CN204715539U - 一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构 - Google Patents

一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,包括核心型钢、节点区约束环梁、第一梁纵筋、第二梁纵筋、第一圆钢管、第二圆钢管及混凝土;还包括节点区纵筋和节点区箍筋。所述核心型钢包括第一型钢腹板、第二型钢腹板、第一型钢翼缘与第二型钢翼缘;节点区约束环梁包括环梁纵筋、环梁箍筋及混凝土。本实用新型的节点区强度强,抗震性能优良,承载力高,整体性好,传力明确,并且安全、可靠。

Description

一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构
技术领域
[0001] 本实用新型属于土木工程结构设计技术领域,涉及一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构
背景技术
[0002] 钢一混凝土组合结构中,传统竖向承重柱主要包括钢管混凝土柱和型钢混凝土柱两种形式。这两种组合柱承载力高、抗震性能好、造价适中,为结构工程师所青睐,成为高层建筑框架柱的首选构件形式。但是,随着工程实践的积累和高强结构材料的发展,它们逐渐表现出了一定的局限性。钢管混凝土的延性优于钢筋混凝土,然而钢管混凝土柱中钢管在进入弹塑性阶段后才对核心混凝土产生有效的约束作用,约束效果不强,且钢管与混凝土共同承担轴向荷载易引起钢管板件屈曲,导致柱子抗震性能下降。钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接时,节点常采用穿筋式和外加强环式两种,节点设计复杂,施工难度大。型钢混凝土柱中则需设钢筋笼以保证混凝土与型钢的共同作用,致使截面型钢和钢筋分布密集,混凝土浇筑和振捣困难,且型钢混凝土柱中混凝土受约束不足,导致轴压比限值偏低,不能充分利用钢材和混凝土的承载能力。
[0003] 在长期的科研工作和工程实践基础上,周绪红等提出了一种新型组合柱结构形式一钢管约束型钢混凝土柱。钢管约束型钢混凝土柱的外包钢管在梁柱节点处断开,不通过节点核心区,钢管不直接承担纵向荷载,只对核心混凝土起约束作用。钢管约束型钢混凝土柱继承了钢管混凝土柱和型钢混凝土柱的优势,钢管对混凝土施加了连续约束作用,提高了混凝土的抗压强度并改善了混凝土的延性;型钢的存在提高了柱子的抗剪能力;混凝土的存在弥补了型钢及空钢管易屈曲失稳的缺点。基于钢管约束型钢混凝土优越的力学性能,国内外学者近年来对其进行了深入的研宄。研宄表明,钢管约束型钢混凝土柱抗压、抗剪承载力高,抗震性能优越,层间变形能力强,抗火性能好,施工方便,能充分利用高强材料性能,是一种具有广泛发展前景的组合结构形式。
[0004]目前,对钢管约束型钢混凝土的研宄主要集中于构件的静力与抗震性能,对钢管约束型钢混凝土柱一钢筋混凝土梁节点的研宄尚未深入系统开展。框架梁柱节点是框架结构的重要组成部分,节点核心区的力学性能对结构的整体刚度和受力性能起着关键性的作用。历次震害表明,节点区是地震作用下容易发生损坏的部位,节点区承载能力或变形能力不足是导致结构破坏的重要原因。传统钢管混凝土梁柱的穿筋式和外加强环式等节点形式,不同程度上都须依靠钢管传递剪力,从而使钢管直接承受纵向力。而采用钢管约束型钢混凝土框架柱时,由于受力模式的本质区别,钢管在节点区断开,节点区偏弱,传统节点无法沿用。要推广钢管约束型钢混凝土柱这种受力性能良好的新型组合构件,必须研宄设计与之相适应的节点。
[0005] 综上所述,钢管约束型钢混凝土柱的力学性能优越,具有广泛应用前景。但由于柱外包钢管在节点区断开,与传统组合柱的受力模式有本质区别,不同程度依靠外包钢管。
[0006] 传递剪力的传统节点无法沿用,而适用于钢管约束型钢混凝土柱的节点研宄尚未系统展开,几乎空白,严重制约了钢管约束型钢混凝土的应用与发展。
[0007] 节点性能研宄是亟待解决的关键科学问题,因此,系统深入研宄钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点受力性能,提出符合“强节点,弱构件”设计原则,承载力高,整体性好,传力明确,且安全可靠,施工方便的节点形式,是钢管约束钢筋混凝土结构研宄方面亟待解决的关键科学问题。
实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,该结构的节点区强度强,抗震性能优良,承载力高,整体性好,传力明确,并且安全、可靠。
[0009] 为达到上述目的,本实用新型所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构包括核心型钢、节点区约束环梁、第一梁纵筋、第二梁纵筋、第一圆钢管、第二圆钢管及混凝土 ;
[0010] 所述核心型钢包括第一型钢腹板及第二型钢腹板,第一型钢腹板与第二型钢腹板组成十字型钢,且第一型钢腹板的两端均固定有第一型钢翼缘,第二型钢腹板的两端均固定有第二型钢翼缘,各第一梁纵筋穿过第二型钢腹板的侧面,且各第一梁纵筋分布于第一型钢翼缘的两侧,各第二梁纵筋穿过第一型钢腹板的侧面,且各第二梁纵筋分布于第二型钢翼缘的两侧,第一梁纵筋和第二梁纵筋组成了一个十字形结构;
[0011] 节点区约束环梁套接于核心型钢的外侧,且各第一梁纵筋及各第二梁纵筋均分布于节点区约束环梁的上下两侧;
[0012] 第一圆钢管及第二圆钢管套接于核心型钢上,且第一圆钢管及第二圆钢管位于十字形结构的上下两侧;
[0013] 核心型钢、第一梁纵筋、第二梁纵筋及节点区约束环梁均包裹于混凝土内,第一圆钢管及第二圆钢管均套接于混凝土上。
[0014] 所述各第一梁纵筋与第一梁箍筋绑扎形成钢筋笼;
[0015] 所述各第二梁纵筋与第二梁箍筋绑扎形成钢筋笼。
[0016] 还包括若干节点区纵向钢筋,各点节点区纵向钢筋沿核心型钢的周向均匀分布,各节点区纵向钢筋的上下两端分别固定于第一圆钢管内壁上及第二圆钢管的内壁上,且各节点区纵向钢筋包裹于混凝土内。
[0017] 所述各节点区纵向钢筋与若干节点区箍筋绑扎形成钢筋笼。
[0018] 节点区约束环梁包括若干环梁纵筋及若干环梁箍筋,各环梁纵筋套接于核心型钢上,且各第一梁纵筋及各第二梁纵筋均分布于环梁纵筋的上下两侧,各环梁纵筋与环梁箍筋绑扎形成钢筋笼。
[0019] 所述第一圆钢管及第二圆钢管与十字形结构之间有间隙。
[0020] 所述第二型钢腹板的侧面开设有若干第一通孔,第一梁纵筋穿过所述第一通孔,第一型钢腹板的侧面开设有若干第二通孔,第二梁纵筋穿过所述第二通孔。
[0021] 各第一梁纵筋平行分布;
[0022] 各第二梁纵筋平行分布;
[0023] 各节点区纵向钢筋平行分布;
[0024] 各环梁纵筋平行分布。
[0025] 本实用新型具有以下有益效果:
[0026] 本实用新型所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构中第一梁纵筋及第二梁纵筋分别穿过第二型钢腹板及第一型钢腹板,有效提高传递弯矩的效果,从而加强节点区的强度,提高节点抗震性能、安全性、整体性及承载力,圆钢管和十字型钢能够对圆钢管内混凝土提供有效的约束作用,同时圆钢管内的混凝土也能弥补型钢和空钢管以易屈曲失稳的缺点。另外,节点区约束环梁套接于核心型钢的外侧,且各第一梁纵筋及各第二梁纵筋分布于节点区约束环梁的上下两侧,保证节点的刚度,从而避免节点区横向断裂,承载力得到大幅的提升,并且设计简单,便于施工,节点区包裹于混凝土内,整体性能优升。
[0027] 进一步,还包括若干节点区纵向钢筋及若干节点区箍筋,使节点区箍筋及节点区纵向钢筋形成钢筋笼,有效弥补圆钢管断开产生的轴向刚度和强度的损失,优化了节点区的设计。
附图说明
[0028] 图1为本实用新型的结构示意图;
[0029] 图2为本实用新型的截面图。
[0030] 其中,I为节点区纵向钢筋、2为节点区箍筋、31为第一型钢翼缘、32为第二型钢翼缘、41为第一型钢腹板、42为第二型钢腹板、5为核心型钢、61为第二圆钢管、62为第一圆钢管、7为混凝土、81为第一梁纵筋、82为第二梁纵筋、9为第一梁箍筋、10为环梁纵筋、11为环梁箍筋、12为节点区约束环梁。
具体实施方式
[0031] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:
[0032] 参考图1及图2,本实用新型所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构包括核心型钢5、节点区约束环梁12、第一梁纵筋81、第二梁纵筋82、第一圆钢管62、第二圆钢管61及混凝土 7 ;所述核心型钢5包括第一型钢腹板41及第二型钢腹板42,第一型钢腹板41与第二型钢腹板42组成十字型钢,且第一型钢腹板41的两端均固定有第一型钢翼缘31,第二型钢腹板42的两端均固定有第二型钢翼缘32,各第一梁纵筋81穿过第二型钢腹板42的侧面,且各第一梁纵筋81分布于第一型钢翼缘31的两侧,各第二梁纵筋82穿过第一型钢腹板41的侧面,且各第二梁纵筋82分布于第二型钢翼缘32的两侧,第一梁纵筋81和第二梁纵筋82组成了一个十字形结构;节点区约束环梁12套接于核心型钢5的外侧,且各第一梁纵筋81及各第二梁纵筋82均分布于节点区约束环梁12的上下两侧;第一圆钢管62及第二圆钢管61套接于核心型钢5上,且第一圆钢管62及第二圆钢管61位于十字形结构的上下两侧;核心型钢5、第一梁纵筋81、第二梁纵筋82及节点区约束环梁12均包裹于混凝土 7内,第一圆钢管62及第二圆钢管61均套接于混凝土 7上。
[0033] 需要说明的是,所述各第一梁纵筋81与第一梁箍筋9绑扎形成钢筋笼;各第二梁纵筋82与第二梁箍筋绑扎形成钢筋笼。另外,本实用新型还包括若干节点区纵向钢筋1,各点节点区纵向钢筋I沿核心型钢5的周向均匀分布,各节点区纵向钢筋I的上下两端分别固定于第一圆钢管62内壁上及第二圆钢管61的内壁上,且各节点区纵向钢筋I包裹于混凝土 7内;各节点区纵向钢筋I与若干节点区箍筋2绑扎形成钢筋笼;节点区约束环梁12包括若干环梁纵筋10及若干环梁箍筋11,各环梁纵筋10套接于核心型钢5上,且各第一梁纵筋81及各第二梁纵筋82均分布于环梁纵筋10的上下两侧,各环梁纵筋10与环梁箍筋11绑扎形成钢筋笼;第一圆钢管62及第二圆钢管61与十字形结构之间有间隙;第二型钢腹板42的侧面开设有若干第一通孔,第一梁纵筋81穿过所述第一通孔,第一型钢腹板41的侧面开设有若干第二通孔,第二梁纵筋82穿过所述第二通孔;各第一梁纵筋81平行分布;各第二梁纵筋82平行分布;各节点区纵向钢筋I平行分布;各环梁纵筋10平行分布。
[0034] 本实用新型的实施过程为:
[0035] I)先按设计要求加工制作核心型钢5,并在核心型钢5的第一型钢腹板41及第二型钢腹板42上开通孔;2)吊装核心型钢5和第二圆钢管61 ;3)按设计绑扎节点区纵向钢筋I和节点区箍筋2,为了方便连接第一梁纵筋81及第二梁纵筋82,可以先绑扎下第二圆钢管61中的节点区箍筋2,并用构造措施将钢筋笼固定在第二圆钢管61中,然后绑扎节点区约束环梁12内的环梁纵筋10和环梁箍筋11 ;4)将第一梁纵筋81和第二梁纵筋82直接从核心型钢5上的第一通孔及第二通孔穿过,并绑扎第一梁箍筋9及第二梁箍筋;5)绑扎节点处和上部的节点区箍筋2 ;6)吊装第一圆钢管62 ;7)浇筑梁、柱和节点处混凝土 7,整体统一饶筑。

Claims (8)

1.一种圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,包括核心型钢(5)、节点区约束环梁(12)、第一梁纵筋(81)、第二梁纵筋(82)、第一圆钢管(62)、第二圆钢管(61)及混凝土(7); 所述核心型钢(5)包括第一型钢腹板(41)及第二型钢腹板(42),第一型钢腹板(41)与第二型钢腹板(42)组成十字型钢,且第一型钢腹板(41)的两端均固定有第一型钢翼缘(31),第二型钢腹板(42)的两端均固定有第二型钢翼缘(32),各第一梁纵筋(81)穿过第二型钢腹板(42)的侧面,且各第一梁纵筋(81)分布于第一型钢翼缘(31)的两侧,各第二梁纵筋(82)穿过第一型钢腹板(41)的侧面,且各第二梁纵筋(82)分布于第二型钢翼缘(32)的两侧,第一梁纵筋(81)和第二梁纵筋(82)组成了一个十字形结构; 节点区约束环梁(12)套接于核心型钢(5)的外侧,且各第一梁纵筋(81)及各第二梁纵筋(82)均分布于节点区约束环梁(12)的上下两侧; 第一圆钢管(62)及第二圆钢管(61)套接于核心型钢(5)上,且第一圆钢管(62)及第二圆钢管(61)位于十字形结构的上下两侧; 核心型钢(5)、第一梁纵筋(81)、第二梁纵筋(82)及节点区约束环梁(12)均包裹于混凝土(7)内,第一圆钢管(62)及第二圆钢管(61)均套接于混凝土(7)上。
2.根据权利要求1所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,还包括第一梁箍筋(9)及第二梁箍筋 所述各第一梁纵筋(81)与第一梁箍筋(9)绑扎形成钢筋笼; 所述各第二梁纵筋(82)与第二梁箍筋绑扎形成钢筋笼。
3.根据权利要求1所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,还包括若干节点区纵向钢筋(I),各点节点区纵向钢筋⑴沿核心型钢(5)的周向均匀分布,各节点区纵向钢筋(I)的上下两端分别固定于第一圆钢管(62)内壁上及第二圆钢管(61)的内壁上,且各节点区纵向钢筋⑴包裹于混凝土(7)内。
4.根据权利要求3所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,所述各节点区纵向钢筋(I)通过若干节点区箍筋(2)绑扎形成钢筋笼。
5.根据权利要求3所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,节点区约束环梁(12)包括若干环梁纵筋(10)及若干环梁箍筋(11),各环梁纵筋(10)套接于核心型钢(5)上,且各第一梁纵筋(81)及各第二梁纵筋(82)均分布于环梁纵筋(10)的上下两侧,各环梁纵筋(10)与环梁箍筋(11)绑扎形成钢筋笼。
6.根据权利要求1所述的所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,所述第一圆钢管(62)及第二圆钢管(61)与所述十字形结构之间有间隙。
7.根据权利要求1所述的所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于,所述第二型钢腹板(42)的侧面开设有若干第一通孔,第一梁纵筋(81)穿过所述第一通孔,第一型钢腹板(41)的侧面开设有若干第二通孔,第二梁纵筋(82)穿过所述第二通孔。
8.根据权利要求5所述的圆钢管约束型钢混凝土柱与钢筋混凝土梁节点结构,其特征在于, 各第一梁纵筋(81)平行分布; 各第二梁纵筋(82)平行分布;各节点区纵向钢筋(I)平行分布;各环梁纵筋(10)平行分布。
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