[發明專利]矩形鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節點

有效

• 申請號: 201210073686.8
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102561530A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 陳志華;秦穎;王小盾
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明屬于建筑結構工程技術領域，特別涉及一種矩形鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點。

背景技術

鋼管混凝土結構是在鋼管中填充混凝土構成，鋼管的存在能夠防止混凝土過早開裂，混凝土的存在能夠防止鋼管的過早屈曲，二者共同工作能充分發揮鋼材受拉性能高和混凝土受壓性能好的優點，因此具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、經濟效益顯著和施工環保等許多優點。

矩形鋼管混凝土結構具有抗彎剛度大、節點連接方便的優點。而矩形鋼管混凝土柱與鋼梁形成的框架結構體系，因平面布置靈活、結構簡單、構件易于標準化、施工速度快、造價低等特點，在高層及超高層建筑中具有很好的應用前景，現已受到國內外工程領域的普遍重視。

目前，我國的《矩形鋼管混凝土結構技術規程》(CECS159：2004)推薦的矩形鋼管混凝土柱-鋼梁連接節點包括四種：內隔板式連接，帶短梁內隔板式連接，外環板式連接，隔板貫通式連接。這些節點尚存在以下問題：

(1)內隔板節點由于節點內部施焊較困難，管內混凝土的澆注也受影響，在應用中往往受到管柱邊長的限制。另外，鋼管柱同一位置的兩側分別有梁翼緣和內隔板在此相焊，鋼材經過兩次熱加工，易產生較大的殘余應力，導致焊縫附近易發生脆性破壞。雖然節點自身構造意使塑性鉸出現在梁端，但焊縫處的應力集中卻影響了塑性鉸的發展。

(2)外環板式節點由于節點自身的構造特點，適應性和靈活性較差。節點需要足夠大的水平環板以保證節點的強度，用鋼量明顯增大。此外，外環板的設置使位于邊角處的節點布置困難，給建筑設計帶來了不必要的麻煩，室內角部有凸角出現，影響美觀

(3)隔板貫通式節點上下外伸的隔板將柱身截斷，對于柱身有一定的削弱，但整體節點區段可以工廠預制，施工過程比較簡單，另外還有助于實現高層建筑中柱截面尺寸的變化。節點構造形式簡單，制作方便，室內空間布置靈活。梁翼緣受力直接傳遞至柱側，傳力機制明確，有利于梁端彎矩和剪力的傳遞，減少了鋼管柱壁的局部變形，保證了節點的工作性能。但也存在焊接工作量大，下翼緣焊縫需兩次施焊，焊接質量不易保證等缺點。

由此可見，目前我國規范提供的四種節點均為栓焊混合連接的剛性節點，即翼緣焊接，腹板螺栓連接。而從美國北嶺地震和日本阪神地震的震害情況來看，鋼結構栓焊混接節點的破壞情況十分嚴重，對破壞的連接所作的調查表明，焊縫容易存在質量缺陷，且裂縫多起始于下翼緣焊縫處，該處的下翼緣焊縫是中斷的，不易進行超聲波檢查。而與之相對，螺栓連接框架則很少發生破壞。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種矩形鋼管混凝土柱-鋼梁節點，該節點由于采用全螺栓連接，施工快捷，可明顯縮短工期；且不需設置過多的連接板，構造簡單，傳力明確；同時，由于采用了貫通隔板，并且在梁翼緣端部開槽，可實現梁端塑性鉸外移的要求，使鋼梁的破壞先于節點的破壞，保證了節點的安全，達到了“強節點，弱構件”的抗震設防要求。本發明的技術方案如下：

一種矩形鋼管混凝土柱-鋼梁全螺栓連接節點，其特征在于，包括矩形鋼管混凝土柱、鋼梁、上貫通隔板、下貫通隔板、連接板和高強螺栓，其中，上貫通隔板和下貫通隔板貫穿矩形鋼管混凝土柱柱壁，并與鋼管柱壁四周用剖口焊縫連接，連接板與柱側壁及上貫通隔板和下貫通隔板焊接，鋼梁腹板與連接板用高強螺栓連接，鋼梁腹板的上翼緣和下翼緣分別與上貫通隔板和下貫通隔板用高強螺栓連接。

作為實施方式之一，所述的連接板為開長槽的連接板，所述鋼梁的上翼緣和下翼緣直接插入連接板的長槽中。

作為實施方式之二，所述的鋼梁上翼緣和下翼緣均開槽，所述連接板在鋼梁插入口處帶弧形切口，所述鋼梁的上下翼緣直接插入連接板的切口中。

作為實施方式之三，所述的鋼梁為腹板上下切長口的鋼梁，所述的連接板為不帶弧形切口的連接板，所述鋼梁按照上翼緣位于上貫通隔板之上、下翼緣位于下貫通隔板之下的方式插入，并通過在上貫通隔板與上側柱壁，下貫通隔板與下側柱壁之間加肋、加腋或者在上貫通隔板和下貫通隔板兩側增加水平加強板對節點域進行加強。

作為實施方式之四，所述的鋼梁為腹板上部切長口的鋼梁，所述的連接板為僅下部帶弧形切口的連接板，所述鋼梁按照上翼緣位于上貫通隔板之上、下翼緣位于下貫通隔板之上的方式插入。

作為實施方式之五，所述的鋼梁為腹板下部切長口的鋼梁，所述的連接板為僅上部帶弧形切口的連接板，所述鋼梁按照上翼緣位于上貫通隔板之下、下翼緣位于下貫通隔板之下的方式插入。