CN105297896A - 穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点 - Google Patents
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Abstract
本发明穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，涉及一种复式钢管混凝土柱与钢梁的节点连接形式，属于建筑工程和桥梁工程技术领域。该节点由复式钢管混凝土柱、钢梁以及传力构件组成。所述的复式钢管混凝土柱由内钢管、外钢管及灌注的混凝土组成；所述的钢梁由上下翼缘和腹板组成；所述的传力构件由钢牛腿和斜向腋板组成；所述的钢牛腿由上下翼缘和腹板组成。钢牛腿腹板在节点核心处连续贯通，钢牛腿上下翼缘在内钢管内部间断；钢牛腿与内外钢管交汇处进行焊接补强，钢牛腿伸出外钢管部分与钢梁栓焊连接；同时，在钢梁和复式钢管混凝土柱之间焊有斜向腋板。本发明的节点构造简单，施工方便，结合了穿心牛腿和加腋型节点的形式，具备刚度和强度高，整体性好，传力路径明确等优点，能够实现复式钢管混凝土柱与钢梁的刚性连接。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术和桥梁工程技术领域，特别涉及一种穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点设计。
背景技术
复式钢管混凝土柱是在普通钢管混凝土柱基础上发展起来的一种新型组合柱，它不但可以在减小相对截面面积的同时，能达到更好约束核心混凝土、提高柱承载力、延性以及耐火性能的目的，而且可以安全可靠地采用高强混凝土，而不用考虑轴压比限值的影响。因此复式钢管混凝土结构具备足够的抗震防倒塌安全储备，可以应用于抗震设防区的工程结构中。节点作为结构设计中关键环节，一直是工程人员的一项不可忽视的工作，然而目前关于复式钢管混凝土柱的节点研究尚处于起步阶段，适合复式钢管混凝土结构的节点形式，特别是钢梁与复式钢管混凝土柱的节点还比较少，因此有必要研究合理的梁柱节点形式及其节点性能，以便推广复式钢管混凝土结构这一优越的结构形式在工程实践中的应用。本发明的钢梁节点连接方式符合现代钢结构设计要求，综合考虑了复式钢管混凝土自身外形特点，具有构造简单，施工方便等优点，可为复式钢管混凝土结构在工业、民用建筑以及桥梁工程领域的推广奠定基础。
发明内容
本发明针对现有工程技术存在的不足，在考虑复式钢管混凝土自身外形特点的基础上，提供一种新型的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点设计方案。
本发明穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。所述的复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，所述的钢梁4包括上下翼缘和腹板，所述的传力构件由钢牛腿5和斜向腋板6组成，所述的钢牛腿5由上下翼缘和腹板组成。其特征在于：钢牛腿5腹板在节点核心处连续贯通，钢牛腿5上下翼缘在内钢管内部间断；钢牛腿5与外钢管1和内钢管2交汇处进行焊接补强。钢牛腿5伸出外钢管1部分与钢梁4连接。其中，钢梁4上下翼缘与钢牛腿5的上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板通过竖向连接板7采用高强螺栓8栓焊连接；同时在钢梁4和复式钢管混凝土柱外钢管1之间焊有斜向腋板6，为保证斜向腋板6稳定性，在斜向腋板6侧面面向梁柱交界处焊接垂直肋板9。
所述的复式钢管混凝土柱类型为复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱，内钢管与外钢管的截面组合形式为：内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形。所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土。所述的内钢管与外钢管均采用圆钢管外径或方钢管边长或矩形钢管短边边长和钢管壁厚之比大于20的薄壁钢管。所述的钢构件的钢材可采用普通强度钢材或屈服强度在460Mpa以上的高强钢材。所述的钢牛腿为翼缘不等宽工字型钢，钢牛腿与所述钢梁连接处二者截面尺寸相同；钢牛腿上下翼缘在内外钢管间可采用三角形式；受力主方向的钢牛腿腹板在内钢管中保持连续贯通，受力次方向的钢牛腿腹板在中心处断开，并从两侧焊接于主方向的钢牛腿腹板上。所述的斜向腋板采用矩形钢板，斜向腋板与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间，其侧面的垂直肋板可根据设计需要采用不同高度，且垂直肋板与斜向腋板、钢梁、外钢管连接处均采用双面角焊缝连接。
有益效果：
1、本发明穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，穿心钢牛腿可将钢梁端部受到的弯矩和剪力有效传递到节点核心区，同时斜向腋板的存在能够实现梁端塑性铰外移，延缓了钢牛腿发生屈曲的趋势。故该节点抗弯抗剪能力强，传力路径明确可靠，能够满足节点承载力高和延性好的要求，符合结构抗震设计原则。
2、本发明穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，穿心牛腿上下翼缘在内钢管内部间断，在内外钢管间可采用三角形式，腹板在节点核心处连续贯通，该构造措施有利于减少管内焊接施工的难度以及易于保证管内混凝土的浇筑及密实，内钢管内受力主方向与受力次方向间的钢牛腿腹板的相互焊接有利于保证两个方向受力的协调性。
3、本发明穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，钢牛腿与钢梁等高，为暗牛腿。斜向腋板为矩形钢板，且垂直肋板的高度可根据设计需要进行调整以满足结构受力和建筑外观要求。由于该新型节点具有外形简单美观、传力性能好、便于施工等优点，故可以广泛地应用到高层、超高层组合结构以及钢混组合桥梁结构中。
附图说明
图1为本发明的复式钢管混凝土柱截面图；
图2为穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点平面示意图；
图3为图2中节点的I-I剖面示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。
本发明由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，如图1所示为内圆外方的实复式钢管混凝土柱截面。
如图2、图3所示，复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3；钢梁4包括上下翼缘和腹板；传力构件由由钢牛腿5和斜向腋板6组成；钢牛腿4由上下翼缘与腹板组成。具体实施如下：在混凝土3灌注之前，首先根据钢牛腿5的外轮廓在外钢管1上开槽，在钢管2上根据钢牛腿高度开竖槽，保证钢牛腿5腹板在整个节点处连续贯通，钢牛腿5上下翼缘在内钢管2内部间断；钢牛腿5与外钢管1和内钢管2交汇处进行焊接补强。钢牛腿5伸出外钢管1部分与钢梁4连接。其中，钢梁4上下翼缘与钢牛腿5的上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板通过竖向连接板7采用高强螺栓8栓焊连接；其次在钢梁4和复式钢管混凝土柱外钢管1之间焊有斜向腋板6，为保证斜向腋板6稳定性，在斜向腋板6侧面面向梁柱交界处焊接垂直肋板9；最后，浇灌节点处混凝土3，形成穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点。
本发明涉及的钢管混凝土柱可采用钢管的截面组合形式为内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形的复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱；混凝土可采用普通混凝土、高强混凝土、自密实混凝土其中任意一种；内钢管与外钢管均采用薄壁钢管；钢构件的钢材可采用普通强度钢材或高强度钢材；钢牛腿为翼缘不等宽工字型钢，钢牛腿与所述钢梁连接处二者截面尺寸相同；钢牛腿的上下翼缘在内钢管内部间断，在内外钢管间可采用三角形式，受力主方向的钢牛腿腹板在内钢管中保持连续贯通，受力次方向的钢牛腿腹板在中心处断开，并从两侧焊接于主方向的钢牛腿腹板上；斜向腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间，其侧面的垂直肋板可根据设计需要采用不同高度，且垂直肋板与斜向腋板、钢梁、外钢管连接处均采用双面角焊缝连接。
Claims (7)
1.穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成，所述的复式钢管混凝土柱包括外钢管(1)、内钢管(2)及内部灌注的混凝土(3)，所述的钢梁(4)包括上下翼缘和腹板，所述的传力构件由钢牛腿(5)和斜向腋板(6)组成；所述的钢牛腿(5)由上下翼缘和腹板组成。其特征在于：钢牛腿(5)腹板在节点核心处连续贯通，钢牛腿上下翼缘在内钢管(2)内部间断；钢牛腿(5)与外钢管(1)和内钢管(2)交汇处进行焊接补强，钢牛腿(5)伸出外钢管(1)部分与钢梁(4)连接。其中，钢梁(4)上下翼缘与钢牛腿(5)上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板通过竖向连接板(7)采用高强螺栓(8)栓焊连接；同时在钢梁(4)和复式钢管混凝土柱外钢管(1)之间焊有斜向腋板(6)，为保证斜向腋板(6)稳定性，在斜向腋板(6)侧面面向梁柱交界处焊接垂直肋板(9)。
2.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的复式钢管混凝土柱类型为复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱，内钢管与外钢管的截面组合形式为：内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形。
3.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土。
4.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的内钢管与外钢管均采用圆钢管外径或方钢管边长或矩形钢管短边边长和钢管壁厚之比大于20的薄壁钢管。
5.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的钢构件的钢材可采用普通强度钢材或屈服强度在460Mpa以上的高强钢材。
6.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的钢牛腿为翼缘不等宽工字型钢，钢牛腿与所述钢梁连接处二者截面尺寸相同；钢牛腿上下翼缘在内外钢管间可采用三角形式；受力主方向的钢牛腿腹板在内钢管中保持连续贯通，受力次方向的钢牛腿腹板在中心处断开，并从两侧焊接于主方向的钢牛腿腹板上。
7.如权利要求1所述的穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的斜向腋板采用矩形钢板，斜向腋板与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间，其侧面的垂直肋板可根据设计需要采用不同高度，且垂直肋板与斜向腋板、钢梁、外钢管连接处均采用双面角焊缝连接。
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