CN1194150C - 分楼层钢管混凝土柱r.c节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分楼层钢管混凝土柱R.C节点，其中竖向构件的钢管混凝土柱按楼层净高分段设置不连续，楼层钢筋混凝土水平构件于节点处贯通连续，两分段钢管混凝土柱之间设有竖向连接钢筋，竖向连接钢筋置于两分段钢管混凝土柱的管壁内侧。本发明设计简单、施工方便、力学性能好且造价低，为受力性能优越的钢管混凝土柱的广泛应用开拓了新的途径。

Description

分楼层钢管混凝土柱R.C节点

本发明涉及一种建筑结构工程中的分楼层钢管混凝土柱R.C节点。

钢管混凝土柱结构迄今为止都是采用钢管上下连续、楼层梁在节点处连接(如图1所示)，包括现行的《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS28：90中阐述的明牛腿或暗牛腿(穿心的和半穿心的)构造节点以及经改进后的设置钢筋抗剪环加环梁构造节点都是如此。如果配合钢管混凝土柱构件的楼层梁采用的是钢结构，则传统做法的梁柱节点构造还算比较简单，从而能使钢管混凝土柱构件的优越性得以充分发挥，然而，在目前现实的国情中，即使采用了钢管混凝土柱构件，楼层梁更多地仍然是采用钢筋混凝土结构，这样，在连接节点区段，由于钢管是上下连续的，而楼层梁在节点处始终必须采用连接做法，这就必须解决并处理好楼层梁在节点处的剪力和弯矩的可靠及有效传递，这正是钢管混凝土柱结构的技术重点和难点。从事于钢管混凝土柱结构研究的技术人员一直都在致力于这种楼层梁与钢管的连接受力及其构造问题。暂且不去考究各种传统节点构造的传力机理是否可靠，仅其节点的受力设计及施工操作给设计人员和施工人员带来的制约乃是客观存在，并由此产生了许多不足之处：

1、工程设计中，由于建筑物的使用性质不同，需要的钢管管径不同及楼层梁结构型式不同而可能需要采用相应比较合适的节点型式。这样，每一项工程的节点都必须进行设计计算，还必须绘制有关节点的构造详图，在设计阶段就无法减轻工作量。

2、由于节点构造复杂，尤其是管径不同的连接节点，施工精度要求高，对施工人员的技术水平和操作机能要求高，对人员的职业素质要求也高，一般的施工单位不一定能胜任；此外，钢管上下连续的做法最适合若干个楼层高的柱子一次吊装，但现场塔吊装备的吊装能力有限，往往利用不上，若另外调进起重量大的汽车吊设备，增加机械台班费不说，为了满足汽车吊行驶、停放处的楼层强度刚度要求，不论是结构一次性加强还是临时加固，都必须付出相当的经济代价，从而又增加了工程费用。

3、为了保证节点区梁剪力及弯矩的有效传递，所附加的钢构件或环梁钢筋的用钢量相当大。以设置抗剪钢筋加环梁的节点为例，直径D＝1400mm的一个钢管混凝土柱节点之环梁用钢量重达800kg，加上柱段的连接配件，此两项的用钢量如以单位面积计多达10kg/m²，此用钢量占结构总用钢量的1/6～1/7，显然是一个不小的数字。

本发明的目的在于提供一种设计简单、施工方便、力学性能好且造价低的分楼层钢管混凝土柱R.C节点。

本发明的目的可通过以下技术措施实现：竖向构件的钢管混凝土柱于节点处按楼层净高分段设置不连续，楼层钢筋混凝土水平构件于节点处贯通连续，两分段钢管混凝土柱之间设有竖向连接钢筋，竖向连接钢筋置于两分段钢管混凝土柱的管壁内侧。

所述节点处设环形水平腋形成环梁，环梁中配置环形受力钢筋及固定环形受力钢筋的放射形箍筋；或在节点处设方形水平腋形成加强区，加强区中配置钢筋网片。环形梁或钢筋网可提供环向约束，楼层梁面的主筋提供水平约束，以提高节点区范围内的混凝土抗压承载力。

所述环梁角部设有短型钢，进一步提高节点区范围内的混凝土抗压承载力。

本发明与钢管混凝土柱传统节点构造具有以下的优点：

1、由于将楼层梁在节点处左右前后贯穿，而节点处的钢管不连续，采用分层分段设置，把梁的剪力、弯矩的传递改为同普通钢筋混凝土结构一样直接传递，在节点处的剪力和弯矩的传递与通常的框架结构一样直接，其受力明确，传力有保证，其节点构造更符合框架结构刚性节点的假定，更能确保整体结构的稳定性；与此同时，在应用计算程序进行结构计算分析时，与计算程序对刚性节点的约定更吻合，避免结构计算时产生的大前提矛盾的差错。

2、本发明重点要解决钢管混凝土柱竖向轴力在节点区范围内的传递，而竖向轴力的传递通过节点区加约束钢筋及配置竖向连接钢筋即可解决，从而使节点设计更加简单化。

3、设计简单及构造简单即意味着施工操作简单，事实上与普通钢筋混凝土结构无大的区别，只会更易操作而不会增加丝毫的难度，这为一般的施工队伍提供了施工的可能性。

4、需要增设的钢筋仅是节点区的约束钢筋和钢管上下连接钢筋，其数量有限，较之传统节点的用钢量少得多，从而降低了结构造价。

5、本发明特别适用于采用宽扁梁楼层结构，这为降低楼层层高，以取得良好的宏观经济效益创造了条件；更使钢管混凝土柱结构固有的优越性得以充分发挥，为钢管混凝土柱结构的广泛应用铺平了道路。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

图1为传统钢管混凝土梁、柱连接节点示意图；

图2为本发明钢管混凝土柱R.C节点示意图；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本发明实施例二的结构示意图；

图6为图5的俯视图。

如图2所示，为本发明钢管混凝土柱R.C节点示意图，其中竖向构件的钢管混凝土柱1于节点处按楼层净高分段设置不连续，楼层钢筋混凝土水平构件2于节点处贯通连续，水平构件可为常规截面尺寸的框架梁、宽扁梁或无梁楼盖平板；两分段钢管混凝土柱之间设有用于传递钢管柱内力的竖向连接钢筋3，竖向连接钢筋在钢管柱内壁呈等距离分布，竖向连接钢筋之间也可配置箍筋8(如图3所示)，通过点焊把竖向连接钢筋固定在钢管柱内壁。这样框架梁等水平构件在节点处左右前后贯穿，而钢管柱分层分段设置，与普通钢筋混凝土梁无异，有关梁的剪力、弯矩在节点处的承受和传递已经不存在问题，需要完善的是提高节点范围内混凝土的抗压承载力。

如图3、图4所示，为本发明实施例一的结构示意图，通过在节点处加设环形水平腋形成环梁，环梁中配置多层多圈环形受力钢筋6及固定环形受力钢筋的放射形环梁箍筋7，本实施例一中配置六层，每层为三圈，环形梁可提供环向约束，连续的楼层梁面主筋4、梁底主筋5提供水平约束，提高节点区范围内的混凝土抗压承载力；上述环形受力钢筋根据不同抗压承载力的需要，可采用不同的规格，下表1中列举了三种规格。在环梁四个角区还可穿插短型钢，型钢可以是槽钢、角钢、工字钢等(图中未示出)，这样可进一步提高节点区范围内的混凝土抗压承载力。

如图5、图6所示，为本发明实施例二的结构示意图，通过在节点处设方形水平腋形成加强区，加强区中配置多层钢筋网片9，本实施例二中配置五层钢筋网片，同样起到提高节点区范围内的混凝土抗压承载力的作用。

表1  各种连接构件采用的规格

Claims (4)

1、一种分楼层钢管混凝土柱R.C节点，其特征在于：竖向构件的钢管混凝土柱按楼层净高分段设置不连续，楼层钢筋混凝土水平构件于节点处贯通连续，该节点处设有用于提高其抗压承载力的水平腋，两分段钢管混凝土柱之间设有竖向连接钢筋，竖向连接钢筋置于两分段钢管混凝土柱的管壁内侧。

2、根据权利要求1所述的分楼层钢管混凝土柱R.C节点，其特征在于：在节点处设环形水平腋形成环梁，环梁中配置环形受力钢筋及固定环形受力钢筋的放射形箍筋。

3、根据权利要求1所述的分楼层钢管混凝土柱R.C节点，其特征在于：在节点处设方形水平腋形成加强区，加强区中配置钢筋网片。

4、根据权利要求2所述的分楼层钢管混凝土柱R.C节点，其特征在于：在环梁角部设有提高节点区的承载力的短型钢。

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