CN104912206A - 异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点。为了解决传统钢筋混凝土异形柱框架节点抗震性能较差而抗震设计要求较严的现状，提高异形柱结构房屋最大使用高度和柱轴压比等设计指标，进而推广异形柱结构在高设防烈度地区使用，本发明提出了一种异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点。为了降低异形钢管混凝土柱及其框架节点相对较高的用钢量，同时解决柱钢管及节点钢板的局部屈曲问题，本发明在异形钢管内部设置对拉钢筋加劲肋，在梁柱连接部位设置竖向肋板的构造措施，提高异形钢管对混凝土的约束效应，进而提高异形钢管混凝土的承载力，同时提高节点传递梁柱内力的能力，进而改善异形柱框架节点的抗震能力。

Description

异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点

技术领域

本发明属于一种建筑结构构件，特别涉及一种钢-混凝土组合结构框架节点。

背景技术

异形柱目前在住宅、公寓、宿舍等建筑中应用较多，异形柱与相邻墙体齐平，使得建筑室内空间规整，有利于家具摆放，提高室内空间利用效率。但目前普遍应用的异形钢筋混凝土柱其抗震设计较为严格，最大使用高度和柱轴压比等设计指标远低于普通矩形钢筋混凝土柱。其节点往往是异形柱框架的薄弱环节，是决定异形柱框架结构体系力学性能优劣的重要因素。采用异形钢管混凝土柱及其框架节点能够显著改善异形柱框架结构体系的抗震性能。但异形钢管混凝土柱及其框架节点相对较高的用钢量使其经济性能低于异形钢筋混凝土柱框架结构，同时柱及节点钢板的局部屈曲不仅降低其自身承载力，而且降低对柱混凝土和节点混凝土的约束效应，从而对异形钢管混凝土柱框架结构整体的承载力和延性产生不利影响。因此异形钢管混凝土柱的发展和应用，需要从控制用钢量和提高材料利用效率两方面入手，发挥其力学性能良好、施工方便、经济合理的优势。

发明内容

为解决异形钢管混凝土柱及框架节点中钢板局部屈曲的不利影响，并降低用钢量以提高经济性能，本发明提供了一种异形钢管混凝土柱－工字形钢梁框架节点。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，包括异形钢管、工字钢、若干块竖向肋板和若干根对拉钢筋。

所述异形钢管为：中空的T形钢管、十字形钢管或L形钢管。钢管内部填充混凝土。所述异形钢管的侧面具有若干个柱肢。每一个柱肢的横截面为矩形。所述柱肢与异形钢管本体连接的左、右两个侧面，以及背向异形钢管本体的立面均为平面。

在钢管的阴角处和/或宽厚比较大的钢板上开有若干个通孔。每一根对拉钢筋均穿过两个通孔。每一根对拉钢筋的两端被焊接在这些通孔的孔壁周围。

所述工字钢由翼缘和腹板组成。所述翼缘的宽度与异形钢管的柱肢的立面的宽度相同。

所述工字钢的一端与异形钢管的柱肢的立面焊接。

所述竖向肋板分别与异形钢管的柱肢侧面和梁翼缘焊接。即所述竖向肋板连接异形钢管的柱肢侧壁和钢梁翼缘。

值得说明的是，本发明的主要内容是在由钢板弯折的异形钢管内壁焊接对拉钢筋加劲肋，形成十字形、T形和L形等形状钢管，再在框架节点部位将工字钢梁与异形钢管以固接的形式焊接，并设置竖向肋板以有效传递梁端弯矩，最后在异形钢管内浇筑混凝土形成异形钢管混凝土柱－工字形钢梁框架节点。

进一步，对拉钢筋设置在异形钢管宽厚比较大处和阴角处。相邻的对拉钢筋的竖向间距取0.5-1.5倍的异形钢管的柱肢宽度。异形钢管材料为Q235碳素结构钢或Q345低合金高强度结构钢。对拉钢筋采用HRB300热轧光面钢筋。

进一步，钢梁采用热轧工字钢或焊接工字钢。

进一步，竖向肋板采用Q235碳素结构钢或Q345低合金高强度结构钢制成。

本发明提出的异形钢管混凝土柱－工字形钢梁框架节点具有下列优点：

1.可应用于低层或多层框架结构、框架－剪力墙结构的别墅、住宅、公寓、宿舍、办公楼等形式建筑。改善普通方、矩形柱室内柱楞外露的缺陷，改善室内观瞻，利于家居摆放，提高室内空间的利用效率。

2.能够改善目前普遍应用的混凝土异形柱抗震设计的严格限制，扩大异形柱的应用范围。加劲钢管和内置混凝土良好的相互作用使其具有较高的承载力和较好的延性，提高异形柱的抗震性能，使其能够应用在抗震设防烈度较高的地区，或者应用于高度更高的框架结构和框架－剪力墙结构中。

3.异形钢管采用较薄钢板弯折而成，板件宽厚比较大，比普通钢结构构件节省钢材。对拉钢筋加劲肋充分发挥钢材受拉性能，焊接施工简便，能有效提高异形钢管和混凝土的相互作用，提高约束效果。加劲异形钢管能够具有和更厚钢管相当的承载力等力学性能，材料利用效率更高，具有优良的经济效益。

4.框架节点区的竖向肋板能够将钢梁翼缘的拉力有效传递给柱钢管腹板，能有效减轻钢梁翼缘板拉力对柱钢管翼缘板的不利影响。同时相对于传统的外环节点形式，竖向肋板几乎不占用室内空间，有利于室内空间的灵活应用。本发明的框架节点形式传力明确合理，构造简单，施工快捷方便，经济合理。

5.改善普通钢结构建筑的抗火性能。普通钢结构在火灾下承载力迅速降低，整个结构有可能垮塌。异形钢管内部浇筑混凝土后，混凝土能够吸收火灾热量，延缓钢管温度的上升；在钢管达到耐火极限且承载力下降较多后，内部混凝土能够继续承担荷载，延缓结构垮塌，为人员疏散预留更多时间。混凝土内部可适当配置受力钢筋，在火灾下起到钢筋混凝土的作用。

附图说明

图1是异形钢管混凝土柱的截面图及其组成方式示意图。

图2是异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点示意图。

图3是图2的A-A截面图。

图4是图2的B-B截面图。

图中：异形钢管1、T形钢管101、十字形钢管102、L形钢管103、对拉钢筋4、通孔5、翼缘6、腹板7、焊缝8、焊缝9、竖向肋板10、焊缝11、焊缝12、混凝土13。

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。

一种异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，包括异形钢管1、工字钢、若干块竖向肋板10和若干根对拉钢筋4。

异形钢管1均可由薄壁钢板弯折并焊接而成。参见图1的(a)部分，所述异形钢管1为中空的T形钢管。

所述异形钢管1的侧面具有若干个柱肢。每一个柱肢的横截面为矩形。所述柱肢与异形钢管1本体连接的左、右两个侧面，以及背向异形钢管1本体的立面均为平面。

在异形钢管宽厚比较大的钢板上和钢管阴角处焊接对拉钢筋加劲肋4。即每一个柱肢的左、右侧面上具有若干个通孔5。每一根对拉钢筋4均穿过两个通孔5。每一根对拉钢筋4的两端被焊接在这些通孔的孔壁周围。实施例中，钢筋加劲肋在加劲截面内布置4个，沿柱高方向间距为0.5-1.5倍柱肢厚度。钢筋加劲肋采用热轧光面钢筋，在预焊接部位的钢板处钻孔5，孔径大于钢筋直径1-2mm。将光面钢筋截成若干段，每段长度略大于其两端孔距。钢筋穿过孔后，两端各伸出孔外5mm左右，并采用围焊缝焊接在钢板上。

所述工字钢由翼缘6和腹板7组成。所述翼缘6的宽度与异形钢管1的柱肢的宽度相同。

所述工字钢的一端与异形钢管1的柱肢的立面焊接。

所述竖向肋板10连接异形钢管1的侧壁和钢梁翼缘6。实施例中，竖向肋板10具有多块，与翼缘6和异形钢管1的侧壁焊接在一起。其中翼缘处焊缝8传递钢梁弯矩，腹板处焊缝9传递钢梁剪力。为了改善钢梁翼缘6传递拉力的能力，在每个翼缘与异形钢管柱肢连接处设置了竖向肋板10。竖向肋板10靠近钢梁端内侧与钢梁翼缘6边缘通过角焊缝11连接，竖向肋板与异形钢管柱肢通过围焊缝12连接。最后在异形钢管内浇筑混凝土，形成异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点。

本实施例的构件加工方案为：先根据异形钢管1截面形式和尺寸确定钢管焊接部位，将钢板切割成固定尺寸并弯折，将几部分弯折钢板焊接成异形钢管1。再根据加劲肋设置部位在钢管1上钻孔，将对拉钢筋加劲肋焊接在钢管上。将工字钢梁翼缘6与腹板7与柱肢端板采用角焊缝焊接，将竖向肋板10靠近钢梁端内侧与钢梁翼缘边缘通过角焊缝连接，竖向肋板10与异形钢管1柱肢通过围焊缝连接。最后浇筑混凝土13形成异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点。

Claims (5)

1.一种异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，其特征在于：包括异形钢管(1)、工字钢、若干块竖向肋板(10)和若干根对拉钢筋(4)；

所述异形钢管(1)的侧面具有若干个柱肢；每一个柱肢的横截面为矩形；所述柱肢与异形钢管(1)本体连接的左、右两个侧面，以及背向异形钢管(1)本体的立面均为平面；

在钢管的阴角处和/或宽厚比较大的钢板上开有若干个通孔(5)；每一根对拉钢筋(4)均穿过两个通孔(5)；每一根对拉钢筋(4)的两端被焊接在这些通孔的孔壁周围；

所述工字钢由翼缘(6)和腹板(7)组成；所述翼缘(6)的宽度与异形钢管(1)的柱肢的立面宽度相同；

所述工字钢的一端与异形钢管(1)的柱肢的立面焊接；

所述竖向肋板(10)分别与异形钢管(1)的柱肢侧面和梁翼缘(6)焊接。

2.根据权利要求1所述的异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，其特征在于：所述异形钢管(1)为中空的T形钢管(101)、十字形钢管(102)或L形钢管(103)；钢管内部填充混凝土(13)。

3.根据权利要求1所述的异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，其特征在于：对拉钢筋(4)设置在异形钢管(1)宽厚比较大的钢板处和阴角处；

相邻的对拉钢筋(4)的竖向间距取0.5-1.5倍的异形钢管(1)的柱肢宽度；

异形钢管(1)材料为Q235碳素结构钢或Q345低合金高强度结构钢；对拉钢筋(4)采用HRB300热轧光面钢筋。

4.根据权利要求1所述的异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，其特征在于：钢梁采用热轧工字钢或焊接工字钢。

5.根据权利要求1所述的异形钢管混凝土柱-工字形钢梁框架节点，其特征在于：竖向肋板(10)采用Q235碳素结构钢或Q345低合金高强度结构钢制成。