CN111321809A - 一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，包括方钢管1、内方钢管2、加强环3、加劲肋4、混凝土5、钢梁6、焊缝7；所述方内管加劲肋在节点域处对称焊接在方内管长度方向的外表面上，加强环焊接在外方钢管上，钢梁与加强环采用焊接的方式连接。本发明具有现场装配方便、性能可靠、抗震及抗火性能好等优点，节点核心区内设加劲肋的内方钢管可以有效减少节点核心区方钢管四条边向内屈曲破坏，增加内方钢管与混凝土的接触面积，增加了节点核心区的刚度和抗变形能力，传力路径明确，承载力高。

Description

一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点

技术领域

本发明涉及一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点，属土建结构节点技术领域。

背景技术

中空夹层钢管混凝土是在实心钢管混凝土基础上发展起来的新型组合结构，是将内外两层钢管同心放置，在两钢管夹层间浇注混凝土而形成的整体受力构件。中空夹层钢管混凝土不仅继承了钢管混凝土承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便、耐火性能好、经济效益高等一系列优点。中空夹层钢管混凝土与实心钢管混凝土相比，由于减少了核心混凝土用量，自重大大减轻；减掉的核心混凝土对抗弯刚度贡献很小，因此在减轻自重的同时，并未损失抗弯刚度。高层建筑和高耸构筑物一般受到风荷载和水平地震作用控制，要求其竖向承重构件有较大抗弯刚度和抗震性能，因此节点的抗震性能至关重要。钢管混凝土柱和钢梁组成的组合框架结构以其优良的受力性能和抗震性能，在商层和超高层建筑中得到广泛应用，被认为是现代建筑中一种理想的结构形式。近年来，国内外学者提出了许多实心钢管混凝土柱与钢梁的节点形式，例如外加强环式、内隔板式、贯通隔板式、穿心螺栓式等节点。技术人员往往根据工程的需要，提出了一种新型节点，经过一些简单的试验研究就用于工程实践，由于试验数据较少，也没有后续研究，缺乏系统的理论分析，这导致现有钢管混凝土结构节点仍存在许多加工、设计和施工方面的难题。然而中空夹层钢管混凝土节点的连接构造可以借鉴实心钢管混凝土节点，但是两者之间有明显不同之处：相比实心钢管混凝土节点，中空夹层钢管混凝土节点的区别主要在内管的尺寸（可在柱截面空心率中体现）和内力的传递方式。若将内管与梁连接，节点的整体性好，但施工特别复杂、且可能造成较大的焊接残余应力。若内管与梁没有连接，试验表明内管在节点区域的局部变形较大，这将影响内管在节点中所分担的荷载。因此，提供一种合理的中空夹层混凝土柱与钢梁连接的节点方式将会解决节点施工复杂，易破坏的问题。本文拟提出通过在节点区域对内管加肋的方式来加强内管与混凝土的联系，从而达到既保证内外钢管及夹层混凝土协调工作，又施工方便的目的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种受力合理、传力明确、承载力大、施工速度方便、适用面广的内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点。这种节点用于解决中空夹层钢管混凝土与钢梁节点连接复杂性的问题，同时避免节点连接难，易破坏的问题。本发明的另一个目的是提供这种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁节点的具体施工方法。

本发明的技术方案如下：一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，包括外方钢管、内方钢管、外加强环、加劲肋、混凝土、钢梁、焊缝。所述加劲肋在节点域处焊接在沿内方钢管长度方向的外表面上，外加强环焊接于外方钢管，左右钢梁的一端焊接在加强环上，外方钢管与内圆钢管需同轴放置形成中空夹层，再向中空夹层内浇筑混凝土。

所述方套方中空夹层外钢管截面为方形，内钢管的截面为方形。

所述钢梁为工字形钢梁。

所述所有连接均为焊接。

本发明的优点是采用方形钢管截面作为内外钢管，可使柱的抗弯刚度最大化。在节点核心区的内方钢管长度方向上焊接加劲肋可以有效减少节点核心区方钢管四条边向内屈曲破坏，增加了节点域内方钢管的刚度；同时增加了内方钢管与混凝土的接触面积，进而增强了内方钢管与混凝土的粘结性，提高了结构的整体性。通过在节点区域对内管加肋的方式来加强内管与混凝土的联系，从而达到既保证内外钢管及夹层混凝土协调工作，又达到了施工方便的目的。试验研究和工程实践表明，加劲肋宽度增加到与钢梁等高时，对节点承载力和延性的提高都不在增加，加劲肋宽度增加到混凝土夹层的一半时，对节点承载力和延性的提高都不在增加，所以在实际工程中，在考虑对节点进行加劲肋处理时，结合工程造价的因素，建议采用加劲肋的长度与梁高相等且加劲肋宽度为混凝土夹层的一半即可。该节点加工制作简单方便，便于管内混凝土浇筑，是一种综合性能良好的节点。此外，外加强环式的梁柱刚接节点的抗震性能好，在强烈地震作用下，梁端塑性铰由节点区外移到加强环的外缘，保护了节点区不受破坏，提高了结构的安全可靠度。该节点加工制作简单方便，便于管内混凝土浇筑，可用于多、高层装配式建筑，是一种综合性能良好的节点。

附图说明

图1为本发明内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点立面示意图。

图2是本发明内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点的平面示意图。

图３是内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点立体示意图。

图中，1是外方钢管、2是内方钢管、3是外加强环、4是加劲肋、5是混凝土、6是钢梁、7是焊缝。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，按设计尺寸加工方套方中空夹层外方钢管、方内钢管、加劲肋、外加强环和钢梁；按设计位置在方内钢管2上焊接加劲肋4，并将方套方中空夹层加强环3焊接在外方钢管1的设计位置，将方内钢管2和方套方中空夹层外钢管1同轴放置形成中空夹层，再向中空夹层内浇筑混凝土，待混凝土养护达到设计强度值时再将钢梁6和加强环3采用焊接连接形成一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点。

Claims (4)

1.一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，其特征在于，所述节点包括外方钢管、内方钢管、外加强环、加劲肋、混凝土、钢梁、焊缝；所述方内管加劲肋在节点域处对称焊接在方内管长度方向的外表面上，加强环按设计要求焊接在外方钢管上，钢梁与加强环采用焊接的方式连接。

2.一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，其特征在于，所述外方钢管与内方钢管同轴放置形成中空夹层，再向中空夹层内浇筑混凝土，加劲肋的尺寸大小根据实际情况设计。

3.根据权利要求1所述一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，其特征在于，所述钢梁为工字形钢梁。

4.一种内管加强型方套方中空夹层钢管混凝土柱与钢梁的节点，其特征在于，所述节点可用与多、高层装配式建筑。

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