CN107034999A - 钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点及其施工方法 - Google Patents

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吴发红
佘斌
孔海陵
王路珍
李铁
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点结构，包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱和混凝土梁，该钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉处形成截面胀大的节点；该节点处、在钢管混凝土柱的上下钢管之间竖直设有PBL键。该PBL键在节点区域承担了节点的剪力、弯矩和柱中的轴力的传递，增设的PBL键改善了柱钢管的屈曲形态，提高了节点区域的抗剪能力和整体的韧性和延性，使体系受力性能得到很好的提升。

Description

钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种钢管混凝土柱与混凝土梁的节点连接结构，尤其涉及一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点及其施工方法。
背景技术
在土木建筑工程中应用钢管混凝土柱已有多年历史，钢管混凝土柱具有高强度、性能优越、施工简便等特点，在高层、大跨、重载和抗震的建筑中，有较为广泛的运用。但也由于钢管混凝土柱结构形式的特殊性，混凝土梁与钢管混凝土柱节点处的连接形式一直是重点和难点技术。
目前实际使用中，由于混凝土梁无法和钢管柱直接组合，多采用梁断开而柱连续的节点组合形式，这种节点形式由于梁的断开，整体性能较差，并且由于梁-柱分离梁柱的剪力和弯矩无法有效的传递。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的是提供一种可有效传递上下钢管轴向力、简化节点、改善钢管的屈曲形态和提高节点处的韧性、延性和抗剪能力的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点。
本发明的第二目的是提供该钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点的施工方法。
技术方案：为实现以上目的，本发明所述的一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱和混凝土梁，该钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉处形成截面胀大的节点；该节点处、在钢管混凝土柱的上下钢管之间竖直设有PBL键。该PBL键穿设在钢管混凝土柱的上下钢管内，用来承担梁柱传递给节点的剪力，还可以传递上下柱之间的轴力，且增设的PBL键改善了土柱钢管的屈曲形态，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升。
其中，所述PBL键包括若干个带孔钢板，且混凝土梁的主筋穿过钢板上对应的孔。该增强型节点通过选用带孔钢板和主筋穿过相应的孔的结构设计，在钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉节点处用PBL键支撑混凝土梁的受力主筋，带孔钢板可以承担梁柱传递给节点的剪力；由于开孔的存在，梁钢筋可以穿过PBL键，节点中梁的整体性能得到了有效的提高。
优选的，所述钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉节点处、垂直于PBL键设有若干层钢筋网片，该钢筋网片由若干个钢筋纵横交错构成，且部分钢筋穿过钢板上对应的孔。该增强型节点利用PBL键支撑多层钢筋网片形成整体结构增强节点处的强度。
再者，所述钢筋网片上垂直穿设有若干个箍筋，其中位于钢筋网片四个角处的箍筋为由钢筋构成的立柱式箍筋，位于钢筋网片的四边上的箍筋为由钢筋构成的方框式箍筋。该增强型节点，由于节点截面尺寸得到了增大，需在节点中设置钢筋网片和箍筋确保PBL键在使用中的稳定，故利用箍筋与钢筋网片的组合结构，增强节点处的约束力；箍筋可以有效的增强节点核心区的混凝土约束效应，且提高节点区域混凝土的抗剪能力；同时采用箍筋、钢筋网片和PBL键形成的组合骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，解决了节点混凝土抗裂性能不足的缺陷，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。
优选的，所述钢板相互之间呈十字交叉型分布，该钢板上的孔径为钢板宽度的1/3～2/3，开孔间距不超过孔径的3倍。
一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点的施工方法，包括如下步骤：
A、预制PBL键、钢筋网片和箍筋；
B、将PBL键焊接于非连续型的上、下钢管内，将焊好后的钢管固定到建筑结构中；
C、将施工用的梁柱模板架设好后，架设相应的梁钢筋，并将梁钢筋穿过PBL键中的开孔；并在梁的主筋之间水平铺设钢筋网片，钢筋网片中的钢筋穿过PBL键中的开孔，在钢筋网片上垂直穿设有箍筋；
D、在上、下钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，再浇筑混凝土形成混凝土梁，以及该混凝土梁和钢管混凝土柱的交叉节点。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先该PBL键穿设在钢管混凝土柱的上下钢管内，用来承担梁柱传递给节点的剪力，还可以传递上下柱之间的轴力，且增设的PBL键改善了土柱钢管的屈曲形态，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升；其次该增强型节点通过选用带孔钢板和主筋穿过相应的孔的结构设计，在钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉节点处用PBL键支撑混凝土梁的受力主筋，带孔钢板可以承担梁柱传递给节点的剪力；由于开孔的存在，梁钢筋可以穿过PBL键，节点中梁的整体性能得到了有效的提高；再者该增强型节点中增设多层钢筋网片，且各钢筋穿过PBL键中的对应孔，利用PBL键支撑多层钢筋网片形成整体结构增强节点处的强度；然后该增强型节点利用箍筋与钢筋网片的组合结构，增强节点处的约束力，同时采用箍筋、钢筋网片和PBL键形成的组合骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响；进一步该增强型节点满足了“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，可以有效传递上层轴力，受力机理明确，并为整体结构提供了一个刚度较大，抗剪、抗弯性能优越的节点结构；最后该增强型节点的施工方便、制作简单，且施工建造成本低廉，优于现有的节点连接方案。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中隐去混凝土梁的结构示意图；
图3为本发明中隐去钢管混凝土柱和混凝土梁的结构示意图；
图4为本发明中钢筋网片和箍筋的结构示意图；
图5为本发明中钢筋网片的结构示意图；
图6为本发明中爆炸示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1、图2和图6所示，本发明一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱1和混凝土梁2，该钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉处形成截面胀大的节点3，且所述节点3处的截面尺寸大于钢管混凝土柱或混凝土梁的截面尺寸。在钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉节点3处，且在钢管混凝土柱1的上下钢管之间竖直设有用于传递上下钢管内的轴力的PBL键4。该PBL键4穿设在钢管混凝土柱的上下钢管内，承担上下土柱之间的传力机构，使上土柱和钢管中的轴力通过PBL键传递给下土柱的钢管和混凝土，且增设的PBL键改善了土柱钢管的屈曲形态，提高了钢混凝土的韧性和延性，使得整个体系受力性能得到很好的提升。
如图2和图3所示，PBL键4包括若干个带孔钢板，且混凝土梁的主筋穿过钢板上对应的孔。所述钢板相互之间呈十字交叉型分布，该钢板上的孔径为钢板宽度的1/3～2/3，开孔间距不超过孔径的3倍。本实施例中具体使用8块钢板，4块横向钢板分别均布于与混凝土梁轴向延伸方向相一致的平面上，另外4块纵向钢板均布于与与混凝土梁轴向延伸方向相垂直的平面上，且各横向钢板上的开孔的轴心延长线与各纵向钢板上的开孔的轴心延长线相互垂直。该增强型节点通过选用带孔钢板和主筋穿过相应的孔的结构设计，在钢管混凝土柱和混凝土梁的交叉节点处用PBL键支撑混凝土梁的受力主筋。
如图4和5所示，钢管混凝土柱1和混凝土梁2的交叉节点处、垂直于PBL键4设有若干层钢筋网片5，该钢筋网片5由若干个钢筋纵横交错构成，且各钢筋分别穿过钢板上对应的孔。上述钢筋网片5上垂直穿设有若干个箍筋6，其中位于钢筋网片5四个角处的箍筋6为由钢筋构成的立柱式箍筋，位于钢筋网片5的四边上的箍筋6为由钢筋构成的方框式箍筋。该增强型节点中增设多层钢筋网片，且各钢筋穿过PBL键中的对应孔，利用PBL键支撑多层钢筋网片形成整体结构增强节点处的强度；然后该增强型节点利用箍筋与钢筋网片的组合结构，增强节点处的约束力，同时采用箍筋、钢筋网片和PBL键形成的组合骨架使得非连续的钢管混凝土柱与混凝土梁的节点处受力合理，增强了节点处的强度和刚度，消除了因钢管断开所带来的弱化结构强度的影响。
本发明一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点的施工方法，包括如下步骤：
A、预制PBL键4、钢筋网片5和箍筋6；
B、将PBL键4焊接于非连续型的上、下钢管内，将焊好后的钢管固定到建筑结构中；
C、将施工用的梁柱模板架设好后，架设相应的梁钢筋，并将梁钢筋穿过PBL键4中的开孔；并在梁的主筋之间水平铺设钢筋网片5，钢筋网片5中的钢筋穿过PBL键4中的开孔，在钢筋网片5的四周上垂直穿设有箍筋6；
D、在上、下钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，再浇筑混凝土形成混凝土梁，以及该混凝土梁和钢管混凝土柱的交叉节点。
该增强型节点满足了“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，可以有效传递上层轴力，受力机理明确，并为整体结构提供了一个刚度较大，抗剪、抗弯性能优越的节点结构；同时该增强型节点的施工方便、制作简单，且施工建造成本低廉，优于现有的节点连接方案。

Claims (6)

1.一种钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，其特征在于：包括成十字交叉连接的钢管混凝土柱(1)和混凝土梁(2)，该钢管混凝土柱(1)和混凝土梁(2)的交叉处形成截面胀大的节点(3)；该节点(3)处、在钢管混凝土柱(1)的上下钢管之间竖直设有PBL键(4)。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，其特征在于：所述PBL键(4)包括若干个带孔钢板，且混凝土梁的主筋穿过钢板上对应的孔。
3.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，其特征在于：所述钢管混凝土柱(1)和混凝土梁(2)的交叉节点处、垂直于PBL键(4)设有若干层钢筋网片(5)，该钢筋网片(5)由若干个钢筋纵横交错构成，且部分钢筋穿过钢板上对应的孔。
4.根据权利要求3所述的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，其特征在于：所述钢筋网片(5)上垂直穿设有若干个箍筋(6)，其中位于钢筋网片(5)四个角处的箍筋(6)为由钢筋构成的立柱式箍筋，位于钢筋网片(5)的四边上的箍筋(6)为由钢筋构成的方框式箍筋。
5.根据权利要求2所述的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点，其特征在于：所述钢板相互之间呈十字交叉型分布，该钢板上的孔径为钢板宽度的1/3～2/3，开孔间距不超过孔径的3倍。
6.一种根据权利要求1-5所述的钢管混凝土柱与混凝土梁的增强型节点的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、预制PBL键(4)、钢筋网片(5)和箍筋(6)；
B、将PBL键(4)焊接于非连续型的上、下钢管内，将焊好后的钢管固定到建筑结构中；
C、将施工用的梁柱模板架设好后，架设相应的梁钢筋，并将梁钢筋穿过PBL键(4)中的开孔；并在梁的主筋之间水平铺设钢筋网片(5)，钢筋网片(5)中的钢筋穿过PBL键(4)中的开孔，在钢筋网片(5)上垂直穿设有箍筋(6)；
D、在上、下钢管内浇筑混凝土形成钢管混凝土柱，再浇筑混凝土形成混凝土梁，以及该混凝土梁和钢管混凝土柱的交叉节点。
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