CN105926775A - 新型钢管混凝土梁柱节点 - Google Patents

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潘金龙
刘兴
林宏磊
罗保宏
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/30—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts being composed of two or more materials; Composite steel and concrete constructions

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Abstract

本发明公开了一种新型钢管混凝土梁柱节点，包括上钢管、预置节点和下钢管，所述预置节点的上、下端面分别与上钢管和下钢管连接设置，所述预置节点与钢筋连接。本发明提供一种新型钢管混凝土梁柱节点，结构简单，可靠性高，安装效率高，满足“强节点，弱构件”的抗震设计原则。

Description

新型钢管混凝土梁柱节点
技术领域
本发明涉及钢-混凝土组合结构的连接节点。
背景技术
钢管混凝土结构是将混凝土填入薄壁钢管中形成的一种钢-混凝土组合结构，能够充分利用钢材和混凝土的各自优点，改善构件的力学性能，具有承载力高、延性好、抗震性能优越等特点。目前被广泛应用于高层建筑、桥梁结构和海洋平台等工程中。
在我国，推广应用钢管混凝土柱的关键之一是解决钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接问题。为了保证梁柱节点具有足够的强度和延性，以及满足“强节点，弱构件”的抗震设计原则，钢管混凝土梁柱节点需要进行优化设计。
本节点的主要目标是基于钢管混凝土结构梁-柱节点的研究现状及已有的成果，使其在能满足正常承载能力的基础上，对地震作用等引起的不良效应也具有良好的抵抗能力。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种新型钢管混凝土梁柱节点，结构简单，可靠性高，安装效率高，满足“强节点，弱构件”的抗震设计原则。
技术方案：为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
新型钢管混凝土梁柱节点，包括上钢管、预置节点和下钢管，所述预置节点的上、下端面分别与上钢管和下钢管连接设置，所述预置节点与钢筋连接。
进一步的技术方案，所述预置节点包括中心管、上环板和下环板，所述上环板和下环板为上、下平行对应设置的十字形结构，所述上环板和下环板套设在中心管的外围，且上环板与下环板之间通过若干加强连接筋一体化连接。
进一步的技术方案，所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋一体连接，所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋一体连接；位于所述上环板和下环板的同一竖直方向上的十字形结构的端部上、下构成四个牛腿端部，四个所述牛腿端部分别与对应钢筋连接。
进一步的技术方案，所述牛腿端部由上至下设置若干排钢筋限位孔，所述钢筋限位孔的通孔方向平行于水平面，所述钢筋限位孔中对应固定设置有钢筋套筒，钢筋与钢筋套筒螺纹连接设置。
进一步的技术方案，所述预置节点与上钢管和下钢管之间用螺栓通过法兰盘进行连接。
进一步的技术方案，所述上钢管、预置节点和下钢管的内部填实混凝土。
进一步的技术方案，所述预置节点和钢筋的整体外围通过混凝土保护层浇筑。
有益效果：本发明的优点如下：
1.预置节点处完全断开，整个节点可以预置，通过运用钢结构中常用的法兰盘用于预置节点与上下钢管的连接，该方法安全可靠，施工便捷。在施工现场该预置节点的安装无需做额外的焊接工作，节省了焊接以及检验所需的资金，同时更大大缩短了施工工期。也符合现在提倡的建筑工业化的理念。
2.相比于传统的外环节点，预置节点与上下钢管的连接上有法兰盘和外裹混凝土的双重保护，更不容易发生连接的错动，连接处的刚度进一步变强。预置节点通过整体浇筑和焊接法兰盘而成，整体性强。相比于过去的节点更满足“强柱弱梁”和“节点最强”的设计原则，利于结构的抗震。
3.预置节点处的环板采用了圆弧形的过渡设计，该设计已有成熟的研究表明可以有效地减少应力集中。并且将连接的薄弱处移至梁端的塑性铰，避免在振动荷载作用下柱端先发生破坏而使柱子过早丧失了竖向承载力。
4.在梁端预置钢筋限位装置，便于节点与钢筋的快速、准确地连接。传统的节点在节点处往往因为钢筋的穿插导致施工困难，并且不方便混凝土浇筑。运用新型钢筋套筒可以方便梁柱钢筋的连接，满足预置构件的要求。
5.图4，在地震水平力作用下，框架分析得到的弯矩图里，框架柱脚弯矩和柱顶的弯矩方向是相反的，一正一负经过零，零点位置叫反弯点，反弯点都位于柱中点附近。因此，我们在进行节点设计的时候，预置节点与柱断开的地方是个关键设计点。我们预想能将节点与柱的断开位置设在反弯点附近，让断开点这个受力薄弱的地方没有弯矩或弯矩较小，使节点受力合理。
附图说明
附图1为本发明的钢管混凝土梁柱节点的结构示意图；
附图2为本发明浇筑后的节点示意图；
附图3为本发明的钢筋套筒与钢筋连接的示意图,；
附图4为框架在水平作用力下的弯矩图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1和3，新型钢管混凝土梁柱节点，包括上钢管1、预置节点2和下钢管3，所述预置节点2与上钢管1和下钢管2之间用螺栓通过法兰盘4进行连接，所述上钢管1、预置节点2和下钢管3的内部填实混凝土，所述预置节点2与钢筋9连接。所述预置节点2包括中心管、上环板和下环板，所述上环板和下环板为上、下平行对应设置的十字形结构，所述上环板和下环板套设在中心管的外围，且上环板与下环板之间通过若干加强连接筋一体化连接。所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋6一体连接，所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋6一体连接。位于所述上环板和下环板的同一竖直方向上的十字形结构的端部上、下构成四个牛腿端部7，四个所述牛腿端部7分别与对应钢筋9连接。每个所述牛腿端部7由上至下设置若干排钢筋限位孔5，所述钢筋限位孔5的通孔方向平行于水平面，所述钢筋限位孔5中对应固定设置有钢筋套筒8，钢筋9与钢筋套筒8螺纹连接设置。如图2，所述预置节点2和钢筋9的整体外围通过混凝土保护层浇筑。
本发明的主要思路是顺应当前建筑工业化的趋势，采用现场施工简便，有预制构件的节点。于是采用了法兰盘，钢筋限位构造等，尽可能采用机械连接。主要节点部分设计为预置节点，可以提高效率和可靠性。为避免应力集中，环板以圆弧过渡，同时兼有变截面的效果，从而满足在极限状态下梁端产生塑性铰的条件，来保证结构在地震作用下的安全性能。
现场施工连接方式：
1、在施工现场先连接好柱子中间的纵向钢筋；
2、预置节点与上、下钢管用螺栓通过法兰盘进行连接；
3、再通过钢筋套筒使预置节点与四个方向的混凝土钢筋梁连接并进行整个节点外围混凝土保护层的浇筑，其中法兰盘并没有一齐浇进去；
4、最后在上、下钢管和预置节点中心填实混凝土。
本发明的优点：
1、施工方便，现场不需任何的焊接工作，也不需要穿钢筋和打孔，用到了钢筋套筒，现场可以很轻松的进行连接。
2、该预置节点基于外环式钢筋混凝土节点进行设计，拥有外环式受力可靠、结构简单的特点。
3、预置节点部分由施工前预制完成，大大提高施工的精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：包括上钢管(1)、预置节点(2)和下钢管(3)，所述预置节点(2)的上、下端面分别与上钢管(1)和下钢管(3)连接设置，所述预置节点(2)与钢筋(9)连接。
2.根据权利要求1所述所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述预置节点(2)包括中心管、上环板和下环板，所述上环板和下环板为上、下平行对应设置的十字形结构，所述上环板和下环板套设在中心管的外围，且上环板与下环板之间通过若干加强连接筋一体化连接。
3.根据权利要求2所述所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋(6)一体连接，所述上环板的十字形结构的相邻端部通过圆弧形过渡加强筋(6)一体连接；位于所述上环板和下环板的同一竖直方向上的十字形结构的端部上、下构成四个牛腿端部(7)，四个所述牛腿端部(7)分别与对应钢筋(9)连接。
4.根据权利要求3所述所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述牛腿端部(7)由上至下设置若干排钢筋限位孔(5)，所述钢筋限位孔(5)的通孔方向平行于水平面，所述钢筋限位孔(5)中对应固定设置有钢筋套筒(8)，钢筋(9)与钢筋套筒(8)螺纹连接设置。
5.根据权利要求1所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述预置节点(2)与上钢管(1)和下钢管(2)之间用螺栓通过法兰盘(4)进行连接。
6.根据权利要求1所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述上钢管(1)、预置节点(2)和下钢管(3)的内部填实混凝土。
7.根据权利要求1所述新型钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：所述预置节点(2)和钢筋(9)的整体外围通过混凝土保护层浇筑。
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