CN110185145B - 一种钢-混凝土单向组合梁柱节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢‑混凝土单向组合梁柱节点，包括钢柱、H型钢梁、混凝土板、单向抗剪连接件，混凝土板与钢柱接触位置处设置有抗剪缓冲垫，抗剪缓冲垫的高度与混凝土板的厚度相等，单向抗剪连接件包括焊接在H型钢梁上翼缘板顶部的栓钉和设置栓钉朝向钢柱一侧的单向抗剪缓冲块，单向抗剪缓冲块设置在栓钉钉身上，栓钉的高度小于混凝土板的厚度。本发明设计新颖，通过在H型钢梁上翼缘板处设置单向抗剪连接件，弱化了正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接部位的拉应力，避免产生破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应，构造简单，施工方法简便。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构技术领域，具体涉及一种钢-混凝土单向组合梁柱节点。
背景技术
钢-混凝土组合梁按截面形式可分为外包混凝土组合梁和T形组合梁，T形组合梁钢梁外露，依靠抗剪连接件将钢梁与混凝土翼板组合在一起。T形钢-混凝土组合梁截面一般由钢梁、混凝土翼板和抗剪连接件三部分组成。其中，抗剪连接件是钢梁与混凝土翼板共同工作的基础，它主要用来承受钢筋混凝土翼板与钢梁接触面之间的纵向剪力，抵抗二者之间的相对滑移；此外，它还具有抵抗翼板和钢梁之间的掀起作用。目前使用最为广泛的是焊接栓钉连接件。对于H型钢梁强轴而言，其形心轴位于腹板中心，而对于T形组合梁，由于组合效应，使得组合截面形心轴上移，此时若采用全焊刚接梁柱节点，当作用负弯矩时，钢梁与混凝土的组合作用会使混凝土板受拉，大部分钢梁受压。由于一般不考虑混凝土的作用，而仅将混凝土翼板中沿梁轴方向的钢筋计入梁截面，此时，拉应力由混凝土翼板内的钢筋和H型钢梁上翼缘承担。对于H型钢梁上翼缘而言，梁柱节点处的拉应力较小，焊缝处一般不会发生破坏。
然而，在正弯矩荷载作用下，这类组合梁的混凝土板受压，而钢梁大部分受拉，虽然能发挥混凝土和钢材两种材料各自的优点，且混凝土翼板对钢梁也能起到很好的侧向约束作用，避免钢梁的侧扭失稳，但这使得在正弯矩作用时钢梁下翼缘拉应力过大，当采用全焊刚接梁柱节点时，钢梁下翼缘焊接部位往往被拉裂而破坏，降低了组合梁的变形能力，影响结构的抗震性能。综上所述，由于组合效应使得T形钢-混凝土组合梁截面形心轴上移，在正弯矩作用时，H型钢梁下翼缘焊缝处由于拉应力过大而破坏，而如果不采用栓钉连接件，则钢梁与混凝土不发生组合作用，虽然能改善上述问题，但又出现了混凝土板的竖向抗拔的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其设计新颖合理，通过在H型钢梁上翼缘板处设置单向抗剪连接件，弱化了正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接部位的拉应力，避免产生破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应，构造简单，施工方法简便，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：包括钢柱、与钢柱固定连接的H型钢梁和设置在所述H型钢梁上的混凝土板，所述H型钢梁包括H型钢梁上翼缘板、H型钢梁下翼缘板、以及设置在H型钢梁上翼缘板和H型钢梁下翼缘板之间的H型钢梁腹板，H型钢梁上翼缘板靠近钢柱的板段上且位于混凝土板内预制有单向抗剪连接件，混凝土板与钢柱接触位置处设置有抗剪缓冲垫，抗剪缓冲垫的高度与混凝土板的厚度相等，抗剪缓冲垫的顶部与混凝土板的上表面齐平，所述单向抗剪连接件设置在H型钢梁上翼缘板跨度的
处，所述单向抗剪连接件包括焊接在H型钢梁上翼缘板顶部的栓钉和设置所述栓钉朝向钢柱一侧的单向抗剪缓冲块，所述栓钉包括栓钉钉身和设置在栓钉钉身顶部的栓钉钉头，单向抗剪缓冲块设置在栓钉钉身上，所述栓钉的高度小于混凝土板的厚度。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述H型钢梁通过强轴栓焊刚接方式与钢柱连接。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述钢柱为H型钢柱或箱型钢柱。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述混凝土板包括混凝土板钢筋和浇筑在H型钢梁上翼缘板上的混凝土，所述单向抗剪连接件埋入至混凝土板内。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述单向抗剪连接件的数量为多个，多个所述单向抗剪连接件沿H型钢梁上翼缘板长度方向呈两排设置在H型钢梁上翼缘板上，其中一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板的一侧，其中另一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板的另一侧。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述抗剪缓冲垫和单向抗剪缓冲块均为橡胶抗剪缓冲件或泡沫塑料抗剪缓冲件。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述单向抗剪缓冲块与栓钉钉身配合的侧面为弧面，所述弧面在H型钢梁上翼缘板上的投影为半圆形，半圆形弧面的内径与栓钉钉身的外径相等，所述单向抗剪缓冲块朝向钢柱的投影的宽度不小于栓钉钉身的外径。
上述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述单向抗剪缓冲块的厚度为栓钉钉身直径的0.5～1.5倍，所述单向抗剪缓冲块的高度为栓钉钉身高度的0.85～0.9倍。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过将单向抗剪连接件设置在H型钢梁上翼缘板跨度的
处，实现H型钢梁和混凝土板的连接，单向抗剪连接件弱化了正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接部位的拉应力，避免产生破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应。
2、本发明单向抗剪连接件由焊接在H型钢梁上翼缘板顶部的栓钉和设置栓钉朝向钢柱一侧的单向抗剪缓冲块组成，单向抗剪缓冲块的作用一方面在所需方向减小栓钉传给混凝土板的剪力，另一方面不影响栓钉另一方向上组合截面的组合效应，可靠稳定，使用效果好。
3、本发明栓钉的高度小于混凝土板的厚度，同时单向抗剪连接件埋入至混凝土板内，便于混凝土将单向抗剪连接件和混凝土板钢筋同时浇筑为一体，保证混凝土板的强度。
4、本发明设计新颖合理，通过在混凝土板与钢柱接触位置处设置抗剪缓冲垫，避免正弯矩作用时混凝土板与钢柱挤压而导致混凝土板局部受损，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，通过在H型钢梁上翼缘板处设置单向抗剪连接件，弱化了正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接部位的拉应力，避免产生破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应，构造简单，施工方法简便，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A-A剖视后的一种结构示意图。
图3为本发明单向抗剪连接件的一种结构示意图。
图4为图3左视后的俯视图。
图5为图1中A-A剖视后的另一种结构示意图。
图6为本发明单向抗剪连接件的另一种结构示意图。
图7为图6左视后的俯视图。
附图标记说明:
1—混凝土板钢筋；2—混凝土；3—栓钉钉头；
4—栓钉钉身；5—单向抗剪缓冲块；
6—H型钢梁下翼缘焊接点；7—H型钢梁上翼缘板；
8—H型钢梁腹板；9—H型钢梁下翼缘板；10—钢柱；
11—混凝土板；12—抗剪缓冲垫。
具体实施方式
如图1至图7所示，本发明包括钢柱10、与钢柱10固定连接的H型钢梁和设置在所述H型钢梁上的混凝土板11，所述H型钢梁包括H型钢梁上翼缘板7、H型钢梁下翼缘板9、以及设置在H型钢梁上翼缘板7和H型钢梁下翼缘板9之间的H型钢梁腹板8，H型钢梁上翼缘板7靠近钢柱10的板段上且位于混凝土板11内预制有单向抗剪连接件，混凝土板11与钢柱10接触位置处设置有抗剪缓冲垫12，抗剪缓冲垫12的高度与混凝土板11的厚度相等，抗剪缓冲垫12的顶部与混凝土板11的上表面齐平，所述单向抗剪连接件设置在H型钢梁上翼缘板7跨度的
处，所述单向抗剪连接件包括焊接在H型钢梁上翼缘板7顶部的栓钉和设置所述栓钉朝向钢柱10一侧的单向抗剪缓冲块5，所述栓钉包括栓钉钉身4和设置在栓钉钉身4顶部的栓钉钉头3，单向抗剪缓冲块5设置在栓钉钉身4上，所述栓钉的高度小于混凝土板11的厚度。
需要说明的是，通过将单向抗剪连接件设置在H型钢梁上翼缘板7跨度的
处，实现H型钢梁和混凝土板11的连接，单向抗剪连接件弱化了正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接点6的拉应力，避免产生破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应；单向抗剪连接件由焊接在H型钢梁上翼缘板7顶部的栓钉和设置栓钉朝向钢柱一侧的单向抗剪缓冲块5组成，单向抗剪缓冲块的作用一方面在所需方向减小栓钉传给混凝土板的剪力，另一方面不影响栓钉另一方向上组合截面的组合效应，可靠稳定；栓钉的高度小于混凝土板11的厚度，同时单向抗剪连接件伸入至混凝土板11内，便于混凝土2将单向抗剪连接件和混凝土板钢筋1同时浇筑为一体，保证混凝土板11的强度；通过在混凝土板11与钢柱10接触位置处设置抗剪缓冲垫12，避免正弯矩作用时混凝土板11与钢柱10挤压而导致混凝土板11局部受损。
本实施例中，所述H型钢梁通过强轴栓焊刚接方式与钢柱10连接。
本实施例中，所述钢柱10为H型钢柱或箱型钢柱。
本实施例中，所述混凝土板11包括混凝土板钢筋1和浇筑在H型钢梁上翼缘板7上的混凝土2，所述单向抗剪连接件埋入至混凝土板11内。
本实施例中，所述单向抗剪连接件的数量为多个，多个所述单向抗剪连接件沿H型钢梁上翼缘板7长度方向呈两排设置在H型钢梁上翼缘板7上，其中一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板8的一侧，其中另一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板8的另一侧。
需要说明的是，钢-混凝土组合梁梁柱节点处多个所述单向抗剪连接件沿H型钢梁上翼缘板7长度方向呈两排设置在H型钢梁上翼缘板7上，共同弱化正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接点6的拉应力，避免破坏，缓冲效果好。
本实施例中，所述抗剪缓冲垫2和单向抗剪缓冲块5均为橡胶抗剪缓冲件或泡沫塑料抗剪缓冲件。
实际使用中，抗剪缓冲垫12和单向抗剪缓冲块5均采用橡胶抗剪缓冲件或泡沫塑料抗剪缓冲件，优选的抗剪缓冲垫12和单向抗剪缓冲块5均采用橡胶抗剪缓冲件，橡胶抗剪缓冲件均采用使用温度范围在-60℃～100℃的橡胶，同时要保证抗剪缓冲垫12和单向抗剪缓冲块5的弹性、耐氧性、耐热性、耐老化性和抗酸碱腐蚀性。
本实施例中，所述单向抗剪缓冲块5与栓钉钉身4配合的侧面为弧面，所述弧面在H型钢梁上翼缘板7上的投影为半圆形，半圆形弧面的内径与栓钉钉身4的外径相等，所述单向抗剪缓冲块5朝向钢柱10的投影的宽度不小于栓钉钉身4的外径。
需要说明的是，单向抗剪缓冲块5与栓钉钉身4配合的侧面为弧面的目的是便于与栓钉钉身4一体连接，弧面在H型钢梁上翼缘板7上的投影为半圆形，这样一方面在所需方向减小栓钉传给混凝土板的剪力，另一方面不影响栓钉另一方向上组合截面的组合效应，实际使用时，需提前清洁单向抗剪缓冲块5与栓钉钉身4，清除单向抗剪缓冲块5与栓钉钉身4表面的灰尘、油污、锈迹等，必要时可对栓钉钉身4表面进行磨粗处理，以增强单向抗剪缓冲块5与栓钉钉身4的连接效果，实际连接采用粘接方式，单向抗剪缓冲块5通过JL-330快干橡胶胶水粘接在栓钉钉身4上。
需要说明的是，如图2至图4所示，单向抗剪缓冲块5采用一矩形橡胶块减去栓钉钉身4直径构成的半圆截面，该单向抗剪缓冲块5其截面最薄处的厚度为12mm，高度为60mm，加工制作简单。
另外，如图5至图7所示，单向抗剪缓冲块5采用一半圆环橡胶块，该半圆环橡胶块的内径与栓钉钉身4的外径一致，一个圆环对称一分为二，节省材料，该单向抗剪缓冲块5的圆环厚度为10mm，高度为60mm，施工简便，安装效果好。
本实施例中，所述单向抗剪缓冲块5的厚度为栓钉钉身4直径的0.5～1.5倍，所述单向抗剪缓冲块5的高度为栓钉钉身4高度的0.85～0.9倍。
本发明使用时，先将多个栓钉沿H型钢梁上翼缘板7长度方向呈两排设置在H型钢梁上翼缘板7上，其中一排栓钉位于H型钢梁腹板8的一侧，其中另一排栓钉位于H型钢梁腹板8的另一侧焊接在H型钢梁上翼缘板7上，钢柱10与H型钢梁在现场采用强轴栓焊刚接方式连接之后，在每个栓钉的栓钉钉身4朝向钢柱10一侧粘接单向抗剪缓冲块5，同时在钢柱10与所述H型钢梁上翼缘板7的连接部位设置一定厚度的抗剪缓冲垫12，然后绑扎混凝土板钢筋1、并浇筑混凝土2，将单向抗剪连接件浇筑在混凝土板11内，该钢-混凝土组合梁梁柱节点处的单向抗剪连接件能够弱化正弯矩作用时的组合效应，使组合截面在正弯矩作用时的形心轴下移，从而减小H型钢梁下翼缘焊接点6的拉应力，避免破坏，同时又保证了单向抗剪连接件的抗拔性能和在负弯矩作用时的组合效应。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：包括钢柱(10)、与钢柱(10)固定连接的H型钢梁和设置在所述H型钢梁上的混凝土板(11)，所述H型钢梁包括H型钢梁上翼缘板(7)、H型钢梁下翼缘板(9)、以及设置在H型钢梁上翼缘板(7)和H型钢梁下翼缘板(9)之间的H型钢梁腹板(8)，H型钢梁上翼缘板(7)靠近钢柱(10)的板段上且位于混凝土板(11)内预制有单向抗剪连接件，混凝土板(11)与钢柱(10)接触位置处设置有抗剪缓冲垫(12)，抗剪缓冲垫(12)的高度与混凝土板(11)的厚度相等，抗剪缓冲垫(12)的顶部与混凝土板(11)的上表面齐平，所述单向抗剪连接件设置在H型钢梁上翼缘板(7)跨度的
处，所述单向抗剪连接件包括焊接在H型钢梁上翼缘板(7)顶部的栓钉和设置所述栓钉朝向钢柱(10)一侧的单向抗剪缓冲块(5)，所述栓钉包括栓钉钉身(4)和设置在栓钉钉身(4)顶部的栓钉钉头(3)，单向抗剪缓冲块(5)设置在栓钉钉身(4)上，所述栓钉的高度小于混凝土板(11)的厚度；
所述单向抗剪连接件的数量为多个，多个所述单向抗剪连接件沿H型钢梁上翼缘板(7)长度方向呈两排设置在H型钢梁上翼缘板(7)上，其中一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板(8)的一侧，其中另一排单向抗剪连接件位于H型钢梁腹板(8)的另一侧；
所述单向抗剪缓冲块(5)与栓钉钉身(4)配合的侧面为弧面，所述弧面在H型钢梁上翼缘板(7)上的投影为半圆形，半圆形弧面的内径与栓钉钉身(4)的外径相等，所述单向抗剪缓冲块(5)朝向钢柱(10)的投影的宽度不小于栓钉钉身(4)的外径。
2.按照权利要求1所述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述H型钢梁通过强轴栓焊刚接方式与钢柱(10)连接。
3.按照权利要求1所述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述钢柱(10)为H型钢柱或箱型钢柱。
4.按照权利要求1所述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述混凝土板(11)包括混凝土板钢筋(1)和浇筑在H型钢梁上翼缘板(7)上的混凝土(2)，所述单向抗剪连接件埋入至混凝土板(11)内。
5.按照权利要求1所述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述抗剪缓冲垫(12)和单向抗剪缓冲块(5)均为橡胶抗剪缓冲件或泡沫塑料抗剪缓冲件。
6.按照权利要求1所述的一种钢-混凝土单向组合梁柱节点，其特征在于：所述单向抗剪缓冲块(5)的厚度为栓钉钉身(4)直径的0.5～1.5倍，所述单向抗剪缓冲块(5)的高度为栓钉钉身(4)高度的0.85～0.9倍。
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