[發明專利]一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節點結構

有效

• 申請號: 201510341377.8
• 申請日: 2015-06-18
• 公開（公告）號: CN104963415B
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 聶少鋒;孫玉金;陶瑩;周天華
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: E04B1/58
• 分類號: E04B1/58;E04B1/98
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節點結構，包括核心型鋼、若干節點區縱向鋼筋、若干節點區箍筋、混凝土、第一鋼梁、第二鋼梁、第三鋼梁、第四鋼梁、第一圓鋼管、第二圓鋼管及節點區約束環梁；所述核心型鋼包括第一型鋼腹板及第二型鋼腹板，第一型鋼腹板與第二型鋼腹板焊接形成十字形型鋼結構，且第一型鋼腹板的兩端分別設有第一型鋼翼緣及第二型鋼翼緣，第二型鋼腹板的兩端分別設有第三型鋼翼緣及第四型鋼翼緣，所述節點區約束環梁包括若干環梁縱筋及若干環梁箍筋。本發明的節點區強度強，抗震性能優良，承載力高，整體性好，傳力明確，并且安全、可靠。

技術領域

本發明屬于土木工程結構設計技術領域，涉及一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節點結構。

背景技術

鋼—混凝土組合結構中，傳統豎向承重柱主要包括鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱兩種形式。這兩種組合柱承載力高、抗震性能好、造價適中，為結構工程師所青睞，成為高層建筑框架柱的首選構件形式。但是，隨著工程實踐的積累和高強結構材料的發展，它們逐漸表現出了一定的局限性。鋼管混凝土的延性優于鋼筋混凝土，然而鋼管混凝土柱中鋼管在進入彈塑性階段后才對核心混凝土產生有效的約束作用，約束效果不強，且鋼管與混凝土共同承擔軸向荷載易引起鋼管板件屈曲，導致柱子抗震性能下降。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接時，節點常采用穿筋式和外加強環式兩種，節點設計復雜，施工難度大。型鋼混凝土柱中則需設鋼筋籠以保證混凝土與型鋼的共同作用，致使截面型鋼和鋼筋分布密集，混凝土澆筑和振搗困難，且型鋼混凝土柱中混凝土受約束不足，導致軸壓比限值偏低，不能充分利用鋼材和混凝土的承載能力。

在長期的科研工作和工程實踐基礎上，周緒紅等提出了一種新型組合柱結構形式—鋼管約束型鋼混凝土柱。鋼管約束型鋼混凝土柱的外包鋼管在梁柱節點處斷開，不通過節點核心區，鋼管不直接承擔縱向荷載，只對核心混凝土起約束作用。鋼管約束型鋼混凝土柱繼承了鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱的優勢，鋼管對混凝土施加了連續約束作用，提高了混凝土的抗壓強度并改善了混凝土的延性；型鋼的存在提高了柱子的抗剪能力；混凝土的存在彌補了型鋼及空鋼管易屈曲失穩的缺點。基于鋼管約束型鋼混凝土優越的力學性能，國內外學者近年來對其進行了深入的研究。研究表明，鋼管約束型鋼混凝土柱抗壓、抗剪承載力高，抗震性能優越，層間變形能力強，抗火性能好，施工方便，能充分利用高強材料性能，是一種具有廣泛發展前景的組合結構形式。

目前，對鋼管約束型鋼混凝土的研究主要集中于構件的靜力與抗震性能，對鋼管約束型鋼混凝土柱—鋼梁節點的研究尚未深入系統開展?？蚣芰褐濣c是框架結構的重要組成部分，節點核心區的力學性能對結構的整體剛度和受力性能起著關鍵性的作用。歷次震害表明，節點區是地震作用下容易發生損壞的部位，節點區承載能力或變形能力不足是導致結構破壞的重要原因。傳統鋼管混凝土梁柱的穿筋式和外加強環式等節點形式，不同程度上都須依靠鋼管傳遞剪力，從而使鋼管直接承受縱向力。而采用鋼管約束型鋼混凝土框架柱時，由于受力模式的本質區別，鋼管在節點區斷開，節點區偏弱，傳統節點無法沿用。要推廣鋼管約束型鋼混凝土柱這種受力性能良好的新型組合構件，必須研究設計與之相適應的節點。

綜上所述，鋼管約束型鋼混凝土柱的力學性能優越，具有廣泛應用前景。但由于柱外包鋼管在節點區斷開，與傳統組合柱的受力模式有本質區別，不同程度依靠外包鋼管傳遞剪力的傳統節點無法沿用，而適用于鋼管約束型鋼混凝土柱的節點研究尚未系統展開，幾乎空白，嚴重制約了鋼管約束型鋼混凝土的應用與發展。

節點性能研究是亟待解決的關鍵科學問題，因此，系統深入研究鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節點受力性能，提出符合“強節點，弱構件”設計原則，承載力高，整體性好，傳力明確，且安全可靠，施工方便的節點形式，是鋼管約束鋼筋混凝土結構研究方面亟待解決的關鍵科學問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節點結構，該結構的節點區強度強，抗震性能優良，承載力高，整體性好，傳力明確，并且安全、可靠。