CN105178445A - 带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，包括：圆钢管混凝土柱、钢梁、端板、螺栓、内加强环。本连接节点具有良好的受力和抗震性能，构造简单，传力明确，方便结构布局，施工快捷，解决高强螺栓在节点区不易施工的难题且不用现场施焊，容易拆解和更换，是一种新型的钢管混凝土柱-钢梁半刚性连接节点。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程连接节点领域，具体涉及一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点。
技术背景
在上世纪80年代以前，我国的高层建筑大多采用钢筋混凝土结构形式，但随着高度和层数的增加，建筑功能的使用也日趋复杂，混凝土结构或纯钢结构已经不能满足使用功能的要求。面对高层、超高层的巨大挑战，钢管混凝土结构以其优异的性能被越来越多的应用到高层建筑结构中。但钢管混凝土和钢梁节点的研究远没有型钢柱和钢梁连接节点研究的那么透彻，所以研究更加合理的钢管混凝土柱和钢梁的连接形式，是未来工程界的一个重点。
目前钢管混凝土柱和钢梁连接较复杂，为满足承载要求，主要采用焊接和栓焊的方法，例如规范提出的内加强环连接和外加强环连接，但是这些节点在施工过程中要进行大量施焊，工作条件易受外界影响，且在大震作用下焊缝处容易产生应力集中而发生脆性破坏。另一种就是把钢梁焊接在端板上，通过贯穿整个钢管的螺栓进行连接，这种连接方法，施工起来较难，且受钢管混凝注截面形式的影响，由于贯穿螺栓的限制要想在钢管混凝土柱四个方向上都连接钢梁比较困难。随着单边自紧高强螺栓的发明，解决了端板连接节点构造的复杂性，但是直接采用单边自紧螺栓端板式连接对钢管壁的损伤非常大，不利于节点域的受力，甚至达不到强节点弱构件的要求。
为了使节点连接构造更加简单、传力明确、施工快捷，本发明提出的带内加强环单边自紧螺栓端板式连接节点具有较高的的安装精度和施工速度，施工条件不受场地等因素限制，节点形式不受钢管混凝土柱截面限制，降低了节点施工费用，解决了高强螺栓在节点区不易施工的难题。
现有技术中，公开号为CN1884751A的发明专利，公开了一种“端板式钢管混凝土柱-钢梁连接节点”其结构相对合理，但是，其节点域钢管柱壁没有加强易受到损害，接连节点的初始刚度比较小，屈服强度比较低，滞回曲线不够饱满，抗震性能表现还不够卓越。
发明内容
本发明目的是提供一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，构造简单，传力明确，方便结构布局，施工快捷，解决高强螺栓在节点区不易施工的难题且不用现场施焊，容易拆解和更换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，包括：圆钢管混凝土柱、钢梁、端板、螺栓、内加强环，其中：
2个内加强环焊接在圆钢管混凝土柱钢管壁的内侧，其位置和连接在钢管柱壁上钢梁的上下翼缘对应；钢梁的端部焊接在端板上，钢管混凝土柱壁和端板对应开螺栓孔，单边螺栓从外到内穿过端板与圆钢管混凝土柱的钢管柱壁预留的螺栓孔内，将端板与圆钢管混凝土柱连接起来，单边螺栓的螺栓头部形成自供功能，在钢管内侧自形成有铆头；圆钢管混凝土柱内浇混凝土。
可选的，钢梁形状为H型或I型。
可选的，所述单边螺栓为高强单向自紧螺栓。
本发明工条件不受场地等因素限制，节点形式不受钢管混凝土柱截面限制，降低了节点施工费用，解决了高强螺栓在节点区不易施工的难题。
与现有技术相比，本发明有以下优点：
(1)受力性能好，变形性能优越。由于在节点域加入了内加强环可防止节点域钢管柱壁的破坏，提高了节点的承载力。塑性铰发生在梁端，达到了强连接弱构件的要求。
(2)抗震性能好。对节点模型进行有限元分析，和现有的技术进行对比其滞回性能更加优越，且破坏多发生在梁端，证明其有良好的抗震性能。
(3)施工快捷，便于拆卸和更换。节点在施工的过程不用现场施焊，施工条件不受现场和天气条件限制，而且减少了以往钢管混凝土柱-钢梁节点施工时的复杂程度。
附图说明
图1是本发明实施例带内加强环的外伸端板式钢管混凝土柱与钢梁连接几点的正立面图；
图2是本发明实施例带内加强环的外伸端板式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点的侧立面图；
图3是发明实施例带内加强环的外伸端板式钢管混凝土柱与钢梁单边螺栓连接节点的正立面图。
具体实施方式
一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，包括：圆钢管混凝土柱1、钢梁2、端板3、单边自紧螺栓4、内加强环5，其中：
2个内加强环5焊接在圆钢管混凝土柱钢1管柱壁的内侧，其位置和连接在钢管柱壁上钢梁2的上下翼缘对应；钢梁2的端部焊接在端板3上，钢管混凝土柱壁1和端板3对应开4排2列螺栓孔；单边螺栓4从外到内穿过端板3与圆钢管混凝土柱1的钢管柱壁预留的螺栓孔内，将端板与圆钢管混凝土柱连接起来，单向自紧螺栓头部有自供功能，在钢管内侧自形成有铆头；圆钢管混凝土柱内浇混凝土形成钢管混凝土柱与钢梁连接节点。
本连接节点的加工和施工如下：
(1)圆钢管柱壁开洞(螺栓孔为4排2列)；
端板开洞；
将钢梁一侧焊接在端板上。
(2)将加工好的内加强环焊接在钢管混凝土柱钢管柱壁内侧，位置和连接在钢管柱壁上钢梁的上下翼缘对应。
(3)将一种单向自紧螺栓插入钢管柱壁和焊接在钢梁一侧的端板孔中，螺栓头部具有自拱功能，在钢管内侧自动形成铆头。
(4)在钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱与钢梁连接节点。
本连接节点在连接安装过程中，注意保证孔洞对齐，安装高强螺栓时还应注意初拧与终拧操作步骤。
Claims (4)
1.一种带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于包括：
圆钢管混凝土柱、钢梁、端板、单边螺栓、内加强环，其中：
2个内加强环焊接在圆钢管混凝土柱钢管壁的内侧，其位置和连接在钢管柱壁上钢梁的上下翼缘对应；钢梁的端部焊接在端板上，钢管混凝土柱壁和端板对应开螺栓孔，单边螺栓从外到内穿过端板与圆钢管混凝土柱的钢管柱壁预留的螺栓孔内，将端板与圆钢管混凝土柱连接起来，单边螺栓的螺栓头部形成自供功能，在钢管内侧自形成有铆头；圆钢管混凝土柱内浇混凝土。
2.根据权利要求1所述的带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于，钢梁形状为H型或I型。
3.根据权利要求1所述的带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述端板形式为外伸式端板。
4.根据权利要求1所述的带内加强环的端板式钢管混凝土柱与钢梁连接节点，其特征在于，所述单边螺栓为高强单向自紧螺栓。
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