱的弯矩最大值位于柱端,柱端承受弯矩、剪力和轴力的共同作用,因此,柱破坏往往发生于柱端。本发明的结点区为钢板连接,抵抗破坏能力很强,疲劳强度很高,结点刚度及抗弯能力相对低于柱端的其余部位,因此,在水平荷载作用下,结点必先于柱的其余部位屈服并耗能,从而保护了整根柱子安全,达到了规范要求的“强柱弱梁”的效果,提高建筑物在地震及风荷载作用下的抵抗破坏能力,建筑物不因柱破坏而倒塌,有效地保护人民生命财产安全。
2、由于本结点由钢板与柱筋构成,两钢板的接触面积小于柱端的截面面积,结点的转动能力比柱端强,变形能力大,疲劳强度高,耗能能力强,大大提高框架结构的延性,有效地减少地震作用对建筑物的影响。并可替代普通结构的专门耗能装置的作用。
3、本发明的结点的刚度可根据建筑结构需要进行调整,以满足建筑物的整体刚度要求,但始终保证结点(刚度及强度)相对柱端其余部位有所削弱。因此,既可单独使用,也可配合其他抗侧力体系(如剪力墙、筒体结构等)使用,效果显著。
4、柱承受的弯矩可通过本发明的结点调整,剪力小,以承受轴力为主,因此,采用高强度混凝土具有很大的优越性,可减少柱截面尺寸,减少混凝土用量,增加建筑使用面积。
附图说明
图1是本发明的柱端结点的结构示意图;
图2是本发明应用于框架结构的示意图;
图3是本发明应用于框架结构的整体效果的示意图;
图4是本发明应用于设置斜拉杆的框架结构的示意图;
图5是本发明应用于设置斜拉杆的框架结构的整体效果示意图;
图6是本发明应用于框架-剪力墙结构或框架-筒体结构的整体效果示意图;
图7是本发明应用于设置斜拉杆的框架-剪力墙结构或框架-筒体结构的整体效果示意图;
其中:钢板1、钢板2、抗剪块3、短钢筋4、柱筋5、柱6、柱端66、梁板7、拉杆8、梁柱节点9、剪力墙10。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
实施例1:
如图1、图2、图3所示,本发明应用于钢筋混凝土框架结构。结点由钢板1、钢板2和柱筋5组成,在建筑物的柱端66与梁板7连接处,上下放置两块钢板:钢板1和钢板2,钢板1与钢板2的接触面积小于柱端66截面积,增加结点的转动能力和耗能能力,钢板1与钢板2均固接若干短钢筋4,短钢筋4固定于柱端66或梁板7混凝土中,柱筋5在两块钢板范围内的配置数量少于柱端66的其他部位,使该结点的刚度和抗弯能力低于柱端66刚度和抗弯能力,即有意将柱端66的破坏范围控制在本结点区内;在钢板2或钢板1上焊接抗剪块3,抗剪块3用于防止钢板1与钢板2产生相对滑移,钢板厚度范围不浇筑混凝土。
钢板1与钢板2的位置可根据施工需要而互换,钢板范围内的空隙由于没有混凝土填充,可采用沥青、麻筋沥青或防腐油脂填充。
实施例2:
如图4、图5所示,本发明应用于设置斜拉杆8的框架结构。本发明配合设置斜拉杆8的框架,可形成桁架式抗侧力体系,拉杆8的两端分别固定在上、下楼层梁柱节点9上,拉杆8可采用高强的钢绞线或高强钢筋,大大降低柱6的剪力和弯矩,柱6以承受轴向力为主,充分发挥混凝土抗压强度高的优点,提高柱6的承载力。因此,在地震作用下,柱端66不会破坏,从而达到了规范要求的“强柱弱梁”的效果,大大提高建筑物的抗震性能。
实施例3:
如图6所示,本发明应用于框架-剪力墙结构或框架-筒体结构。框架中可设置斜拉杆8,如图7所示,拉杆8的两端分别固定在上、下楼层梁柱节点9上,也可锚固于梁板7与剪力墙10相交处,拉杆8可采用高强的钢绞线或高强钢筋,桁架式框架与剪力墙10形成混合式抗侧力体系,适合于抗震设计的高层、超高层建筑结构。

Claims (4)

1.一种柱与梁板连接的结点,其特征在于,结点由第一钢板(1)、第二钢板(2)和柱筋(5)组成,在建筑物的柱(6)与梁板(7)连接处,上下放置相接触的第一钢板(1)和第二钢板(2),第一钢板(1)与第二钢板(2)的接触面积小于柱端(66)截面面积。
2.根据权利要求1所述的一种柱与梁板连接的结点,其特征在于,所述第一钢板(1)与第二钢板(2)均固接有短钢筋(4),短钢筋(4)固定于柱端(66)或梁板(7)混凝土中。
3.根据权利要求1或2所述的一种柱与梁板连接的结点,其特征在于,在所述第一钢板(1)或第二钢板(2)上固接有抗剪块(3)。
4.根据权利要求1或2所述的一种柱与梁板连接的结点,其特征在于,所述柱筋(5)在第一钢板(1)与第二钢板(2)之间的配置数量少于柱端(66)处的配置数量。
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