CN114411980B - 一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点 - Google Patents

一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑结构工程技术领域，特别是涉及一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，采用外环板与中空波纹管夹层钢管混凝土柱焊接接连，加腋空腹桁架上下弦杆与节点区外环板通过焊缝连接，节点区腹板通过高强螺栓与加腋空腹桁架腹杆连接。本发明提供的中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，构造简单，传力明确，加工方法简单，便于安装，能够实现全工厂化制作，能够在梁上形成塑性铰以达到吸收和消散能量的目的，能够满足“强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则。

Description

一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术领域，特别是涉及一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点。
背景技术
中空波纹管夹层钢管混凝土柱是在传统中空夹层钢管混凝土柱基础之上采用波纹管替换普通内钢管而制成的一种新型结构柱，该新型组合构件利用波纹钢管内外凹凸的波纹形状，相当于在原普通钢管内增设了加劲肋，使得结构抗压、抗屈曲能力增强，稳定性提高；利用其环向刚性的特点，能够有效地约束核心混凝土，形成机械咬合，减少混凝土收缩徐变带来的不利影响。
钢管混凝土梁柱节点具有传递弯矩、剪力和轴力的重要作用，其性能将直接影响整体结构的强度和刚度。目前，钢管混凝土结构中常用的梁柱连接节点主要有内隔板节点、外环板节点、外肋环板节点、铸钢节点和隔板贯通式节点等几种形式。其中，外环板节点构造节点，传力机制明确，有利于弯矩和剪力的传递，能够保证节点的工作性能，能够满足“强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则。中空波纹管夹层钢管混凝土框架结构体系是一种研发的新型结构体系，而加腋空腹桁架由于上下弦杆采用的π形截面型钢，目前规范中现有的梁柱节点中并不适用于该新型结构。因此，为了便于该新型结构体系的推广使用，亟需研发一种适用于该类结构的新型梁柱节点。
发明内容
本发明针对上述问题提供了一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，包括中空波纹管夹层钢管混凝土柱、加腋空腹桁架、外环板、节点区外钢管、节点区腹板、节点区内钢管、悬臂梁段；
节点区内钢管固定于节点区外钢管内；
节点区外钢管的上下端分别安装有一根中空波纹管夹层钢管混凝土柱，中空波纹管夹层钢管混凝土柱中的钢管与节点区外钢管焊接，中空波纹管夹层钢管混凝土柱中的波纹管与节点区内钢管连接；
节点区外钢管的接近两端位置分别设置一个外环板，节点区外钢管外周向沿90度方向布置四个悬臂梁段；悬臂梁段包括与节点区外钢管一体的悬臂梁，一个悬臂梁段中的两个悬臂梁之间设有两块节点区腹板，节点区腹板分别与悬臂梁和节点区外钢管焊接固定；
悬臂梁段外延伸设有加腋空腹桁架。
作为更进一步的优选方案，加腋空腹桁架包括固定于悬臂梁段中两个悬臂梁的上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆的相对侧具有弦杆腹板，上弦杆和下弦杆呈π形截面型钢，腹杆和加腋杆为工字型钢，腹杆两端固定于上弦杆和下弦杆，腹杆垂直于上弦杆和下弦杆，腹杆的两侧分别设有两根加腋杆分别固定于上弦杆和下弦杆用于支撑。
作为更进一步的优选方案，加腋空腹桁架内设有两块盖板，一块盖板对应一块节点区腹板，两块盖板分别固定于腹杆两面。
作为更进一步的优选方案，节点区内钢管上安装有加劲肋，加劲肋通过连接板固定于节点区内钢管，加劲肋上分布有栓钉；节点区内钢管与节点区外钢管之间浇筑有节点区混凝土，加劲肋处于节点区混凝土内。
作为更进一步的优选方案，节点区内钢管的周向安装有四个加劲肋，加劲肋包括主板以及主板两侧的侧板，侧板与主板之间的夹角为钝角。
本发明提供的中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，构造简单，传力明确，加工方法简单，便于安装，能够实现全工厂化制作。节点区采用焊接有栓钉的折板加劲肋将加腋空腹桁架所受剪力传递至混凝土，提高节点区的抗剪承载力，节点区采用双腹板，可大大提高节点域刚度，能够满足“强剪弱弯、强节点弱构件”的设计原则。
附图说明
图1为中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点三维结构示意图；
图2为节点区详图；
图3为节点区内部构造图；
图4为加劲肋构造图；
图中：1、中空波纹管夹层钢管混凝土柱；2、加腋空腹桁架；3、外环板；4、节点区外钢管；5、节点区腹板；6、盖板；7、节点区内钢管；8、节点区混凝土；9、连接板；10、加劲肋；11、高强螺栓；12、栓钉；13、悬臂梁段；14、弦杆腹板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3、图4所示：本发明提供的一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，包括中空波纹管夹层钢管混凝土柱1、加腋空腹桁架2、外环板3、节点区外钢管4、节点区腹板5、节点区内钢管7、悬臂梁段13。
节点区内钢管7固定于节点区外钢管4内，节点区内钢管7上安装有加劲肋10，加劲肋10通过连接板9固定于节点区内钢管7，加劲肋10上分布有栓钉12；节点区内钢管7与节点区外钢管4之间浇筑有节点区混凝土8，加劲肋10处于节点区混凝土8内；加劲肋上面密布栓钉，使得节点区的剪力能够通过腹板传递至加劲肋，随后通过栓钉传递至混凝土。
节点区外钢管4的上下端分别安装有一根中空波纹管夹层钢管混凝土柱1，中空波纹管夹层钢管混凝土柱1中的钢管与节点区外钢管4焊接，中空波纹管夹层钢管混凝土柱1中的波纹管与节点区内钢管7连接。
节点区外钢管4的接近两端位置分别设置一个外环板3，节点区内外钢管两端应高出外环板至少100mm，一方面便于与上下层钢管焊接，另一方面便于节点区内钢管与上下层结构柱内部的波纹管搭接连接，节点区外钢管4外周向沿90度方向布置四个悬臂梁段13。
悬臂梁段13包括与节点区外钢管4一体的悬臂梁，一个悬臂梁段13中的两个悬臂梁之间设有两块节点区腹板5，节点区腹板5分别与悬臂梁和节点区外钢管4焊接固定。
悬臂梁段13外延伸设有加腋空腹桁架2，悬臂段外边缘至柱中心线的长度应不小于加腋空腹桁架高度。
加腋空腹桁架2包括固定于悬臂梁段13中两个悬臂梁的上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆的相对侧具有弦杆腹板14，上弦杆和下弦杆呈π形截面型钢，腹杆和加腋杆为工字型钢，腹杆两端固定于上弦杆和下弦杆，腹杆垂直于上弦杆和下弦杆，腹杆的两侧分别设有两根加腋杆分别固定于上弦杆和下弦杆用于支撑；上下弦杆与腹杆和加腋杆的采用刚性连接，能够有效地抵抗桁架梁整体扭转，防止倾覆，提高桁架刚度和稳定性，且具有多余的冗余度。
节点区腹板的厚度应大于等于加腋空腹桁架弦杆腹板，并在其上下两端开设过焊孔；节点区腹板的长度应根据构造措施计算，其与外环板以及节点区外钢管焊接连接。
加腋空腹桁架2内设有两块盖板6，一块盖板6对应一块节点区腹板5，两块盖板6分别固定于腹杆两面，盖板根据设计开设有螺栓孔，通过高强螺栓与加腋空腹桁架腹杆和节点区腹板连接。
外环板、节点区外钢管、节点区内钢管、节点区腹板、盖板以及高强螺栓11。
节点区内钢管7的周向安装有四个加劲肋10，加劲肋10包括主板以及主板两侧的侧板，侧板与主板之间的夹角为钝角。
中空波纹管夹层钢管混凝土柱节点区内外钢管强度等级应与中空波纹管夹层钢管混凝土柱外钢管保持一致。
节点区可以在加工厂加工制作完成后与下层柱焊接然后运至现场进行安装。
节点区腹板、连接板以及外环板所用钢材强度等级应与加腋空腹桁架保持一致。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种中空夹层内加劲外环板式钢管混凝土梁柱节点，其特征在于：包括中空波纹管夹层钢管混凝土柱（1）、加腋空腹桁架（2）、外环板（3）、节点区外钢管（4）、节点区腹板（5）、节点区内钢管（7）、悬臂梁段（13）；
节点区内钢管（7）固定于节点区外钢管（4）内；
节点区外钢管（4）的上下端分别安装有一根中空波纹管夹层钢管混凝土柱（1），中空波纹管夹层钢管混凝土柱（1）中的钢管与节点区外钢管（4）焊接，中空波纹管夹层钢管混凝土柱（1）中的波纹管与节点区内钢管（7）搭接连接；
节点区外钢管（4）的接近两端位置分别设置一个外环板（3），节点区外钢管（4）外周向沿90度方向布置四个悬臂梁段（13）；悬臂梁段（13）包括与节点区外钢管（4）一体的悬臂梁，一个悬臂梁段（13）中的两个悬臂梁之间设有两块节点区腹板（5），节点区腹板（5）分别与悬臂梁和节点区外钢管（4）焊接固定；
悬臂梁段（13）外延伸设有加腋空腹桁架（2）；
所述加腋空腹桁架（2）包括固定于悬臂梁段（13）中两个悬臂梁的上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆的相对侧具有弦杆腹板（14），上弦杆和下弦杆为呈π形截面的型钢，腹杆和加腋杆为工字型钢，腹杆两端固定于上弦杆和下弦杆，腹杆垂直于上弦杆和下弦杆，腹杆的两侧分别设有两根加腋杆分别固定于上弦杆和下弦杆用于支撑；
所述加腋空腹桁架（2）内侧设有两块盖板（6），一块盖板（6）对应一块节点区腹板（5），两块盖板（6）分别固定于腹杆两面；
所述节点区内钢管（7）上安装有加劲肋（10），加劲肋（10）通过连接板（9）固定于节点区内钢管（7），加劲肋（10）上分布有栓钉（12）；节点区内钢管（7）与节点区外钢管（4）之间浇筑有节点区混凝土（8），加劲肋（10）处于节点区混凝土（8）内；
所述节点区内钢管（7）的周向安装有四个加劲肋（10），加劲肋（10）包括主板以及主板两侧的侧板，侧板与主板之间的夹角为钝角。
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