[發明專利]矩形鋼管混凝土柱-箱梁全螺栓連接節點及施工方法

有效

• 申請號: 201210540287.8
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102995756A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 陳志華;秦穎;王小盾;杜顏勝
• 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，涉及一種鋼管混凝土柱箱梁連接節點。

背景技術

組成鋼框架結構的框架柱截面通常采用H型鋼截面或箱形截面。使用H型鋼截面的框架柱，由于H型鋼在截面性能上有強、弱軸慣性矩之分，因此H型鋼的方位，宜使其強軸對應與柱彎矩較大的方向，或者對應與柱的計算長度較大的方向。而由四塊鋼板焊接而成的箱形截面柱由于在兩個主軸方向上的慣性軸相等，沒有強軸和弱軸之分，使其尤其適合在兩個方向彎距相差不大時或在地震條件下采用，再加上箱形柱便于涂刷防火涂料和外包裝修，箱形柱在多高層鋼結構中得到越來越廣泛地使用。

在箱形柱中填充混凝土，即構成矩形鋼管混凝土柱。矩形鋼管混凝土柱能充分發揮鋼材和混凝土各自的優勢，鋼管約束了內部混凝土的變形，提高了混凝土的承載能力；混凝土防止了鋼管的局部屈曲。在施工階段，鋼管還可以作為混凝土澆筑的模版，節約了成本，縮短了工期。

框架梁截面通常采用H型鋼截面。但是當框架梁本身承受較大的平面外荷載或者扭矩作用時，H型鋼在截面性能上有強、弱軸慣性矩之分的缺點就會凸顯出來；同時現代建筑為了滿足建筑造型的要求，梁的截面形狀本身成為一種造型的需要，這時使用H型鋼就不能滿足建筑美感的要求。箱形截面梁就以其具有更好的扭轉性能、更好的抗腐蝕性能、更輕巧美觀的外觀等優點飽受廣大設計人員的青睞。

目前，對框架結構的研究，大多集中在矩形鋼管混凝土柱H型鋼梁節點，而實際應用中，又以栓焊混合節點為主。但1994年的美國北嶺地震和1995年的日本阪神地震中，多高層鋼結構建筑的許多連接節點出現了脆性破壞，破壞的位置在梁端焊接部位、柱端焊接部位、梁柱節點的節點板處等。分析原因是由于當時設計中只考慮了在梁上形成塑性鉸達到吸收和耗散地震的目的，而忽視了節點域存在的應力集中和截面削弱對節點承載能力的影響，以及焊縫質量難以保證。

箱形截面梁的研究還處于起步階段，其與矩形鋼管混凝土柱的連接節點形式還沒有成熟，尚未納入鋼結構規范。

目前，國內僅《多、高層民用建筑鋼結構節點構造圖集》01?SG5192004版中給出了一種推薦節點構造，如圖1所示，該節點為栓焊混接形式，采用內隔板式節點，包括矩形鋼管混凝土柱1，箱梁2，腹板連接板71，短箱梁9，上內隔板10，下內隔板11，上蓋板12，其具體施工方式為：

1將上內隔板10、下內隔板11與矩形鋼管混凝土柱1在工廠通過電渣焊連接，將短箱梁9與矩形鋼管混凝土柱1在工廠通過對接焊縫連接。

2將箱梁2兩側腹板與短箱梁9兩側腹板在現場分別通過腹板連接板71用高強螺栓連接。

3將箱梁2下翼緣與短箱梁9下翼緣通過對接焊縫連接。

4將上蓋板12與短箱梁9通過對接焊縫連接。

5將上蓋板12與箱梁2通過對接焊縫連接。

該節點存在如下缺點：

1該節點采用內隔板形式，柱壁內側與內隔板焊接，柱壁外側與短箱梁焊接，柱壁同一位置存在多次施焊現象，對柱壁造成削弱，使柱壁產生極大的焊接殘余應力，美國北嶺地震和日本阪神地震表明，在地震作用下，內隔板與柱壁連接處極易發生撕裂破壞，影響節點性能的發揮。

2）該節點包含三條現場焊縫（短箱梁上翼緣與上蓋板焊縫，箱梁上翼緣與上蓋板焊縫，箱梁下翼緣與短箱梁下翼緣焊縫），一方面增加了人工費用，延長了施工周期，另一方面，焊接質量受多方面因素（焊工技術、周圍環境、焊條質量等）影響，使焊縫連接處容易形成薄弱部位。

為此，一方面，需要避免內隔板的使用，另一方面，需要提出一種矩形鋼管混凝土柱箱型梁全螺栓連接節點，以保證節點良好的抗震性能。

從結構設計的原理上講，利用連接板，并通過高強螺栓連接，是建筑結構工程領域螺栓連接的常用形式。但由于箱型梁的封閉式構造，如何能夠實現封閉式結構的最后一塊連接板的螺栓連接，至關重要。因此，本發明的重點是：提出一種全螺栓連接節點構造，并提出其合理的施工方法，解決全螺栓連接施工上的困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種能夠實現矩形鋼管混凝土柱箱梁全螺栓連接的連接節點及施工方法。本發明提供的節點及施工方法，方便快捷，易于實現，能有效解決在箱型梁全螺栓連接的施工過程中，最后一塊板如何封閉的難題。本發明的技術方案如下：