CN104120801A - 中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法 - Google Patents

中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法 Download PDF

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米文杰
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Abstract

本发明公开了一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法，所述十字形抗震节点内部设有钢骨，所述钢骨外侧设置栓钉，所述中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点的模型计算方法的计算步骤为：1）针对古建结构模型，建立平面及空间模型；2）对框架柱楼层圆柱转换十字形截面的节点核心区抗剪设计，采用模型计算节点核心区剪力，取最不利的节点核心区剪力；3）采用型钢和钢骨混凝土的相关公式进行计算设计。本发明通过完整的设计，能够完成类似的古建节点设计，在计算分析及构造上都能满足现行规范的要求。

Description

中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法
技术领域
本发明属古建结构设计技术领域，具体是涉及一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法。 
背景技术
按照现行结构抗震的要求，应做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”。相对于斗拱框架梁柱节点处，混凝土框架柱在节点区柱截面尺寸存在突变，由原有的圆柱截面缩减为内切的十字形截面，与“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固”的抗震要求相违背，目前国内对该节点的构造及计算方法缺乏研究。为此，本发明提出一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是古建斗拱框架节点抗剪承载力不足，提出一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点及模型计算方法，通过完整的设计，能够完成类似的古建节点设计，在计算分析及构造上都能满足现行规范的要求。 
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下： 
一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点，所述十字形抗震节点内部设有钢骨，所述钢骨外侧设置栓钉。
所述钢骨为十字形钢板，材质为Q345钢材。 
所述十字形钢板设置在楼层标高向上延伸原框架柱截面直径1.5倍距离，向下延伸原框架柱截面直径3倍距离的范围。 
本发明还提供一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点的模型计算方法，计算步骤为： 
（1）针对古建结构模型，建立平面及空间模型；
（2）对框架柱楼层圆柱转换十字形截面的节点核心区抗剪设计，采用模型计算节点核心区剪力，取最不利的节点核心区剪力；
（3）采用型钢和钢骨混凝土的相关公式进行计算设计。
其中，所述步骤（1）模型采用PKPM中的PMCAD及PMSAP中的SPASCAD来建立。 
其中，所述步骤（2）模型为圆柱模型、十字形柱模型和圆柱+十字形模型。 
其中，所述步骤（3）型钢混凝土的计算按照《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）（简称型钢规程）。 
其中，所述步骤（3）钢骨混凝土的计算按照《钢骨混凝土结构技术规程》（YB 9082—2006）（简称钢骨规程）。 
本发明的有益效果：（1）通过多模型的建模分析采用平面和空间结构分析软件的计算选取最不利内力，按照钢骨规程和型钢规程进行计算比对，针对削弱的截面配置十字形钢板龙骨及栓钉使得节点能够满足抗震设计的要求；（2）通过完整的设计，能够完成类似的古建节点设计，在计算分析及构造上都能满足现行规范的要求。 
附图说明
图1是原框架柱截面图 ； 
图2是圆柱内切的十字形柱的结构示意图；
图3是斗拱处圆形截面被削弱为十字形钢筋混凝土截面的结构示意图；
图4是十字形柱截面配筋的结构示意图；
图5 是钢骨大样的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。 
如图所示，一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点，所述十字形抗震节点内部设有材质为Q345钢材的十字形钢板作为钢骨，所述钢骨外侧设置栓钉。 
所述十字形钢板设置在楼层标高向上延伸原框架柱截面直径1.5倍距离，向下延伸原框架柱截面直径3倍距离的范围。 
一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点的模型计算方法，计算步骤为： 
（1）针对古建结构模型，建立平面及空间模型；
（2）对框架柱楼层圆柱转换十字形截面的节点核心区抗剪设计，采用模型计算节点核心区剪力，取最不利的节点核心区剪力；
（3） 采用型钢和钢骨混凝土的相关公式进行计算设计。
所述步骤（1）模型采用PKPM中的PMCAD及PMSAP中的SPASCAD来建立，对于框架柱楼层圆柱转换十字形截面的节点核心区抗剪设计采用三种模型计算：1）圆柱模型；2）十字形柱模型；3）圆柱+十字形模型。对照三种模型的计算结果，取最不利的节点核心区剪力，按照《钢骨混凝土结构技术规程》（YB 9082—2006）（简称钢骨规程）和《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）（简称型钢规程）进行计算设计。 
设计条件：混凝土强度等级C30；框架抗震等级为二级，柱截面尺寸见图2。 
SATWE计算楼层节点核心区最大剪力为554kN。 
(1)按照型钢规程第7.1.3条(7.1.3-4)进行设计：先按照等惯性矩将十字形截面转换为矩形截面，该十字形截面几何参数为：Ix＝0.0015407m4，Iy＝0.0015407m4，A＝0.1204m2，代换等刚度的矩形截面柱尺寸为370×370。 
拟采用的十字形钢板高300mm，腹板厚t=8mm。解得Vj≤920kN，由软件查得框架柱节点核心区剪力设计值Vj=554kN<920kN，因此满足设计要求。 
(2)按照钢骨规程第7.1.4条(7.1.4-1)进行设计: 
V j &le; 1 &gamma; RE ( &delta; j f t b j h j + f yv A sv s h j + f ssv t w h w + 0.1 N C )
其中Nc＝0.5fcbchc＝0.5×14.3×370×370＝979kN，解得Vj＝1198kN，由软件查得框架柱节点核心区剪力设计值Vj＝554kN<1198kN，因此满足设计要求。 
通过分析可知，该型钢混凝土节点能满足核心区抗剪承载力的设计要求，节点大样见图4，5。 
（3）十字形钢板龙骨的设置范围采用楼层标高上部延伸1.5D向下3D的范围，D为原框架柱截面的直径。 

Claims (8)

1.一种中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点，其特征是，所述十字形抗震节点内部设有钢骨，所述钢骨外侧设置栓钉。
2.根据权利要求1所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点，其特征是，所述钢骨为十字形钢板，材质为Q345钢材。
3.根据权利要求2所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点，其特征是，所述十字形钢板设置在楼层标高向上延伸原框架柱截面直径1.5倍距离，向下延伸原框架柱截面直径3倍距离的范围。
4.一种根据权利要求1所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点模型计算方法，其特征是，计算步骤为：
（1）针对古建结构模型，建立平面及空间模型；
（2）对框架柱楼层圆柱转换十字形截面的节点核心区抗剪设计，采用模型计算节点核心区剪力，取最不利的节点核心区剪力；
（3）采用型钢和钢骨混凝土的相关公式进行计算设计。
5.根据权利要求4所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点模型计算方法，其特征是，所述步骤（1）模型采用PKPM中的PMCAD及PMSAP中的SPASCAD来建立。
6.根据权利要求4所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点模型计算方法，其特征是，所述步骤（2）模型为圆柱模型、十字形柱模型和圆柱+十字形模型。
7.根据权利要求4所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点模型计算方法，其特征是，所述步骤（3）型钢混凝土的计算按照《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 138—2001）。
8.根据权利要求4所述的中国古建斗拱截面削弱的十字形抗震节点模型计算方法，其特征是，所述步骤（3）钢骨混凝土的计算按照《钢骨混凝土结构技术规程》（YB 9082—2006）。
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