[發(fā)明專利]鋼梁貫通式的圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱?鋼梁框架節(jié)點(diǎn)

有效

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• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105604182B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘丹;周緒紅;劉界鵬;閆標(biāo);程國忠
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: E04B1/18
• 分類號: E04B1/18;E04B1/58
• 代理公司: 重慶大學(xué)專利中心50201
• 代理人: 王翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。

背景技術(shù)

鋼管約束混凝土柱是在鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成的一種組合結(jié)構(gòu)豎向承重構(gòu)件，是在鋼管混凝土柱基礎(chǔ)上針對其框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜的問題而提出的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。圓形鋼管約束混凝土柱的鋼管在梁柱節(jié)點(diǎn)處斷開以最大程度發(fā)揮其約束作用。實(shí)際工程中框架柱一般會受到軸力、彎矩和剪力的共同作用，因此在應(yīng)用鋼管約束混凝土技術(shù)時(shí)還需在柱中配置鋼筋形成鋼管約束鋼筋混凝土柱。

鋼管約束鋼筋混凝土柱的抗壓性能好，剛度大；鋼梁的抗彎性能好，質(zhì)量輕，施工方便簡潔，從而減小構(gòu)件截面尺寸，增大結(jié)構(gòu)有效使用面積，加快施工進(jìn)度，鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架結(jié)構(gòu)可充分利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。因此，鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架結(jié)構(gòu)是一種低成本、高效率的新型結(jié)構(gòu)形式。

節(jié)點(diǎn)連接與構(gòu)造直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，對于鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)連接與構(gòu)造是重點(diǎn)以及難點(diǎn)，鋼管約束鋼筋混凝土外包柱在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開，節(jié)點(diǎn)區(qū)域若采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土和鋼梁的連接構(gòu)造，鋼管約束鋼筋混凝土柱的承載力遠(yuǎn)高于相同截面尺寸的普通鋼筋混凝土柱，會導(dǎo)致梁柱節(jié)點(diǎn)成為薄弱部位，不符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則。

由此可見，提出安全可靠、整體性好、傳力明確、施工方便的鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，是推廣應(yīng)用受力性能良好且經(jīng)濟(jì)優(yōu)越的鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提出了梁貫通式的圓形鋼管鋼筋約束混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)能充分利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，具有安全可靠、整體性好、傳力明確、施工方便、可實(shí)現(xiàn)裝配化等優(yōu)勢。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種鋼梁貫通式的圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，包括柱圓鋼管Ⅰ、柱圓鋼管Ⅱ、柱縱筋、柱箍筋、節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁、節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管、節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋和混凝土。

所述柱圓鋼管Ⅰ垂直于基礎(chǔ)平面布置。所述柱圓鋼管Ⅱ和柱圓鋼管Ⅰ分別位于節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁的上、下兩側(cè)。

所述節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁包括上翼緣板、下翼緣板和腹板。所述上翼緣板、下翼緣板和腹板均為十字形結(jié)構(gòu)。所述腹板的板面垂直于基礎(chǔ)平面。所述腹板的上端連接上翼緣板，下端連接下翼緣板。所述上翼緣板與下翼緣板之間相互平行。所述上翼緣板的板面垂直于腹板。所述上翼緣板和下翼緣板上開有柱縱筋貫穿孔。所述腹板上開有節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋貫穿孔。所述上翼緣板的上表面和下翼緣板的下表面均設(shè)置有抗剪鍵。其中上翼緣板、下翼緣板和腹板各自交叉中心的軸線位于同一豎直直線上。所述上翼緣板和下翼緣板各自中心處還開有呈環(huán)形陣列分布的澆筑孔。

所述腹板自身形成的四個象限區(qū)內(nèi)分別連接有一塊弧形板。每塊所述弧形板的兩側(cè)棱分別與腹板中相互垂直的相鄰板面通過角焊縫連接，完成焊接后這四塊弧形板共同構(gòu)成節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管的直徑與柱圓鋼管Ⅰ相等。

所述柱圓鋼管Ⅰ和柱圓鋼管Ⅱ內(nèi)還設(shè)置有若干柱縱筋和若干柱箍筋，這些柱縱筋與柱箍筋綁扎成筋籠狀。所述柱縱筋貫穿節(jié)點(diǎn)區(qū)并位于節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管內(nèi)。通過節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋將節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管內(nèi)的縱筋綁扎，其中節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋穿過腹板上的節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋貫穿孔。

所述混凝土填充在柱圓鋼管Ⅰ、柱圓鋼管Ⅱ和節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管所形成的豎向圓柱型空腔中。

進(jìn)一步，所述節(jié)點(diǎn)區(qū)圓鋼管的四塊弧形板由一個無縫圓柱鋼管切割成四份制得，或者用四塊矩形鋼板分別卷成制得。

進(jìn)一步，所述抗剪鍵為栓釘或型鋼。

進(jìn)一步，所述柱圓鋼管Ⅰ和柱圓鋼管Ⅱ分別與節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁之間留有10～20mm垂直間隙。

進(jìn)一步，所述節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁的四個端部均設(shè)置有用于連接鋼梁的螺栓孔。

進(jìn)一步，所述混凝土為普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。

本發(fā)明提出的鋼梁貫通式的圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)具有下列優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明中貫通式梁可以通過梁上的栓釘將彎矩和剪力直接傳到核心區(qū)，達(dá)到鋼梁和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)混凝土共同工作；節(jié)點(diǎn)區(qū)鋼管不直接承擔(dān)剪力，避免鋼管屈曲，使得鋼管能充分發(fā)揮其環(huán)向約束作用，約束節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土，提高節(jié)點(diǎn)承載力和延性。

2.本發(fā)明中梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單、傳力明確、且可實(shí)現(xiàn)工廠化組裝，節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁在施工現(xiàn)場通過預(yù)留螺栓孔與鋼梁相連，有利保證施工質(zhì)量。