[發明專利]一種矩形鋼管混凝土柱與H型鋼梁單向螺栓連接節點

在審

• 申請號: 201610012503.X
• 申請日: 2016-01-07
• 公開（公告）號: CN105569184A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 榮彬;馮昌喜
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: E04B1/18
• 分類號: E04B1/18;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，特別涉及矩形鋼管混凝土柱與H型鋼梁單向螺栓連接節點。

背景技術

鋼管混凝土結構是指在鋼管中填充混凝土而形成的一種結構，鋼管的存在可以有效地約束核心混 凝土，從而使混凝土的抗壓強度和變形能力都得以顯著提高，同時混凝土的存在也有效地防止了鋼管 發生局部屈曲，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，從而大大地提 高了承載能力。鋼管混凝土結構因具有承載力高、重量輕、塑性和韌性好、抗震性能好、耐疲勞、抗 沖擊性能好和施工方便環保等諸多優點而被廣泛應用。

以矩形鋼管混凝土柱和鋼梁為主形成的鋼結構框架體系，作為一種新興的結構形式，因其具有承 載力高、平面布置靈活、結構簡單、構件易于標準化、施工速度快和造價低等諸多優點，已成為高層 及超高層建筑的首選結構形式之一，受到了國內外工程領域的高度重視。

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與 鋼梁連接形式包括四種：帶短梁內隔板式連接、外伸內隔板式連接、外隔板式連接和內隔板式連接。 但這些節點尚存在以下問題：

(1)帶短梁內隔板式連接由于需要在矩形鋼管內焊接內隔板，柱外焊接短鋼梁，然后鋼梁再與 短鋼梁采用雙夾板拼接，施工復雜，且焊接工作量較大。

(2)外伸內隔板式連接，即隔板貫通節點。通過采用兩塊貫穿矩形鋼管壁的隔板，鋼管與柱壁 焊接，鋼梁翼緣與隔板焊接，鋼梁腹板與連接件采用高強螺栓連接。隔板貫通節點構造簡單、施工方 便，但是在同一層柱內需要將矩形鋼管截斷多次進行隔板焊接，由此帶來的施工量和造價成本勢必增 加，同時也大大影響了鋼管的承載力。

(3)外隔板式連接，即外環板節點。此節點由于自身的構造措施，節點需要足夠大的水平環板 以保證節點的強度，用鋼量較大。此外，較大尺寸的外環板的設置使得室內角部有凸角出現，影響美 觀和家居布置，給建筑設計帶來了不必要的麻煩，適應性和靈活性較差。

(4)內隔板節點由于需要在矩形鋼管內進行隔板焊接，對矩形鋼管的尺寸有一定的要求，因為 當截面尺寸較小時不僅焊接困難，而且影響管內混凝土的澆筑，因此僅適用于鋼管截面尺寸較大的節 點。此外，矩形鋼管與內隔板和梁的連接均為焊接，矩形鋼管在多次焊接作用下，容易產生較大的殘 余應力和變形，導致節點處的鋼材容易產生分層或脆性破壞，影響節點安全。

綜上所述，《矩形鋼管混凝土結構技術規程》(CECS159：2004)推薦的四種節點均存在一定的 不足。從美國北嶺地震和日本阪神地震震害調查表明，在強烈地震作用下這類剛性節點的梁上、下翼 緣焊縫位置處易發生撕裂，以下翼緣連接處的破壞為主，其主要原因是由于下翼緣焊縫的不連續和隔 板構造的突變引起應力集中。相對而言，倒角的隔板貫通節點的結構破壞較少。而對于螺栓連接節點， 焊縫較少，上述斷裂現象也較少。

螺栓連接節點中比較典型的是對穿螺栓式連接節點，該節點也存在一些問題，一方面由于柱壁兩 側均有開孔，使得柱截面有較大的削弱；另一方面節點受力時受拉區梁端外接端板將脫離柱翼緣，節 點承載力將由螺栓桿承載力決定，沒有發揮出方鋼管柱的承載力。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種矩形鋼管混凝土柱與H型鋼梁單向螺栓連 接節點，該節點對鋼管柱的破壞較少，承載力提高，無焊縫，應力集中現象不明顯，而且能夠使鋼梁 的定位施工方便，便于實現工廠化預制，現場組裝，提高現場施工效率。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種矩形鋼管混凝土柱與H型鋼梁單向螺栓連接節點，包括矩形內隔板，兩個梁端外伸端板和兩 個隔板端外伸端板，其特征在于，所述的兩個隔板端外伸端板固定連接在矩形內隔板的兩端，置于矩 形鋼管混凝土柱的柱壁內側，所述的兩個梁端外伸端板分別固定連接在兩個H型鋼梁的端部，在兩個 梁端外伸端板和兩個隔板端外伸端板及柱壁的相應位置上都開設有多個螺栓孔，通過多個單向螺栓將 位于矩形鋼管混凝土柱同側的梁端外伸端板、柱壁和隔板端外伸端板固定連接在一起。

本發明具有的優點和積極效果是：