CN104831817B - 一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点 - Google Patents

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Abstract

一种钢梁与混凝土剪力墙的连接接点属于建筑结构构件。主要特征在于连接板(5)上设墙侧偏心垫圈(7)和梁侧偏心垫圈(9)，墙侧抗剪螺栓(8)穿过墙侧偏心垫圈(7)上的螺栓孔(11)连接预埋钢梁(4)和连接板(5)，梁侧抗剪螺栓(9)穿过梁侧偏心垫圈(9)上的螺栓孔(11)连接钢梁(6)和连接板(5)。当混凝土墙体(1)与钢梁(6)发生竖向错动(混凝土墙体与框架柱间的竖向差异变形)时，偏心垫圈会发生转动，最终的结果：墙体连同预埋钢梁(4)和墙侧抗剪螺栓(8)发生相对竖向位移后，偏心垫圈转动一定的角度且向钢梁(6)方向水平移动一定距离而竖向位置不变，连接板(5)同样地向钢梁(6)方向水平移动一定距离而竖向位置不变，钢梁(6)和梁侧抗剪螺栓(10)的水平和竖直位置一直保持不动。

Description

一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点
技术领域
本发明涉及一种建筑结构构件，特别是涉及一种钢梁与混凝土剪力墙的连接接点。主要用于钢与混凝土混合结构体系的高层及超高层建筑。
背景技术
随着城市建设的持续推进，越来越多的高层及超高层建筑建造起来。在这类建筑中，钢与混凝土混合结构体系结合了钢结构与混凝土结构的优点，具有承载力高、抗侧力强且能够减少施工周期、节约成本的优势，因而被广泛地运用在高层及超高层建筑中。
钢与混凝土混合结构体系具体可分为钢筋混凝土核心筒-钢框架、钢筋混凝土核心筒-型钢混凝土框架以及钢筋混凝土核心筒-钢管混凝土框架等。
由于内核心筒与外框架材料性质的差异和应力水平的不同，导致内筒与外框架柱之间会产生不同程度的竖向差异变形，这不利于结构的受力。
《钢骨混凝土结构技术规程》(YB 9082-2006)建议钢梁与混凝土剪力墙连接节点为铰接，见图1，节点主要由钢筋混凝土墙(1’)、栓钉或锚固钢筋(2’)、封口板(3’)、连接板(4’)、高强螺栓(5’)和钢梁(6’)组成。以该节点为代表的通常的钢梁与混凝土剪力墙连接节点不能有效适应内筒与外框架间的竖向差异变形。
发明内容
本发明旨在提供一种钢梁与混凝土剪力墙的连接接点，该节点可以较好地适应内筒与外框架之间产生的竖向差异变形。
本发明所要解决的问题通过以下技术方案实现：
一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点，所述节点主要由混凝土墙、混凝土墙内型钢暗柱、加筋肋、预埋钢梁、连接板、偏心垫圈、抗剪螺栓和钢梁等组成。
一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点，包括混凝土墙上的预埋钢梁(4)、 连接板(5)和钢梁(6)，三者通过连接板(5)上的墙侧抗剪螺栓(8)和梁侧抗剪螺栓(10)连接在一起，其特征在于，在连接板(5)上设有圆孔(12)，圆孔(12)内安装有墙侧偏心垫圈(7)或者梁侧偏心垫圈(9)，在偏心垫圈上偏离其外轮廓线对称中心位置设有螺栓孔(11)，节点上各偏心垫圈大小相同，且各偏心垫圈相对于与之结合的抗剪螺栓的初始位置是一致的；当预埋钢梁(4)与钢梁(6)发生竖向错动时，墙侧抗剪螺栓(8)相对墙侧偏心垫圈(7)顺时针方向转动，而梁侧抗剪螺栓(10)相对梁侧偏心垫圈(9)逆时针方向转动。转动时混凝土墙体、预埋钢梁(4)和墙侧抗剪螺栓(8)沿竖直方向移动，墙侧偏心垫圈(7)发生顺时针方向转动，同时向水平方向平动，在墙侧偏心垫圈(7)作用下连接板(5)沿水平方向移动；与此同时，梁侧抗剪螺栓(10)和钢梁(6)保持不动而梁侧抗剪螺栓(10)逆时针方向转动且沿水平方向平动。
进一步，墙侧偏心垫圈(7)的外轮廓线几何对称中心O1与墙侧抗剪螺栓(8)的几何对称中心O2间距d1，或者梁侧偏心垫圈(9)的外轮廓线几何对称中心O1与梁侧抗剪螺栓(10)的几何对称中心O2间距d1，d1表示节点理论上最大竖向差异变形调节能力。预埋钢梁(4)的上翼缘下沿与连接板(5)的上沿之间的距离为d2，或者预埋钢梁(4)的或下翼缘上沿与连接板(5)的下沿之间的距离为d2，设计要求d1＞d2，d2表示节点实际上最大竖向差异变形调节能力。
进一步，偏心垫圈由两个不同直径的同心圆片组合而成，两圆片厚度与连接板厚度相当，为了防止连接板(5)从节点脱落，外侧较大的圆片直径大于圆孔(12)直径。
在内筒与外框架柱发生竖向差异变形时，不同于通常的钢梁-混凝土剪力墙节点不能移动，偏心垫圈与抗剪螺栓会发生相对转动，也即在竖向差异变形作用下，钢梁与混凝土剪力墙可以发生相对移动，从而可以较好地适应内筒与外框架之间的差异变形。
附图说明
图1是《钢骨混凝土结构技术规范》(YB 9082-2006)中钢梁与剪力墙连接节点的构造形式；
图2及图3是本发明的构造形式；
图4是本发明节点预埋钢梁；
图5是本发明节点连接板；
图6是本发明节点钢梁；
图7是本发明偏心垫圈；
图8是本发明细部说明图；
图9是螺栓与偏心垫圈相对运动规律说明图；
图10是节点对竖向差异变形调节后的形态图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细说明。
见图2、图3，本发明由混凝土墙(1)、型钢暗柱(2)、加劲肋(3)、预埋钢梁(4)、连接板(5)、钢梁(6)、墙侧偏心垫圈(7)、墙侧抗剪螺栓(8)、梁侧偏心垫圈(9)和梁侧抗剪螺栓(10)等组成。其中墙侧偏心垫圈(7)和梁侧偏心垫圈(9)仅位置不同，统称偏心垫圈；墙侧抗剪螺栓(8)和梁侧抗剪螺栓(10)同样仅位置不同，统称抗剪螺栓。
各部分详细说明：
见图4，图4表示预埋钢梁(4)，其长度不宜过长，与连接板(5)连接一侧沿纵向中心线对称设置两个螺栓孔(11)。
见图5，图5表示连接板(5)，其上对称设置四个圆孔(12)，其中与预埋钢梁(4)连接一侧的两个圆孔(12)用以安装墙侧偏心垫圈(7)，而与钢梁(6)连接一侧的两个圆孔(12)用以安装梁侧偏心垫圈(9)。
见图6，图6表示钢梁(6)，与连接板(5)连接的一侧对称设有两个螺栓孔(11)。
见图7，图7表示墙侧偏心垫圈(7)或者梁侧偏心垫圈(9)，事实上，该偏心垫圈可以看成为由两个与连接板(5)厚度相当的同心圆片叠合而成， 其中外侧圆片直径大于圆孔(12)用来防止连接板(5)脱落，内侧圆片直径略小于圆孔(12)以便偏心垫圈可以安装在圆孔(12)内。偏离圆片的中心位置开有一个螺栓孔(11)。要求节点上各个偏心垫圈大小一样。
各螺栓孔(11)直径均略微大于相对应的螺栓以便于螺栓安装。
节点各部分的相互关系说明：
型钢暗柱(2)和加劲肋(3)埋设在混凝土墙(1)中构成墙体，预埋钢梁(4)与墙体形成一个整体，其具体结合方法不在本专利考虑范围内，只要求预埋钢梁(4)与墙体之间没有相对运动。
预埋钢梁(4)上螺栓孔(11)到预埋钢梁(4)的纵向中心线的距离、钢梁(6)上螺栓孔(11)到钢梁(6)的纵向中心线的距离和圆孔(12)到连接板(5)的纵向中心线的距离相等。当偏心垫圈安装到圆孔(12)内，转动偏心垫圈至图2所示位置时，其上的螺栓孔(11)与预埋钢梁(4)上的螺栓孔(11)对正。
在预埋钢梁(4)和钢梁(6)的连接区域的翼缘两侧各有一块连接板(5)，由墙侧抗剪螺栓(8)固定预埋钢梁(4)和连接板(5)，由梁侧抗剪螺栓(10)固定连接板(5)和钢梁(6)。
注意墙侧抗剪螺栓(8)和梁侧抗剪螺栓(10)没有施加预应力或者只有较小的预应力，以保证墙体与钢梁(6)发生错动时，连接板(5)可以相对预埋钢梁(4)以及钢梁(6)滑移。
见图8，图8表示图2中细实线I范围内的放大图。墙侧偏心垫圈(7)的外轮廓线几何对称中心O1与墙侧抗剪螺栓(8)的几何对称中心O2间距d1，预埋钢梁(4)的上翼缘下沿(或下翼缘上沿)与连接板(5)的上沿(或下沿)之间的距离为d2，设计要求d1＞d2，d2表示节点实际上最大竖向差异变形调节能力。
墙侧抗剪螺栓(8)与墙侧偏心垫圈(7)相对运动规律：
见图9，假定墙侧偏心垫圈(7)不动，则墙侧抗剪螺栓(8)相对墙侧偏心垫圈(7)作以O1为圆心的圆周运动，图中虚线表示其运动轨迹。墙侧 抗剪螺栓(8)由O21到O22的过程中，其相对初始位置转动α角，其竖向位移为Δ，水平位移为Δ实际表示该节点通过螺栓与偏心垫圈的相对转动对核心筒与外框架间的竖向差异变形进行适应，而水平位移是在此调节过程中连接板(5)的水平位移。梁侧抗剪螺栓(10)与梁侧偏心垫圈(9)的相对运动规律与此相同，兹不赘述。
节点对相对竖向位移Δ(竖向差异变形)调节的原理：
当墙体发生向下的相对竖向位移时，墙侧抗剪螺栓(8)相对墙侧偏心垫圈(7)顺时针方向转动，而梁侧抗剪螺栓(10)相对梁侧偏心垫圈(9)逆时针方向转动。实际转动效果是混凝土墙体、预埋钢梁(4)和墙侧抗剪螺栓(8)沿竖直方向移动，墙侧偏心垫圈(7)发生顺时针方向转动且沿水平方向平动，而梁侧抗剪螺栓(10)逆时针方向转动且沿水平方向平动，在墙侧偏心垫圈(7)作用下连接板(5)沿水平方向移动，与此同时梁侧抗剪螺栓(10)和钢梁(6)保持不动。最终的结果：墙体连同预埋钢梁(4)和墙侧抗剪螺栓(8)发生向下的相对竖向位移Δ后，墙侧偏心垫圈(7)顺时针转动α角且向钢梁(6)方向水平移动而竖向位置不变，连接板(5)同样地向钢梁(6)方向水平移动而竖向位置不变，梁侧偏心垫圈(9)逆时针转动α角且向钢梁(6)方向水平移动而竖向位置不变。钢梁(6)和梁侧抗剪螺栓(10)的水平和竖直位置一直保持不动。调节后的节点形态见图10.当墙体发生向上的相对竖向位移Δ后，节点的形态和此调节过程的原理分析与此相似，兹不赘述。
本发明中抗剪螺栓相对于偏心垫圈的初始位形不限于图2所示，但要求每一个抗剪螺栓相对于与之结合的偏心垫圈的初始位形一致即可。
本发明的中的墙侧抗剪螺栓(8)和梁侧抗剪螺栓(10)的数目和位置不限于图2所示，可根据实际情况确定。
本发明适用于任何型钢梁与混凝土剪力墙、核心筒垂直相交节点。
以上所述仅为本发明的具体实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的简单修改、等同变化与修饰，都属于本发明技术范畴，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点，包括混凝土墙上的预埋钢梁(4)、连接板(5)和钢梁(6)，三者通过连接板上的墙侧抗剪螺栓(8)和梁侧抗剪螺栓(10)连接在一起，其特征在于，在连接板(5)上设有圆孔(12)，圆孔(12)内安装有墙侧偏心垫圈(7)或者梁侧偏心垫圈(9)，在偏心垫圈上偏离其外轮廓线对称中心位置设有螺栓孔(11)，节点上各偏心垫圈大小相同，且各偏心垫圈相对于与之结合的抗剪螺栓的初始位置是一致的；当预埋钢梁(4)与钢梁(6)发生竖向错动时，墙侧抗剪螺栓(8)与墙侧偏心垫圈(7)发生相对转动，而梁侧抗剪螺栓(10)与梁侧偏心垫圈(9)发生反方向的相对转动，转动时混凝土墙体、预埋钢梁(4)和墙侧抗剪螺栓(8)沿竖直方向移动，而连接板(5)沿水平方向移动，钢梁(6)和梁侧抗剪螺栓(10)保持不动。
2.根据权利要求1所述的一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点，其特征在于，墙侧偏心垫圈(7)的外轮廓线几何对称中心O1与墙侧抗剪螺栓(8)的几何对称中心O2间距d1，或者梁侧偏心垫圈(9)的外轮廓线几何对称中心O1与梁侧抗剪螺栓(10)的几何对称中心O2间距d1，预埋钢梁(4)的上翼缘下沿与连接板(5)的上沿之间的距离为d2，或者预埋钢梁(4)的或下翼缘上沿与连接板(5)的下沿之间的距离为d2，设计要求d1＞d2，d2表示节点实际上最大竖向差异变形调节能力。
3.根据权利要求1所述的一种钢梁与混凝土剪力墙连接节点，其特征在于，偏心垫圈由两个不同直径的同心圆片组合而成，两圆片厚度与连接板厚度相当，为了防止连接板(5)从节点脱落，外侧较大的圆片直径大于圆孔(12)直径。
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