CN104863258A - 节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点 - Google Patents
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Abstract
节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，它属于一种建筑结构构件，特别涉及一种钢-混凝土组合结构梁柱框架节点。为了改善钢管约束混凝土柱框架节点承载力较弱、无法保证“强节点弱构件”设计要求的问题，本发明提出节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点。在节点核心区设置加固钢管，使得对柱子的钢管约束能延伸到节点区。在加固钢管上开设孔洞，方便梁钢筋穿过，同时使得梁和柱的混凝土连通，增大节点区的刚度和承载力。本发明的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，相对于已有的钢管混凝土柱-钢梁框架节点具有节省钢材、节点构造简单、方便施工、经济合理的优势，具有较好的综合经济效益。
Description
技术领域
本发明属于一种建筑结构构件，特别涉及一种钢-混凝土组合结构梁柱框架节点。
背景技术
钢管约束混凝土柱是在钢管内浇筑混凝土形成的一种组合结构竖向承重构件，是在钢管混凝土柱基础上针对其框架节点构造复杂的问题而提出的新型组合结构构件。钢管约束混凝土柱的钢管仅在柱身布置，在梁柱节点处断开，与钢筋混凝土梁组合形成钢筋混凝土框架节点。目前在高层建筑、工业厂房和大跨空间结构中受力较大的承重柱已逐渐使用钢管约束混凝土柱。
然而目前已应用的钢管约束混凝土柱框架节点与传统钢筋混凝土框架节点的区别是节点承载力较弱，无法保证“强节点弱构件”设计要求。为了改善这种框架节点的力学性能，使节点的承载力能够保证其破坏在梁柱构件破坏后发生，本发明提出了一种节点核心区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点。在节点核心区设置加固钢管，使得对柱子的钢管约束能延伸到节点区。在加固钢管上开设孔洞，方便梁钢筋穿过，同时使得梁和柱的混凝土连通，增大节点区的刚度和承载力。
发明内容
为了在工程中推广钢管约束混凝土柱的应用，使其在钢材用量、节点构造形式、施工速度和质量等方面具有优势，本发明提出了一种节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的：一种节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，包括上钢管、下钢管和外包钢管，以及交叉的至少两根横梁。所述外包钢管是上下两端均敞口的中空圆柱体。外包钢管的四面分别开有四组孔洞。所述上钢管和下钢管均是上下两端敞口的中空圆柱体。所述上钢管的下端位于外包钢管的上端的上方。所述下钢管的上端位于外包钢管的下端的下方。若干交错的受力钢筋Ⅱ穿过所述外包钢管上的孔洞。这些受力钢筋Ⅱ的布置沿外包钢管的径向。若干箍筋Ⅱ与受力钢筋Ⅱ绑扎在一起，形成横梁筋笼。若干受力钢筋Ⅰ穿过外包钢管、上钢管和下钢管的内腔。若干箍筋Ⅰ与受力钢筋Ⅰ绑扎在一起，共同形成外包钢管、上钢管和下钢管内腔中的管内筋笼。所述管内筋笼中浇筑混凝土Ⅰ。所述横梁筋笼中浇筑混凝土Ⅱ。
值得说明的是，本发明是钢管约束混凝土柱和钢筋混凝土梁在框架节点核心区的连接构造形式，在节点核心区设置加固钢管，使得对柱子的钢管约束能延伸到节点区。在加固钢管上开设孔洞，方便梁钢筋穿过和锚固，同时使得梁和柱的混凝土连通，增大节点区的刚度和承载力。本发明的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，相对于已有的钢管混凝土柱-钢梁框架节点具有节省钢材、节点构造简单、方便施工、经济合理的优势，具有较好的综合经济效益。
进一步，钢管采用无缝钢管或焊接钢管，钢材采用碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
进一步，混凝土采用普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
进一步，受力钢筋采用热轧带肋钢筋HRB400级、HRB500级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
进一步，箍筋采用热轧光面钢筋HPB300级、热轧带肋钢筋HRB335级、HRB400级、HRB500级、HRBF335级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
本发明提出的节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点具有下列优点：
1.本发明中的钢管约束混凝土柱力学性能良好，能充分发挥钢管和混凝土各自的力学性能优势。钢管对混凝土提供有效的侧向约束，显著提高混凝土的承载力和延性，同时钢管在柱端部断开，不直接承担竖向荷载，避免了钢管局部屈曲引起的对混凝土约束效应的降低，因此钢管约束混凝土柱在承载力、延性和抗震性能方面具有较大的优势。
2.本发明中将钢管约束混凝土柱和传统的钢筋混凝土梁搭配组成组合结构框架节点。相对于现有大多数钢结构和组合结构采用钢梁来说，用钢量显著降低，同时避免了钢梁的整体和局部失稳，经济性能显著提高。
3.本发明中在节点核心区设置加固钢管，钢管厚度不必与柱钢管保持一致，可以根据“强节点弱构件”的设计要求来确定。节点区钢管上开设孔洞，方便混凝土梁纵筋的穿入和锚固，使节点有效传递两端弯矩，同时也使梁和柱的混凝土连成整体，使节点有效传递梁端剪力。
附图说明
图1是节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点示意图。图2是节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点的钢结构部分立面图。
图中：钢管1、混凝土Ⅰ2、受力钢筋Ⅰ3、箍筋Ⅰ4、混凝土Ⅱ5、受力钢筋Ⅱ6、箍筋Ⅱ7、外包钢管8、孔洞9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
一种节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，参见图1，包括由上钢管1、下钢管10、外包钢管8和混凝土组成的立柱体，以及相互垂直的交叉的两根横梁。立柱体与两根横梁的交点即为节点。
所述外包钢管8是上下两端均敞口的中空圆柱体。外包钢管8的四面(侧面)分别开有四组孔洞9，每一组为上下各一个孔洞9(一共八个孔洞9)。四组孔洞9中心对称地分布在钢管8的侧壁。
若干交错的受力钢筋Ⅱ6穿过所述外包钢管8上的孔洞9。这些受力钢筋Ⅱ6的布置沿外包钢管8的径向。由于四组孔洞9两两对称，所以这些受力钢筋Ⅱ6形成交错的横梁的主筋。若干箍筋Ⅱ7与受力钢筋Ⅱ6绑扎在一起，形成两条横梁筋笼。
所述上钢管1和下钢管10均是上下两端敞口的中空圆柱体。所述上钢管1的下端位于外包钢管8的上端的上方。所述下钢管10的上端位于外包钢管8的下端的下方。即所述上钢管1和下钢管10可以看作是一根直立的钢管从中断开。
若干受力钢筋Ⅰ3穿过外包钢管8、上钢管1和下钢管10的内腔。若干箍筋Ⅰ4与受力钢筋Ⅰ3绑扎在一起，共同形成外包钢管8、上钢管1和下钢管10内腔中的管内筋笼。
所述管内筋笼中浇筑混凝土Ⅰ2。所述横梁筋笼中浇筑混凝土Ⅱ5。养护后，形成框架节点。
Claims (5)
1.一种节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，其特征在于：包括上钢管(1)、下钢管(10)和外包钢管(8)，以及交叉的至少两根横梁；
所述外包钢管(8)是上下两端均敞口的中空圆柱体；外包钢管(8)的四面分别开有四组孔洞(9)；
所述上钢管(1)和下钢管(10)均是上下两端敞口的中空圆柱体；所述上钢管(1)的下端位于外包钢管(8)的上端的上方；所述下钢管(10)的上端位于外包钢管(8)的下端的下方；
若干交错的受力钢筋Ⅱ(6)穿过所述外包钢管(8)上的孔洞(9)；这些受力钢筋Ⅱ(6)的布置沿外包钢管(8)的径向；若干箍筋Ⅱ(7)与受力钢筋Ⅱ(6)绑扎在一起，形成横梁筋笼；
若干受力钢筋Ⅰ(3)穿过外包钢管(8)、上钢管(1)和下钢管(10)的内腔；若干箍筋Ⅰ(4)与受力钢筋Ⅰ(3)绑扎在一起，共同形成外包钢管(8)、上钢管(1)和下钢管(10)内腔中的管内筋笼；
所述管内筋笼中浇筑混凝土Ⅰ(2)；所述横梁筋笼中浇筑混凝土Ⅱ(5)。
2.根据权利要求1所述的节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，其特征在于：钢管采用无缝钢管或焊接钢管，钢材采用碳素结构钢Q235级钢材、低合金高强度结构钢Q345级、Q390级、Q420级或Q460级钢材。
3.根据权利要求1所述的节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，其特征在于：混凝土采用普通混凝土、轻骨料混凝土或高性能混凝土。
4.根据权利要求1所述的节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，其特征在于：受力钢筋采用热轧带肋钢筋HRB400级、HRB500级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
5.根据权利要求1所述的节点区加强的钢管约束混凝土柱-钢筋混凝土梁框架节点，其特征在于：箍筋采用热轧光面钢筋HPB300级、热轧带肋钢筋HRB335级、HRB400级、HRB500级、HRBF335级、HRBF400级或HRBF500级强度等级。
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