CN105507426A - 半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点 - Google Patents

半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点 Download PDF

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Abstract

本发明半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，涉及一种复式钢管混凝土柱与钢梁的节点连接形式，属于建筑工程和桥梁工程技术领域。该节点由复式钢管混凝土柱、钢梁以及传力构件组成。所述的复式钢管混凝土柱由内钢管、外钢管及灌注的混凝土组成；所述的钢梁由上下翼缘和腹板组成；所述的传力构件由钢牛腿和斜向腋板组成；所述的钢牛腿由上下翼缘和腹板组成。钢牛腿一端穿过外钢管焊接在内钢管壁上，另一端与钢梁栓焊连接；同时，在钢梁和复式钢管混凝土柱之间焊有斜向腋板。本发明的节点构造简单，施工方便，结合了半穿心牛腿和加腋型节点的形式，具备刚度和强度高，抗震性能好，传力路径明确等优点，能够实现复式钢管混凝土柱与钢梁之间力的有效传递。

Description

半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点
技术领域
本发明属于建筑结构工程技术和桥梁工程技术领域，特别涉及一种半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点设计。
背景技术
复式钢管混凝土柱是在普通钢管混凝土柱基础上发展起来的一种新型组合柱，它不但可以在减小相对截面面积的同时，能达到更好约束核心混凝土、提高柱承载力、延性以及耐火性能的目的，而且可以安全可靠地采用高强混凝土，而不用考虑轴压比限值的影响。因此复式钢管混凝土结构具备足够的抗震防倒塌安全储备，可以应用于高抗震设防区的工程结构中。节点作为结构设计中关键环节，一直是工程人员的一项不可忽视的工作，然而目前关于复式钢管混凝土柱的节点研究尚处于起步阶段，适合复式钢管混凝土结构的节点形式，特别是钢梁与复式钢管混凝土柱的节点还比较少，因此有必要研究合理的梁柱节点形式，以便推广复式钢管混凝土结构这一优越的结构形式在工程实践中的应用。本发明的钢梁节点连接方式符合现代钢结构设计要求，综合考虑了复式钢管混凝土自身外形特点，具有构造简单，施工方便等优点，可为复式钢管混凝土结构的工程应用奠定基础。
发明内容
本发明针对现有工程技术存在的不足，在考虑复式钢管混凝土自身外形特点的基础上，提供一种新型的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点设计方案。
本发明半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。所述的复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，所述的钢梁4包括上下翼缘和腹板，所述的传力构件由钢牛腿5和斜向腋板6组成，所述的钢牛腿5由上下翼缘和腹板组成。其特征在于：钢牛腿5一端伸入外钢管1内部至内钢管2处，与内钢管2壁焊接，并埋于混凝土3中；另一端伸出外钢管1与钢梁4连接。其中，钢牛腿5与外钢管1交汇处进行焊接补强，钢梁4上下翼缘与钢牛腿5上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板则通过竖向连接板7采用高强螺栓8栓焊连接；同时，在钢梁4上下翼缘处与复式钢管混凝土柱外钢管1之间焊有斜向腋板6。
所述的复式钢管混凝土柱类型为复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱，内钢管与外钢管的截面组合形式为：内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形。所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土。所述的内钢管与外钢管均采用圆钢管外径或方钢管边长或矩形钢管短边边长和钢管壁厚之比大于20的薄壁钢管。所述的钢构件的钢材可采用普通强度钢材或屈服强度在460Mpa以上的高强钢材。所述的钢牛腿为翼缘等宽或不等宽工字型钢，在对接处与所述钢梁具有相同的截面尺寸，同时在位于内外钢管之间的钢牛腿上下翼缘上可开圆形或椭圆形透气孔。所述的斜向腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间。为增强斜向腋板的稳定性，在其侧面面向梁柱交界处可焊接不同高度的垂直肋板。
有益效果：
1、本发明半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，半穿心钢牛腿可将钢梁端部受到的弯矩和剪力有效传递到节点核心区，同时斜向腋板的存在可协助钢牛腿传递钢梁翼缘拉压力，达到延缓钢牛腿发生屈曲的目的。因此该新型节点，半穿心钢牛腿和斜向腋板可有效传递钢梁端部的剪力和弯矩，提高节点域的刚度和强度，能够满足节点承载力高和延性好的要求，符合结构抗震设计原则。
2、本发明半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其内外钢管间钢牛腿可根据需要在其上下翼缘开圆形或椭圆形透气孔，有利于管内混凝土的浇筑及密实。
3、本发明半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，钢牛腿与钢梁等高，为暗牛腿。斜向腋板为矩形钢板，可选择垂直加肋和不加肋两种形式。因此该新型节点具有外形简单美观、传力性能好、便于施工等优点，可以广泛地应用到高层、超高层组合结构以及钢混组合桥梁结构中。
图1为本发明的复式钢管混凝土柱截面图；
图2为半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点平面示意图；
图3为图2中节点的I-I剖面示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行详细说明。
本发明由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，如图1所示为内圆外方的实复式钢管混凝土柱截面。
如图2、图3所示，复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3；钢梁4包括上下翼缘和腹板；传力构件由钢牛腿5和斜向腋板6组成；钢牛腿5由上下翼缘与腹板组成。具体实施如下：在混凝土3灌注之前，首先在外钢管1壁上根据钢牛腿5外形开槽口，将钢牛腿5一端沿槽口伸入外钢管1内与内钢管2壁焊接，另一端伸出外钢管1至钢梁4处。其中，钢牛腿5与外钢管1壁交汇处进行焊接补强，钢梁4上下翼缘与钢牛腿5上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板通过竖向连接板7采用高强螺栓8栓焊连接。其次，在钢梁4上下翼缘处与外钢管1之间焊有斜向腋板6；最后，浇灌节点处混凝土3，形成半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点。
本发明涉及的钢管混凝土柱可采用钢管的截面组合形式为内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形的复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱；混凝土可采用普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土；内钢管与外钢管均采用薄壁钢管；钢构件的钢材可采用普通强度钢材或高强度钢材；钢牛腿外形为翼缘等宽或不等宽工字型钢，且在对接位置处与钢梁的截面尺寸相同，同时可在位于外钢管与内钢管之间的钢牛腿上下翼缘上开圆形或椭圆形透气孔，以保证混凝土浇灌均匀密实；斜向加腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间，为增强其稳定性，在其侧面面向梁柱交界处侧面可焊接不同高度的垂直肋板。

Claims (7)

1.半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成，所述的复式钢管混凝土柱包括外钢管(1)、内钢管(2)及内部灌注的混凝土(3)，所述的钢梁(4)包括上下翼缘和腹板，所述的传力构件由钢牛腿(5)和斜向腋板(6)组成；所述的钢牛腿(5)由上下翼缘和腹板组成。其特征在于：钢牛腿(5)一端穿过外钢管(1)焊接在内钢管(2)壁上，另一端伸出外钢管(1)与钢梁(4)连接。其中，钢牛腿(5)上下翼缘与钢梁(4)上下翼缘采用对接焊缝连接，二者腹板则通过竖向连接板(7)采用高强螺栓(8)栓焊连接，在钢牛腿(5)与外钢管(1)壁交汇处进行焊缝补强；同时，在钢梁(4)和复式钢管混凝土柱外钢管(1)之间焊有斜向腋板(6)。
2.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的复式钢管混凝土柱类型为复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱，内钢管与外钢管的截面组合形式为：内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形。
3.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土。
4.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的内钢管与外钢管均采用圆钢管外径或方钢管边长或矩形钢管短边边长和钢管壁厚之比大于20的薄壁钢管。
5.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的钢构件的钢材可采用普通强度钢材或屈服强度在460Mpa以上的高强钢材。
6.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的钢牛腿为翼缘等宽或不等宽工字型钢，在对接处与所述钢梁具有相同的截面尺寸；在位于外钢管与内钢管之间的钢牛腿上下翼缘上可开圆形或椭圆形透气孔。
7.如权利要求1所述的半穿心牛腿加腋型复式钢管混凝土柱-钢梁节点，其特征在于：所述的斜向腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间；为增强斜向腋板的稳定性，在其侧面面向梁柱交界处可焊接不同高度的垂直肋板。
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