CN108316478A - 一种新型钢管混凝土节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型钢管混凝土节点，该结构包括钢管混凝土柱、工字梁、端板以及角钢；其中端板焊接在工字梁端部并固定在钢管混凝土柱的外周表面上，角钢为直角角钢，设置在钢管混凝土柱的四角处且其上的两直角边对应包覆在两相邻端板的外侧，锚栓由外至内依次穿过角钢、端板及钢管混凝土柱并将三者紧固在一起。该结构通过增加角钢提高了连接区域的承载力及延性，改善了节点的受力性能，能够有效保障结构***的安全性和整体性。
Description
技术领域
本发明属于结构工程领域，具体涉及了一种新型钢管混凝土节点。
背景技术
由于钢管混凝土柱具有承载力高、延性好和施工方便等显著特点，已被广泛应用于大跨结构、高层建筑等工程实践中。但是以往的钢管混凝土柱节点多是通过锚栓直接连接，存在连接不可靠，施工不方便等问题，它们制约着钢管混凝土节点在工程中的广泛应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型的钢管混凝土节点，改善节点的受力性能，提高其连接可靠性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型钢管混凝土节点，包括钢管混凝土柱，还包括工字梁、端板以及角钢；所述端板焊接在工字梁端部并固定在钢管混凝土柱的外周表面上，所述角钢为直角角钢，设置在钢管混凝土柱的角部处且其上的两直角边对应包覆在端板的外侧，锚栓由外至内依次穿过角钢、端板及钢管混凝土柱并将三者紧固在一起。
进一步，截面呈矩形的钢管混凝土柱的四个面上均固定有端板及工字梁，设置在钢管混凝土柱四角处的角钢两边对应包覆在两相邻端板的外侧。
进一步，还包括设置在钢管混凝土柱与工字梁翼缘间的角钢Ⅱ，所述角钢Ⅱ为两个直角角钢相接而成的W式结构，其两外侧边通过锚栓对应连接在钢管混凝土柱及各工字梁翼缘上。
进一步，设置在钢管混凝土柱四周的各工字梁处于同一高度面。
进一步，所述角钢为不锈钢或耐火钢材质。
进一步，所述锚栓为高强不锈钢锚栓。
本发明的有益效果在于：
(1)该节点中的角钢将端板包覆在内，对端板起到了约束作用，锚栓依次穿过角钢与端板，外侧的角钢提高了锚栓对端板紧固效果，使得角钢、端板及钢管混凝土柱三者间连接更可靠，从而使得结构整体的连接性能更好，具有更好的承载力及延性。
(2)直接包覆在端板外的角钢可使工字梁腹板两侧的锚栓受力方向不同，从而达到分担作用在节点上的弯矩、剪力和轴力的效果，在保证锚栓刚度、强度的前提下，通过预设工字梁与端板间的焊缝强度，即可使该节点在工作过程中处于可控状态。
(3)角钢Ⅱ设置在钢管混凝土柱与工字梁翼缘间，即在原有工字梁翼缘与端板间焊接的基础上又增加了塑性铰，当工字梁上方受压时，角钢Ⅱ可把焊缝处的非延性破坏转变成延性破坏。
(4)该钢管混凝土节点中，工字梁与端板间焊接，工字梁与钢管混凝土柱有角钢Ⅱ连接，端板与钢管混凝土柱间有角钢连接，整个结构为组合连接，使得节点整体同时具备两种破坏机理。角钢、角钢Ⅱ及锚栓增强了连接区域的延性和鲁棒性，使得节点端板即使发生破坏也拥有足够的延性转换受力机理形成二次防护，即角钢Ⅱ在工字梁端头形成塑性铰，大大提高了工字梁的协同变形能力，形成悬链性效应保证结构不会发生连续性倒塌；即保障了连接节点在端板焊缝区域发生破坏后，连接节点仍以铰接的形式继续工作。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的正向示意图；
图3为图1的横向截面示意图；
图4为加设角钢Ⅱ的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1-3所示，本实施例中的钢管混凝土节点，包括钢管混凝土柱1，还包括工字梁2、端板3以及角钢4；所述端板3焊接在工字梁2端部并固定在钢管混凝土柱1的外周表面上，所述角钢4为直角角钢，设置在钢管混凝土柱1的角部处且其上的两直角边对应包覆在端板3的外侧，锚栓5由外至内依次穿过角钢4、端板3及钢管混凝土柱1并将三者紧固在一起。在该结构中，角钢4将端板3包覆在内，对端板3起到了约束作用，而锚栓5先穿过角钢4、再穿过端板3的设置，又提高了锚栓5对端板3紧固效果，使得角钢4、端板3及钢管混凝土柱1三者间连接更可靠，从而使得结构整体的连接性能更好，具有更好的承载力及延性。
本实施例中，截面呈矩形的钢管混凝土柱1的四个面上均固定有端板3及工字梁2，各工字梁处于同一高度面。设置在钢管混凝土柱1四角处的角钢4两边对应包覆在两相邻端板3的外侧，即角钢4的每一边包覆在位于工字梁腹板侧面处的端板外，各端板由两组角钢对应包覆。该结构中，角钢各边直接包覆在位于工字梁两翼缘21之间的端板上，此处角钢的设置，可使工字梁腹板22两侧的锚栓5受力方向不同，从而达到分担作用在节点上的弯矩、剪力和轴力的效果，在保证锚栓刚度、强度的前提下，通过预设工字梁与端板间的焊缝强度，即可使该节点在工作过程中处于可控状态。
如图4所示，本实施例中，还包括设置在钢管混凝土柱1与工字梁翼缘21间的角钢Ⅱ6，所述角钢Ⅱ6为两个直角角钢相接而成的W式结构，其上位于外侧的两边通过锚栓5对应连接在钢管混凝土柱1及各工字梁翼缘21上，而处于中间位置的角部弯折结构则用于让位端板。具体的，此处角钢Ⅱ6的设置，在原有焊接(工字梁翼缘与端板间的焊接)的基础上又增加了塑性铰(工字梁翼缘与钢管混凝土柱1间的角钢连接)，当工字梁上方受压时，角钢Ⅱ6的设置可把焊缝处的非延性破坏转变成延性破坏。
该钢管混凝土节点中，工字梁2与端板3间焊接，工字梁2与钢管混凝土柱1有角钢Ⅱ6连接，端板3与钢管混凝土柱1间有角钢4连接，其中，角钢Ⅱ6的为工字梁2与钢管混凝土柱1间的二次连接，整个结构包括刚性连接和柔性连接两种连接类型，为组合连接，同时具备两种破坏机理。
角钢4、角钢Ⅱ6及锚栓5增强了连接区域的延性和鲁棒性，使得节点端板即使发生破坏也拥有足够的延性转换受力机理形成二次防护，即角钢Ⅱ6在工字梁端头形成塑性铰，大大提高了工字梁的协同变形能力，形成悬链性效应保证结构不会发生连续性倒塌；即保障了连接节点在端板焊缝区域发生破坏后，连接节点仍以铰接的形式继续工作。
此处的角钢4可以采用普通钢，高强合金钢，不锈钢或耐火钢材质；锚栓材料可选用高强不锈钢、高强合金钢或是高强耐火钢，当然，也可为普通高强度锚栓，其结构可以为直剪锚栓或是盲锚螺栓。此处通过合理选择角钢与锚栓材质，可对应增强此连接处的变形能力和耐火能力，从而进一步改善节点的受力性能。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种新型钢管混凝土节点，包括钢管混凝土柱，其特征在于：还包括工字梁、端板以及角钢；所述端板焊接在工字梁端部并固定在钢管混凝土柱的外周表面上，所述角钢为直角角钢，设置在钢管混凝土柱的角部处且其上的两直角边对应包覆在端板的外侧，锚栓由外至内依次穿过角钢、端板及钢管混凝土柱并将三者紧固在一起。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土节点，其特征在于：截面呈矩形的钢管混凝土柱的四个面上均固定有端板及工字梁，设置在钢管混凝土柱四角处的角钢两边对应包覆在两相邻端板的外侧。
3.根据权利要求2所述的钢管混凝土节点，其特征在于：还包括设置在钢管混凝土柱与工字梁翼缘间的角钢Ⅱ，所述角钢Ⅱ为两个直角角钢相接而成的W式结构，其两外侧边通过锚栓对应连接在钢管混凝土柱及各工字梁翼缘上。
4.根据权利要求2所述的钢管混凝土节点，其特征在于：设置在钢管混凝土柱四周的各工字梁处于同一高度面。
5.根据权利要求3或4所述的钢管混凝土节点，其特征在于：所述角钢为不锈钢或耐火钢材质。
6.根据权利要求3所述的钢管混凝土节点，其特征在于：所述锚栓为高强不锈钢锚栓。
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