一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点.pdf

本发明公开了一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点，包括型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱，型钢混凝土组合梁简称组合梁，组合梁的钢骨为工字钢，组合梁与钢管混凝土柱的连接处增设承重销，承重销主要由腹板与翼缘组成，腹板竖向设置并沿组合梁的纵向延伸，翼缘分设于所述腹板的上下边沿上，翼缘为水平设置的长形板体且与所述腹板同向延伸使所述承重销的横截面呈“工”字形；承重销至少一端与组合梁中的工字钢相连，而另一端穿过钢管混凝土柱的钢管圆心后固定。本发明能够提高节点的抗剪及抗弯承载力、增加节点的强度和刚度，可有效改善节点的延性、增强结构的抗震能力，而且提高了建筑空间的利用性。

权利要求书

一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点
技术领域
本发明涉及一种建筑构件节点，特别是涉及一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点。
背景技术
在建筑领域中，节点核心区是建筑主体结构的重要组成部分。在地震等其它荷载力的作用下，框架结构一旦发生破坏，破坏部位大多是在节点区，因此，节点的“质量”是决定框架受力特点的关键因素。
型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱所形成的节点是整个主体结构的核心区，这是由建筑功能和结构要求所决定的，由于型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱节点的受力比较复杂，具体主要承受剪力、压力和弯矩的共同作用，通常需要在设计过程中考虑节点过早地出现剪切和压缩的脆性破坏的情况，以保证节点具有足够的强度和延性，目前很多项目多采用钢筋混凝土梁柱节点，但是，钢筋混凝土梁柱的梁截面较大，使得建筑空间净高减小，限制了建筑空间的利用性。
另外，对于钢筋混凝土梁、钢梁与钢管混凝土柱的节点而言，一般采用环梁、双梁形式的节点，但是，受建筑外立面和变形缝的限制，环梁、双梁形式的节点形式在该工程中也不再适用，所以，该节点形式并无可供借鉴的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、能够增加节点的强度和刚度、提高节点抗剪及抗弯承载力、有效改善节点的延性、增强抗震能力及可提高建筑空间利用性的型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点，可适用于中节点、边节点及角节点。
本发明的上述目的通过如下的技术方案来实现：一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点，包括型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱，所述型钢混凝土组合梁简称组合梁，所述组合梁的钢骨为工字钢，其特征在于：所述组合梁与钢管混凝土柱的连接处增设承重销，所述承重销主要由腹板与翼缘组成，所述腹板竖向设置并沿组合梁的纵向延伸，所述翼缘分设于所述腹板的上下边沿上，所述翼缘为水平设置的长形板体且与所述腹板同向延伸使所述承重销的横截面呈“工”字形；所述承重销至少一端与组合梁中的工字钢相连，而另一端穿过钢管混凝土柱的钢管圆心后固定。
本发明在组合梁和钢管混凝土柱的节点增设承重销，结构简单，组合梁的剪力由型钢腹板全部承担，弯矩由组合梁共同承担，组合梁与钢管的接触面只传递压力，不传递剪力和拉力，能够提高节点的抗剪及抗弯承载力、增加节点的强度和刚度、有效改善节点的延性、增强结构的抗震能力；另外，在提高强度的同时减小了构件的截面，即可推广使用型钢混凝土组合梁，大大提高了建筑空间的利用性。
作为本发明的一种实施方式，本发明适用于中节点，所述组合梁与钢管混凝土柱的连接处是中节点，所述组合梁由两对梁体组成且每对梁体呈对称分布，所述承重销采用一对且其中一个承重销穿过另一个承重销的腹板，所述承重销的各自一端分别与两对梁体中的工字钢相连，而另一端则分别贯穿钢管后与相对称的梁体中的工字钢相连。
作为本发明的另一种实施方式，本发明适用于角节点，所述组合梁与钢管混凝土柱的连接处是角节点，所述组合梁由两个呈垂直的单梁组成，所述承重销采用一对且其中一个承重销穿过另一个承重销的腹板，所述承重销的各自一端分别与两个单梁中的工字钢相连，而另一端则分别穿入钢管后与钢管的内壁相连。
作为本发明的又一种实施方式，本发明适用于边节点，所述组合梁与钢管混凝土柱的连接处是边节点，所述组合梁由一对呈对称分布的梁体和一与该梁体呈垂直的单梁组成，所述承重销采用一对且其中一个承重销穿过另一个承重销的腹板，一个承重销的一端与其中一个梁体中的工字钢相连，而另一端则贯穿钢管后与相对称的梁体中的工字钢相连；另一个承重销的一端与单梁中的工字钢相连，而另一端则穿入钢管后与钢管的内壁相连。
本发明在满足受力要求的前提下，可进一步降低成本，作为本发明的一种改进，所述承重销位于所述钢管内的部分为承重销内段，而位于所述钢管外的部分为承重销外段，所述承重销内段的翼缘根据计算需要逐渐收窄至其宽度至少与承重销内段的腹板厚度相同。
为了便于施工，作为本发明的进一步改进，本发明所述承重销内段的翼缘与承重销外段的翼缘独立设置，且二者相对应分别固定在所述钢管的内外壁上，所述设于呈对称分布的梁体之间的承重销为双头式承重销，所述双头式承重销内段的翼缘自其两端向中部收窄；所述设于单梁与钢管混凝土柱之间的承重销为单头式承重销，所述单头式承重销自其与单梁中工字钢的连接端向另一端收窄。
本发明还可以做以下改进，所述承重销的腹板自其与组合梁中工字钢的连接部位逐渐加厚成厚板体，即按照L₁：L₂=1：6减薄至与组合梁中工字钢腹板的厚度相同。本发明根据实际受力情况，通过计算确定承重销的腹板是否需要加厚。
本发明所述组合梁中设有钢筋，所述钢筋包括纵筋和箍筋，所述纵筋分面筋和底筋，所述箍筋紧箍纵筋，所述纵筋穿过设于钢管管壁上的纵筋开孔伸入钢管内并锚固在混凝土中。
本发明所述的纵筋开孔与纵筋之间的间隙、钢管上承重销穿过的通孔与承重销之间的间隙均需要焊接密实。焊接形式优选采用对接焊缝封固，以达到与母材等同的强度。
作为本发明的一种改进，位于所述承重销腹板下边沿上的翼缘是下翼缘，所述承重销外段的下翼缘与所述钢管的外壁之间根据需要增设有加劲板。加劲板的设置具体根据受力情况确定，加劲板可进一步提高节点的承载力。
本发明还可以有以下实施方式：
所述承重销的腹板与组合梁中工字钢的腹板通过高强螺栓连接，该连接处位于距所述钢管大于等于1倍梁高的位置；所述承重销的翼缘与组合梁中工字钢的翼缘对应焊接。
所述纵筋开孔的设置位置与组合梁中面筋、底筋相对应而形成多组穿筋孔，每组穿筋孔沿钢管的圆周分布且位于同一弧段上，分别位于每组穿筋孔两端的纵筋开孔所对应的圆心角小于或者等于60°，每组穿筋孔的各纵筋开孔的孔径之和小于或者等于钢管横截面圆形周长的20%，所述纵筋开孔的孔径为D：1.2d≤D≤2d，其中，d是纵筋的直径。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明在组合梁和钢管混凝土柱的节点增设承重销，组合梁的剪力由型钢腹板全部承担，弯矩由组合梁共同承担，组合梁与钢管的接触面只传递压力，不传递剪力和拉力，能够提高节点的抗剪及抗弯承载力，钢筋、型钢、钢管与混凝土整体共同受力，增加了节点的强度和刚度。
⑵本发明有效改善了节点的延性，增强了结构的抗震能力，实现了“强节点柔构件”的设计原则。
⑶本发明在提高强度的同时减小了构件的截面，即可将型钢混凝土组合梁广泛推广使用，大大提高了建筑空间的利用性。
⑷本发明在承重销外段与钢管之间增设加劲板，能够进一步提高节点的承载力。
⑸本发明结构简单、施工方便，可适用于中节点、边节点及角节点的各种不同节点形式，因此适用范围较广，可为其它类似工程提供参考。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明实施例1的俯视示意图（适用于边节点）；
图2是实施例1的侧视示意图；
图3是图1中A局部放大示意图；
图4是承重销与钢管连接示意图；
图5是本发明实施例2的俯视示意图（适用于角节点）；
图6是本发明实施例3的俯视示意图（适用于中节点）。
具体实施方式
实施例1
如图1～4所示，是本发明一种型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱连接节点，包括型钢混凝土组合梁与钢管混凝土柱2，型钢混凝土组合梁简称组合梁，组合梁由钢骨、钢筋及混凝土组成，组合梁的钢骨为工字钢11，钢管混凝土柱2的钢管21与混凝土共同组成钢管混凝土柱2，钢管混凝土柱2中混凝土宜采用微膨胀混凝土、高性能混凝土，混凝土强度等级不应低于C30。在组合梁与钢管混凝土柱2的连接处增设承重销，承重销主要由腹板31与翼缘32组成，腹板31竖向设置并沿组合梁的纵向延伸，翼缘32分设于腹板31的上下边沿上，翼缘32为水平设置的长形板体且与腹板31同向延伸使承重销的横截面呈“工”字形；承重销至少一端与组合梁中的工字钢11相连，而另一端穿过钢管混凝土柱的钢管21圆心后固定。
本实施例适用于边节点，组合梁与钢管混凝土柱2的连接处是边节点，组合梁由一对呈对称分布的梁体12和一与该梁体12呈垂直的单梁13组成，承重销采用一对且其中一个承重销33穿过另一个承重销34的腹板，一个承重销34的一端与其中一个梁体12中的工字钢11相连，而另一端则贯穿钢管21后与相对称的梁体12中的工字钢11相连；另一个承重销33的一端与单梁13中的工字钢11相连，而另一端则穿入钢管21后与钢管21的内壁相连。承重销与组合梁中的工字钢相连具体是承重销的腹板与组合梁中工字钢的腹板通过螺栓连接，为便于施工，该连接处位于距钢管大于等于1倍梁高的位置，再绑扎钢筋与箍筋，钢筋绑扎完成后浇注混凝土。螺栓采用高强螺栓7；承重销与钢管相连具体是承重销的翼缘与组合梁中工字钢的翼缘对应焊接，焊接形式采用焊缝焊接。
梁体、单梁中设有钢筋，钢筋包括纵筋4和箍筋，纵筋的配筋率不宜小于0.30%。纵筋分面筋和底筋，箍筋紧箍纵筋，纵筋穿过设于钢管21管壁上的纵筋开孔伸入钢管21内并锚固在混凝土中。纵筋开孔的孔径为D：1.2d≤D≤2d，其中，d是纵筋的直径。纵筋开孔的设置位置与组合梁中面筋、底筋相对应而形成多组穿筋孔，每组穿筋孔沿钢管的圆周分布且位于同一弧段上，分别位于每组穿筋孔两端的纵筋开孔所对应的圆心角小于或者等于60°，每组穿筋孔的各纵筋开孔的孔径之和小于或者等于钢管横截面圆形周长的20%。另外，纵筋开孔与纵筋之间的间隙、钢管上承重销穿过的通孔与承重销之间的间隙均需要焊接密实。焊接形式采用对接焊缝封固，以达到与母材等同的强度。
梁体、单梁中工字钢的混凝土保护层厚度不宜小于100mm，纵筋的净间距及纵筋与工字钢的最小净距不应小于30mm，且不小于粗骨料最大粒径的1.5倍及纵筋直径的1.5倍。工字钢腹板高度不小于450mm时，需要在梁侧面配置纵向构造腰筋10。
承重销位于钢管21内的部分为承重销内段，而位于钢管21外的部分为承重销外段，承重销外段的翼缘与组合梁中工字钢11的翼缘14等宽，承重销内段的翼缘逐渐收窄为长条状，翼缘的收窄部是39，在本实施例中，翼缘收窄后的宽度等同于承重销内段腹板31的厚度，承重销内段的翼缘50与承重销外段的翼缘60独立设置，且二者相对应分别固定在钢管21的内外壁上，设于呈对称分布的梁体12之间的承重销34为双头式承重销，双头式承重销内段的翼缘自其两端向中部收窄；设于单梁13与钢管混凝土柱2之间的承重销33为单头式承重销，单头式承重销自其与单梁13中工字钢11的连接端向另一端收窄，参见图4。
承重销33、34的腹板自其与组合梁中工字钢11的连接部位逐渐加厚成厚板体，即按照L₁：L₂=1：6减薄至与组合梁中工字钢腹板20的厚度相同，参见图3。可根据实际受力情况，通过计算确定承重销的腹板是否需要加厚。
位于承重销33、34腹板下边沿上的翼缘是下翼缘，承重销外段的下翼缘5与钢管21的外壁之间增设有加劲板6。加劲板的设置具体根据受力情况确定，加劲板可进一步提高节点的承载力。
钢管、工字钢及承重销的材质可采用Q235钢材、Q345钢材、Q390钢材或Q420钢材的一种。
实施例2
如图5所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：组合梁与钢管混凝土柱的连接处是角节点，组合梁由两个呈垂直的单梁15组成，承重销采用一对且其中一个承重销35穿过另一个承重销36的腹板，承重销35、36的各自一端分别与两个单梁15中的工字钢11相连，而另一端则分别穿入钢管21后与钢管21的内壁相连。
实施例3
如图6所示，本实施例与实施例1的区别之处在于：组合梁与钢管混凝土柱的连接处是中节点，组合梁由两对梁体16组成且每对梁体呈对称分布，两对梁体16互相垂直，承重销采用一对且其中一个承重销37穿过另一个承重销38的腹板，承重销37、38的各自一端分别与两对梁体16中的工字钢11相连，而另一端则分别贯穿钢管21后与相对称的梁体16中的工字钢11相连。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还具有多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。