CN105275092B - 一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点 - Google Patents
一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，属于结构工程技术领域。该节点包括型钢混凝土梁中H型钢、槽钢、高强螺栓、纵向钢筋、锚固板、螺母、竖向端板、栓钉连接件、高延性纤维增强水泥基复合材料、组合剪力墙的外包钢板和节点区高强度H型钢。该发明提供了一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，可用于采用了外包钢板组合剪力墙和型钢混凝土梁的高层建筑结构体系中，能有效提高高层建筑结构抵御罕遇地震的能力，且具有较快的施工速度，工程应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及结构工程领域，特别涉及抗震结构体系领域。
背景技术
外包钢板组合剪力墙结构是在传统的内嵌钢板组合剪力墙的基础上发展出来的一种新型组合剪力墙结构形式，近年来已有大量研究成果和少量工程应用。型钢混凝土由于具有承载力高、刚度大、正负弯矩下抗弯能力相当等受力优势，大量应用于在高层建筑结构中的大跨度框架梁中。在已有文献中，尚未见到型钢混凝土梁和外包钢板组合剪力墙的连接节点构造形式，因此，本发明提出的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点是一种新型的组合墙梁节点形式，可将型钢混凝土梁和外包钢板组合剪力墙进行有效连接并保证节点的抗震性能。该新型节点中，节点区钢结构部件和钢筋均为预制构件，可在工厂预制并在施工现场采用螺栓直接拼装，无现场焊接工作量，施工速度较快且节点制作质量高。节点区高强度H型钢的翼缘贯穿组合剪力墙的外包钢板，通过墙内翼缘上下表面的栓钉连接件和端部的竖向端板进行锚固，确保组合剪力墙的外包钢板不直接承受节点区高强度H型钢翼缘的拉力。节点区中选用两块槽钢连接型钢混凝土梁中H型钢和节点区高强度H型钢，采用螺母将纵向钢筋通过机械锚固的方式连接在锚固板上，然后在节点区浇筑高延性纤维增强水泥基复合材料。在强震作用下，采用了型钢混凝土梁和外包钢板组合剪力墙耗能型节点的高层建筑中节点区高强度H型钢翼缘和纵向钢筋上的拉力能够可靠的传递到外包钢板组合剪力墙中，从而确保节点区高强度H型钢和纵向钢筋的有效锚固，同时，由于节点区的高延性纤维增强水泥基复合材料具有高拉伸韧性和优异的抗裂能力，槽钢采用具有高延性和高耗能能力的低屈服点钢，两者相结合可以使得型钢混凝土梁端部形成高延性和高耗能能力的塑性铰区，有效提高高层建筑结构抵御罕遇地震的能力。
发明内容
为了解决强震作用下高层建筑中型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙平面外的可靠连接问题，本发明提供一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，可以实现节点区剪力和弯矩的有效传递，在强震作用下，节点区域可以形成高延性和高耗能能力的塑性铰，改善结构的抗震性能，节点中的钢结构部件采用预制装配式施工，无现场焊接工作量，节点构件质量和精度均较高，且施工速度快。
本发明的技术方案如下：
一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：其节点包括型钢混凝土梁中H型钢、槽钢、高强螺栓、纵向钢筋、锚固板、螺母、竖向端板、栓钉连接件、高延性纤维增强水泥基复合材料、组合剪力墙的外包钢板和节点区高强度H型钢。采用高强螺栓通过两块槽钢连接型钢混凝土梁中H型钢和节点区高强度H型钢；其中节点区高强度H型钢的翼缘直接贯穿组合剪力墙的外包钢板到剪力墙内部，节点区高强度H型钢在组合剪力墙内部翼缘的宽度逐渐增大，并在翼缘板上开有长圆孔和上下表面焊有栓钉连接件，同时翼缘端部焊有竖向端板，其中长圆孔是用于组合剪力墙内部的竖向钢筋贯穿布置；节点区高强度H型钢的腹板与组合剪力墙的外包钢板采用角焊缝焊接。
纵向钢筋的端部加工有螺纹，利用螺母锚固在锚固板上，锚固板采用角焊缝焊接在节点区高强度H型钢的翼缘上，其中锚固板上开矩形槽，矩形槽的位置与纵向钢筋所在位置保持一致；槽钢采用低屈服点钢，且槽钢翼缘厚度为节点区高强度H型钢翼缘厚度的0.8α到1.0α倍，槽钢腹板厚度为节点区高强度H型钢腹板厚度的0.4α到0.5α倍，α为节点区高强度H型钢屈服强度与槽钢屈服强度的比值；节点区浇筑高延性纤维增强水泥基复合材料。
本发明具有以下有效效果：
1.解决了型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙的可靠连接问题。
2.节点区的高延性纤维增强水泥基复合材料与槽钢相互结合可以使得型钢混凝土梁端部形成高延性和高耗能能力的塑性铰区，有效提高高层建筑结构抵御罕遇地震的能力。
3.节点区钢结构部件和钢筋均为预制构件，可在工厂预制并在施工现场采用螺栓直接拼装，无现场焊接工作量，施工速度较快且节点制作质量高，节约工期。
4.节点区拉力通过节点区高强度H型钢的翼缘传递到组合剪力墙内部，采用竖向端板和栓钉连接件进行锚固，避免了拉力直接作用在组合剪力墙的外包钢板上的不利影响。
该型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点抗震性能优越，可应用于采用了外包钢板组合剪力墙和型钢混凝土梁的高层建筑结构体系中，具有较为广阔的工程应用前景。
附图说明
图1为本发明的节点立面图。
图2为本发明的节点俯视图。
图3为本发明的节点剖面图A-A和节点剖面图B-B。
图4为本发明节点区的槽钢截面图(a)、纵向钢筋锚固的侧视图(b)和俯视图(c)。
图中：1—型钢混凝土梁中H型钢、2—槽钢、3—高强螺栓、4—纵向钢筋、5—锚固板、6—螺母、7—竖向端板、8—栓钉连接件、9—长圆孔、10—高延性纤维增强水泥基复合材料、11—普通混凝土、12—组合剪力墙的外包钢板、13—节点区高强度H型钢、14—矩形槽。
具体实施方式：
以下结合附图，对本发明进一步详细描述。
如附图所示，本发明是一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，由型钢混凝土梁中H型钢、槽钢、高强螺栓、纵向钢筋、锚固板、螺母、竖向端板、栓钉连接件、高延性纤维增强水泥基复合材料、普通混凝土、组合剪力墙的外包钢板和节点区高强度H型钢组成。其加工和装配程序如下：
工厂预制：
a.在工厂中预制节点的各个基本部件：型钢混凝土梁中H型钢1的翼缘和腹板、节点区高强度H型钢13的翼缘和腹板、槽钢2的翼缘和腹板、锚固板5、竖向端板7、栓钉连接件8、组合剪力墙的外包钢板12；
b.在型钢混凝土梁中H型钢1和节点区高强度H型钢13的翼缘和腹板端部开螺栓孔，在槽钢2的相应位置也开螺栓孔，用于高强螺栓3连接；
c.在节点区高强度H型钢13伸入组合剪力墙外包钢板内部的翼缘上开长圆孔9，在锚固板5上开矩形槽14，在纵向钢筋4的端部加工螺纹，在组合剪力墙的外包钢板12上开矩形孔；
d.采用角焊缝连接型钢混凝土梁中H型钢1的翼缘和腹板，采用角焊缝连接槽钢2的翼缘和腹板，其中槽钢2边角外侧留有弧度，将竖向端板7和栓钉连接件8焊接到节点区高强度H型钢13的翼缘上；
e.节点区高强度H型钢13的翼缘贯穿组合剪力墙的外包钢板12，采用角焊缝将节点区高强度H型钢13的腹板连接到翼缘和组合剪力墙的外包钢板12上，然后采用角焊缝将锚固板5焊接到节点区高强度H型钢13的翼缘上。
现场装配：
f.将型钢混凝土梁中H型钢1和节点区高强度H型钢13吊装定位，采用高强螺栓3和槽钢2进行连接；
g.将纵向钢筋4置于锚固板5的矩形槽14内，采用螺母6进行锚固；
h.在梁节点区域浇筑高延性纤维增强水泥基复合材料10，然后浇筑型钢混凝土梁其他部位和外包钢板组合剪力墙内的普通混凝土11。
本发明提供一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，解决了强震作用下高层建筑结构中型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙平面外的可靠连接问题，通过工厂预制和现场装配式施工，节约工期，施工质量高，该节点具有较高的延性和优越的抗震耗能能力，可用于采用了外包钢板组合剪力墙和型钢混凝土梁的高层建筑结构体系中。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：其节点包括型钢混凝土梁中H型钢(1)、槽钢(2)、高强螺栓(3)、纵向钢筋(4)、锚固板(5)、螺母(6)、竖向端板(7)、栓钉连接件(8)、高延性纤维增强水泥基复合材料(10)、组合剪力墙的外包钢板(12)和节点区高强度H型钢(13)；采用高强螺栓(3)通过两块槽钢(2)连接型钢混凝土梁中H型钢(1)和节点区高强度H型钢(13)；其中节点区高强度H型钢(13)的翼缘直接贯穿组合剪力墙的外包钢板(12)到组合剪力墙内部，并进行相应的锚固；节点区高强度H型钢(13)的腹板与组合剪力墙的外包钢板(12)采用角焊缝焊接；纵向钢筋(4)的端部加工有螺纹，并利用螺母(6)固定在锚固板(5)上，锚固板(5)采用角焊缝焊接在节点区高强度H型钢(13)的翼缘上。
2.根据权利要求1所述的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：所述节点区域浇筑材料采用高延性纤维增强水泥基复合材料(10)。
3.根据权利要求1所述的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：所述槽钢(2)采用低屈服点钢，且槽钢(2)翼缘厚度为节点区高强度H型钢(13)翼缘厚度的0.8α到1.0α倍，槽钢(2)腹板厚度为节点区高强度H型钢(13)腹板厚度的0.4α到0.5α倍，α为节点区高强度H型钢(13)屈服强度与槽钢(2)屈服强度的比值。
4.根据权利要求1所述的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：所述锚固板(5)上开有矩形槽(14)，矩形槽(14)的位置与纵向钢筋(4)所在位置保持一致。
5.根据权利要求1所述的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：所述节点区高强度H型钢(13)在组合剪力墙内部翼缘的宽度逐渐增大，并在翼缘板上开有长圆孔(9)和上下表面焊有栓钉连接件(8)，同时翼缘端部焊有竖向端板(7)。
6.根据权利要求1所述的型钢混凝土梁与外包钢板组合剪力墙耗能型节点，其特征在于：所述组合剪力墙的外包钢板(12)上开矩形孔，节点区高强度H型钢(13)的翼缘贯穿此孔，采用栓钉连接件(8)和竖向端板(7)在组合剪力墙内进行锚固。
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