CN208792508U - 一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，包括方钢管约束钢骨混凝土柱，环绕布置在方钢管约束钢骨混凝土柱外部的钢筋混凝土环梁，及横穿钢筋混凝土环梁及方钢管约束钢骨混凝土柱的钢梁，所述方钢管约束钢骨混凝土柱包括上、下钢管，竖直布置上、下钢管内的柱内钢骨，布置在上、下钢管内的柱内纵筋和柱内箍筋，及安装在上钢管下边缘和下钢管上边缘的外钢管加强环；所述上、下钢管的内部灌注有柱内混凝土；所述钢筋混凝土环梁的内部设有环梁内环向纵筋和环梁内箍筋，并灌注有环梁混凝土。本实用新型能有效传递来自柱端和梁端的剪力和弯矩，传力明确，梁长范围内的刚度保持不变，抗震性能好，整体性好，施工方便，构造简单。

Description

一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构

技术领域

本实用新型涉及一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，属于建筑结构工程技术领域。

背景技术

钢-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。钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接时，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，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。

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-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。

目前，对钢管约束型钢混凝土的研究主要集中于柱的轴压性能研究，对钢管约束钢骨混凝土中钢梁节点的抗震性能研究尚未深入系统开展。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。由于钢管约束钢骨混凝土柱的钢管在节点区断开，节点区被削弱，因此要推广钢管约束钢管混凝土柱这种受力性能良好的新型组合构件，必须研究设计与之相适应的节点。

现有的建筑结构节点的领域，钢管混凝土的钢梁节点问题在于，钢管混凝土柱在节点处钢管上下贯通，钢管在承受轴压力的情况屈服，无法发挥钢管对混凝土的环向约束作用。型钢混凝土柱的钢梁节点的问题在于，型钢混凝土柱由于无外钢管，因此其抗震性能及延性与钢管混凝土柱无法相提并论，往往不能满足抗震设计中“强柱、弱梁、节点更强”的要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其采用混凝土环梁的形式对节点区进行加强，使得节点承载力高、延性好，构造简单，施工方便，满足“强节点、弱构件”的抗震设计要求，适合用于有抗震要求的工程建设领域。

一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，包括方钢管约束钢骨混凝土柱，环绕布置在方钢管约束钢骨混凝土柱外部的钢筋混凝土环梁，以及横穿钢筋混凝土环梁及方钢管约束钢骨混凝土柱的钢梁，所述方钢管约束钢骨混凝土柱包括上下布置的上钢管和下钢管，竖直布置上钢管和下钢管内的柱内钢骨，布置在上钢管和下钢管内的柱内纵筋和柱内箍筋，以及安装在上钢管下边缘和下钢管上边缘的外钢管加强环；所述上钢管和下钢管的内部灌注有柱内混凝土；所述柱内钢骨上节点区以外的部分焊接有抗剪栓钉；所述钢筋混凝土环梁的内部设有环梁内环向纵筋和环梁内箍筋，并灌注有环梁混凝土；所述环梁混凝土与柱内混凝土在节点区浇筑为整体；钢梁的上翼缘、下翼缘与腹板深入环梁混凝土、柱内混凝土与柱内钢骨相连；所述柱内钢骨与钢梁上翼缘、下翼缘等高的位置设置两道水平肋板；钢梁的腹板上开设有供柱内箍筋穿过的通孔。

优选地，所述柱内钢骨为方钢骨、圆钢骨或H型钢骨。

优选地，所述钢梁的上翼缘及下翼缘布置在钢筋混凝土环梁内环向纵筋之间。

优选地，所述柱内纵筋沿上钢管和下钢管的四角处布置以避开钢梁上翼缘、下翼缘，并与柱内箍筋绑扎成钢筋笼。

优选地，所述环梁内环向纵筋与环梁内箍筋绑扎成钢筋笼。

优选地，所述柱内混凝土和环梁混凝土均为自密实混凝土。

本实用新型

具备如下优点：

1.钢梁的上、下翼缘及腹板深入节点区与柱内钢骨相连，改善了节点传递梁内弯矩、剪力的能力，梁长范围内的刚度保持不变，传力明确、性能可靠，增加节点刚度且便于施工；

2.上、下钢管节点区断开，不承受纵向荷载，只对核心混凝土起约束作用，因此可以加大钢管径厚比，以节省材料；

3.上、下钢管之间采用混凝土环梁约束，有效地提高了节点刚度和承载力，使得梁端破坏时，塑性铰外移，满足“强节点、弱构件”的设计准则；

4.上、下钢管、内钢骨、钢梁等均可采用现行规范下的标准构件，可由工厂一次加工成型，减少了工地现场的焊接工作量，施工方便，可适用于大规模生产需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的截面图。

附图标记说明：

1-上钢管，2-下钢管，3-柱内钢骨，4-柱内纵筋，5-柱内箍筋，6-柱内混凝土，7-水平肋板，8-抗剪栓钉，9-外钢管加强环，10-环梁内环向纵筋，11-环梁箍筋，12-环梁混凝土，13-上翼缘，14-下翼缘，15-腹板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，包括方钢管约束钢骨混凝土柱，环绕布置在方钢管约束钢骨混凝土柱外部的钢筋混凝土环梁，以及横穿钢筋混凝土环梁及方钢管约束钢骨混凝土柱的钢梁，所述方钢管约束钢骨混凝土柱包括上下布置的上钢管1和下钢管2，竖直布置上钢管1和下钢管2内的柱内钢骨3，布置在上钢管1和下钢管2内的柱内纵筋 4和柱内箍筋5，以及安装在上钢管1下边缘和下钢管2上边缘的外钢管加强环9；所述上钢管1和下钢管2的内部灌注有柱内混凝土6；所述柱内钢骨3 上节点区以外的部分焊接有抗剪栓钉8；所述钢筋混凝土环梁的内部设有环梁内环向纵筋10和环梁内箍筋11，并灌注有环梁混凝土12；钢梁的上翼缘13、下翼缘14与腹板15深入环梁混凝土12、柱内混凝土6与柱内钢骨3相连；所述柱内钢骨3与钢梁上翼缘13、下翼缘14等高的位置设置两道水平肋板7；钢梁的腹板15上开设有供柱内箍筋5穿过的通孔；环梁混凝土12与柱内混凝土6在节点区浇筑为整体。

优选地，所述柱内钢骨3为方钢骨、圆钢骨或H型钢骨。

优选地，所述钢梁的上翼缘13及下翼缘14布置在钢筋混凝土环梁内环向纵筋10之间。

优选地，所述柱内纵筋4沿上钢管1和下钢管2的四角处布置以避开钢梁上翼缘13、下翼缘14，并与柱内箍筋5绑扎成钢筋笼。

优选地，所述环梁内环向纵筋10与环梁内箍筋11绑扎成钢筋笼。

优选地，所述柱内混凝土6和环梁混凝土12最好是自密实混凝土，在保证振捣措施的前提下也可以是普通混凝土。

实施过程如下：

1)先按设计要求加工制作上钢管1、下钢管2、柱内钢骨3、水平肋板7，钢梁的上翼缘13、下翼缘14、腹板15，并在腹板15上预留箍筋穿过孔，将柱内钢骨3与下钢管2分别与一刚性垫板点焊，以保证钢骨与钢管形心重合，同时在柱内钢骨3与钢梁的上、下翼缘等高位置焊接两块水平肋板7；

2)采用起重设备吊装已经焊接完成的钢结构，放置于脚手架中；

3)加工混凝土环梁钢筋，将环梁内环向纵筋10与环梁内箍筋11绑扎形成钢筋笼，然后将钢梁放置于环梁环向纵筋之间指定位置；加工柱内钢筋，将柱内纵筋4与柱内箍筋5绑扎形成钢筋笼，并与之前的环梁钢筋笼及钢梁形成整体；

4)然后吊装柱钢筋笼、环梁钢筋笼及钢梁到指定位置，将钢梁上翼缘13、下翼缘14、腹板15与柱内钢骨采用全熔透焊缝焊接；

5)吊装上钢管1并固定，然后共同浇筑混凝土。

本实用新型利用现有钢管混凝土柱与钢梁连接节点及型钢混凝土柱与钢梁连接节点的技术特点，提供了一种新型的方钢管约束钢骨混凝土柱-钢梁节点，能有效传递来自柱端和梁端剪力和弯矩，传力明确，梁长范围内的刚度保持不变，抗震性能优良，整体性好，施工方便，构造简单。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，包括方钢管约束钢骨混凝土柱，环绕布置在方钢管约束钢骨混凝土柱外部的钢筋混凝土环梁，以及横穿钢筋混凝土环梁及方钢管约束钢骨混凝土柱的钢梁，

所述方钢管约束钢骨混凝土柱包括上下布置的上钢管(1)和下钢管(2)，竖直布置上钢管(1)和下钢管(2)内的柱内钢骨(3)，布置在上钢管(1)和下钢管(2)内的柱内纵筋(4)和柱内箍筋(5)，以及安装在上钢管(1)下边缘和下钢管(2)上边缘的外钢管加强环(9)；所述上钢管(1)和下钢管(2)的内部灌注有柱内混凝土(6)；所述柱内钢骨(3)上节点区以外的部分焊接有抗剪栓钉(8)；

所述钢筋混凝土环梁的内部设有环梁内环向纵筋(10)和环梁内箍筋(11)，并灌注有环梁混凝土(12)；所述环梁混凝土(12)与柱内混凝土(6)在节点区浇筑为整体；

钢梁的上翼缘(13)、下翼缘(14)与腹板(15)深入环梁混凝土(12)、柱内混凝土(6)与柱内钢骨(3)相连；所述柱内钢骨(3)与钢梁上翼缘(13)、下翼缘(14)等高的位置设置两道水平肋板(7)；钢梁的腹板(15)上开设有供柱内箍筋(5)穿过的通孔。

2.如权利要求1所述的一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，所述柱内钢骨(3)为方钢骨、圆钢骨或H型钢骨。

3.如权利要求1所述的一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，所述钢梁的上翼缘(13)及下翼缘(14)布置在钢筋混凝土环梁内环向纵筋(10)之间。

4.如权利要求1所述的一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，所述柱内纵筋(4)沿上钢管(1)和下钢管(2)的四角处布置以避开钢梁上翼缘(13)、下翼缘(14)，并与柱内箍筋(5)绑扎成钢筋笼。

5.如权利要求1所述的一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，所述环梁内环向纵筋(10)与环梁内箍筋(11)绑扎成钢筋笼。

6.如权利要求1所述的一种方钢管约束钢骨混凝土柱及钢梁的节点结构，其特征在于，所述柱内混凝土(6)和环梁混凝土(12)均为自密实混凝土。