CN104294916B - 一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁t型节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种型钢混凝土柱‑型钢混凝土斜梁T型节点，由型钢混凝土柱和型钢混凝土梁固接而成；型钢混凝土梁中设有梁中H型钢，型钢混凝土柱中设有柱中H型钢；沿着梁中H型钢的上、下翼缘分别设有一条或一条以上梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋；在型钢混凝土梁中设有梁中贯通节点区的纵筋；在型钢混凝土柱中设有需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋和柱中贯通节点区的纵筋；在型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的连接处的型钢混凝土梁中设置上下两个加筋肋。本发明的节点的刚度大，强度高，延性好，能够避免在型钢翼缘和腹板中开孔，造成应力集中，梁柱之间设置夹角能够满足核电厂主厂房的复杂、特定的结构的工艺要求，值得推广。

Description

一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点
技术领域
本发明涉及一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点。该节点用于排架和框架中间柱上。
背景技术
随着社会的发展，核电厂机组容量不断增大，为了改善钢结构造价高、耐火性和耐腐蚀性差的特点，因此需要采用型钢混凝土框排架结构，由于核电厂主厂房工艺复杂，为了满足工艺及排水要求，导致主厂房结构不规则，这种情况下，由于常规节点中梁和柱都是垂直布置，该自身结构的限制使其虽然满足承载力和变形均能抗震要求，却无法满足上述主厂房特定结构的工艺要求和排水要求。目前，常规的节点主要由以下几种：顶层边柱节点(型)，顶层中柱节点(型)，中间层边柱节点(形)，中间层中柱节点(型)。
由此，设计一种满足特定结构工艺要求和排水要求的节点具有重要的应用价值。
发明内容
针对常规节点无法适用于核电厂主厂房结构中的特定部位，本发明提出了一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点。
为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案予以解决：
一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，由型钢混凝土柱和型钢混凝土梁固接而成；所述型钢混凝土梁中设有梁中H型钢，所述型钢混凝土柱中设有柱中H型钢；其中：
沿着所述梁中H型钢的上、下翼缘分别设有一条或一条以上梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋，且其一端在到达柱中型钢的翼缘时弯折与柱中型钢翼缘平齐，并固接在柱中型钢翼缘上；在型钢混凝土梁中位于梁中型钢的上方和下方均设有一条或一条以上水平方向的梁中贯通节点区的纵筋，它们的端部均与型钢混凝土柱的外壁平齐；
在型钢混凝土柱中，沿所述柱中H型钢长度方向设有需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋和柱中贯通节点区的纵筋；所述需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋的一端在到达梁中型钢的翼缘时弯折与梁中型钢翼缘平齐，并固接在梁中型钢翼缘上；多条柱中贯通节点区的纵筋设置在柱中H型钢的长度方向的周围；
在型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的连接处的型钢混凝土梁中，设置上、下两个加筋肋，该两个加劲肋分别与梁中型钢的上、下翼缘在同一平面内固连，加筋肋的板厚与梁中型钢翼缘等厚。
进一步的，所述上、下两个加劲肋之间设置一道或一道以上节点区内箍筋，节点区内箍筋将柱中贯通节点区的纵筋以及柱中H型钢箍在内部；其两个端部通过弯折与梁中型钢腹板平齐，并固接在梁中型钢腹板上。
进一步的，所述梁中贯通节点区的纵筋锚固采用直锚。
进一步的，所述纵筋的数目为一条以上时，它们之间相互平行。
进一步的，所述节点区内箍筋的数目为一道以上时，它们之间相互平行。
进一步的，所述型钢混凝土柱和型钢混凝土梁中型钢配钢率为4％～10％。
进一步的，所述型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的夹角为3～10°。
进一步的，所述型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的夹角为3°。
进一步的，所述型钢混凝土柱和型钢混凝土梁之间焊接；所述梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋与柱中型钢翼缘之间的固接方式为焊接；所述需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋与梁中型钢翼缘之间的固接方式为焊接；所述节点区内箍筋的两端部与梁中型钢腹板之间的固接方式为焊接。
与本领域常规节点相比，本发明的节点的有益效果如下：
做成包含3°～10夹角的新型梁柱节点，适合工艺复杂需要做斜梁节点的结构使用；节点中箍筋焊接在梁中型钢腹板上，梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋，焊接在柱中型钢翼缘上，柱中需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋，焊接在梁中型钢翼缘上，能够避免在型钢翼缘和腹板上开孔，造成应力集中，对节点受力性能不利；在节点区内设置平行于斜梁型钢的加筋肋，形成菱形格构，对混凝土提供约束作用，与梁中型钢翼缘协同工作更好，并使节点区增强，满足“强节点弱构件”的设计理念，值得推广。该节点并通过合理构造方式，满足结构的承载力、抗震、抗裂性能，适合工艺复杂需要做斜梁节点的结构使用。
附图说明
图1为本发明的节点的立剖面示意图。
图2为本发明的节点的水平剖面示意图。
图3为本发明的节点型钢连接及钢筋连接构造示意图，图中钢筋未完全示出，详细布置参照图1和图2。
图4为本发明的节点区箍筋的结构示意图。
图中各标号含义：1-型钢混凝土梁，2-型钢混凝土柱，3-加筋肋，4-节点区箍筋，5-型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的夹角，6-柱中需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋，7-梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋，8-柱中贯通节点区的纵筋，9-梁中贯通节点区的纵筋，10-梁中H型钢，11-柱中H型钢。
具体实施方式
为了对本发明的技术方案的具体实施进一步解释说明，以下给出实施例。需要说明的是，该实施例仅仅是为了进一步说明技术方案，本发明所要保护的范围不限于该实施例。
实施例
遵循本发明的上述技术方案，本实施例给出一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其结构如参见图1～图3，该节点由型钢混凝土柱1和型钢混凝土梁2固接(焊接)而成；所述型钢混凝土梁1中设有梁中H型钢10，所述型钢混凝土柱2中设有柱中H型钢11；其中：
沿着梁中H型钢10的上、下翼缘分别设有一条或一条以上梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋7，且其一端在到达柱中型钢11的翼缘时弯折与柱中型钢11翼缘平齐，并固接(焊接)在柱中型钢11翼缘上；在型钢混凝土梁1中位于梁中型钢10的上方和下方均设有一条或一条以上水平方向的梁中贯通节点区的纵筋9，它们的端部均与型钢混凝土柱1的外壁平齐；如果设置一条以上的纵筋9，则它们之间相互平行；梁中贯通节点区的纵筋9锚固采用直锚；
在型钢混凝土柱2中，沿柱中H型钢11长度方向设有需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋6和柱中贯通节点区的纵筋8；所述需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋6的一端在到达梁中型钢10的翼缘时弯折与梁中型钢10翼缘平齐，并固接(焊接)在梁中型钢10翼缘上；多条柱中贯通节点区的纵筋8设置在柱中H型钢11的长度方向的周围；
在型钢混凝土梁1和型钢混凝土柱2的连接处的型钢混凝土梁1中，设置上、下两个加筋肋3，该两个加劲肋3分别与梁中型钢10的上、下翼缘在同一平面内固连(焊接)，加筋肋3的板厚与梁中型钢10翼缘等厚；
在上、下两个加劲肋3之间设置一道或一道以上节点区内箍筋4，节点区内箍筋4将柱中贯通节点区的纵筋8以及柱中H型钢11箍在内部；其两个端部通过弯折与梁中型钢10腹板平齐，并固接(焊接)在梁中型钢10腹板上；如果设置一道以上的节点区内箍筋4，则它们之间相互平行。
所述型钢混凝土柱1和型钢混凝土梁2中型钢配钢率为4％～10％。
型钢混凝土梁2和型钢混凝土柱1的夹角为3～10°，本实施例中取3°，该夹角的选取是根据主厂房结构工艺要求和排水要求进行选取，斜梁两端高差为500mm，根据斜梁水平投影长度进而确定夹角，该节点一般设置在顶层，能够避免设计坡屋顶这样的排水结构，节约成本，减少工作量。
本发明的节点能够避免在梁柱中的型钢翼缘和腹板开孔，通过试验和有限元数值分析，该节点能够保证地震作用下节点区抗剪承载力、梁柱抗弯承载力和抗剪承载力均能满足各相关规范要求，完全符合强节点弱构件的设计理念，能够适用于工艺复杂的特定结构中，为结构设计的多样性提供了更多可能，值得推广。
发明人对实际结构中的该类型节点进行有限元计算分析的结果如下：
(1)节点中柱截面为1300×900(mm)，柱中型钢规格为900×600×20×30(mm)，配钢率为4.5％，梁截面为1400×500(mm)，梁中型钢规格为1000×300×16×25(mm)，配钢率为4.3％。柱截面短方向配筋为6 25，配筋率为0.27％，柱截面长方向配筋为7 25，配筋率为0.31％，柱总配筋率为1.1％，梁上下配筋均为622，配筋率为0.34％，均能满足规范要求。
(2)上柱长6.07m，下柱长15.29m，梁投影长度为13m。
(3)按上述配筋的节点中，梁端抗剪承载力为396.8kN，抗弯承载力为2378.92kN·M，节点中柱端抗剪承载力为462.6kN，抗弯承载力为2635.69kN·M，节点区抗剪承载力为568.5kN。
(4)该主厂房结构抗震设防为7度0.15g，而在该地震作用下，节点中梁端的剪力为344.55kN，弯矩为1881.62kN·M，节点中上柱柱端剪力为417.67kN,弯矩为663.09kN·M，下柱柱端剪力为349.03kN，弯矩为2296.01kN·M，均小于节点梁柱端的抗弯抗剪承载力，节点区的抗剪承载力也大于柱端梁端剪力，说明节点具有足够的强度，并满足“强节点弱构件”的设计理念。
(5)节点弹性层间位移角为1/581，节点的延性为4.4＞3，满足规范要求。
以上显示和描述了本发明的基本特征、构造和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的特征和构造，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这种变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，由型钢混凝土柱和型钢混凝土梁固接而成；所述型钢混凝土梁中设有梁中H型钢，所述型钢混凝土柱中设有柱中H型钢；其中：
沿着所述梁中H型钢的上、下翼缘分别设有一条或一条以上梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋，且其一端在到达柱中型钢的翼缘时弯折与柱中型钢翼缘平齐，并固接在柱中型钢翼缘上；在型钢混凝土梁中位于梁中型钢的上方和下方均设有一条或一条以上水平方向的梁中贯通节点区的纵筋，它们的端部均与型钢混凝土柱的外壁平齐；
在所述型钢混凝土柱中，沿所述柱中H型钢长度方向设有需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋和柱中贯通节点区的纵筋；所述需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋的一端在到达梁中型钢的翼缘时弯折与梁中型钢翼缘平齐，并固接在梁中型钢翼缘上；多条柱中贯通节点区的纵筋设置在柱中H型钢的长度方向的周围；
在型钢混凝土梁和型钢混凝土柱的连接处的型钢混凝土梁中，设置上、下两个加筋肋，该两个加筋肋分别与梁中型钢的上、下翼缘在同一平面内固连，加筋肋的板厚与梁中型钢翼缘等厚。
2.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述上、下两个加筋肋之间设置一道或一道以上节点区内箍筋，节点区内箍筋将柱中贯通节点区的纵筋以及柱中H型钢箍在内部；其两个端部通过弯折与梁中型钢腹板平齐，并固接在梁中型钢腹板上。
3.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述梁中贯通节点区的纵筋锚固采用直锚。
4.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述纵筋的数目为一条以上时，它们之间相互平行。
5.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述节点区内箍筋的数目为一道以上时，它们之间相互平行。
6.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述型钢混凝土柱和型钢混凝土梁中型钢配钢率为4％～10％。
7.如权利要求1所述的型钢混凝土柱-型钢混凝土斜梁T型节点，其特征在于，所述型钢混凝土柱和型钢混凝土梁之间焊接；所述梁中需要穿过柱中型钢翼缘的纵筋与柱中型钢翼缘之间的固接方式为焊接；所述需要穿过梁中型钢翼缘的纵筋与梁中型钢翼缘之间的固接方式为焊接；所述节点区内箍筋的两端部与梁中型钢腹板之间的固接方式为焊接。
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