[發明專利]H型鋼部分填充混凝土組合柱—鋼筋混凝土梁節點及其設計方法

在審

• 申請號: 202010430666.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111593926A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 趙必大
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98;G06F30/13;G06F119/14
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.H型鋼部分填充混凝土組合柱—鋼筋混凝土梁節點，用于多高層裝配式建筑結構，其特征在于：包括在H型鋼或工字鋼的翼緣之間填充混凝土的部分填充式組合柱和端部有鋼端板的混凝土梁，組合柱的H型鋼強軸方向的混凝土梁通過螺栓和端板連接于組合柱的H型鋼翼緣，組合柱的H型鋼弱軸方向的混凝土梁通過端板和螺栓連接于柱的節點板，節點板的兩邊焊接在組合柱的H型鋼翼緣、中間通過加勁肋焊接于組合柱的H型鋼腹板；混凝土梁的H型鋼包括插入混凝土梁H型鋼和混凝土梁外部的梁端H型鋼，梁端H型鋼連接所述的端板，插入混凝土梁H型鋼的插入較淺的部分的兩翼緣之間設有腹板，插入較深的部分的兩翼緣之間不設腹板；所述的混凝土是在混凝土梁和組合柱裝配完成后再填充節點域的混凝土。

2.如權利要求1所述的H型鋼部分填充混凝土組合柱—鋼筋混凝土梁節點，其特征在于：組合柱的H型鋼弱軸方向配有縱筋和H型鋼翼緣之間設置X形系桿、或連桿。

3.如權利要求1所述的部分填充式組合柱-鋼筋混凝土梁節點的設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1，根據鋼結構和混凝土結構基本理論，初步確定部分填充式組合柱的H型鋼截面、及鋼筋混凝土梁的截面，按組合柱-混凝土梁結構進行分析計算得到的構件內力包絡圖，根據內力驗算組合柱的穩定性并確定縱向鋼筋、設計鋼筋混凝土梁的截面尺寸和配筋，梁在端部有一段帶有鋼端板的H型鋼以便于現場裝配，梁端H型鋼的抗彎屈服承載力設計值M_sby應大于按實際配筋計算的鋼筋混凝土梁抗彎承載力M_ub，確保梁的破壞發生在鋼筋混凝土部分。

步驟S2，根據梁端部的H型鋼的全截面屈服彎矩理論值M_sbu計算確定H型鋼上、下翼緣附近的螺栓群所受的總拉力T＝M_sbu/h_b1，根據拉力T設計螺栓直徑d_b、螺栓數量n及其布置，其中h_b1為梁端部的H型鋼上下翼緣中至中距離。

步驟S3，根據現場梁和柱裝配時擰螺栓的所需最小操作空間確定梁的混凝土端到鋼端板的距離、以及螺栓中心至梁端H型鋼翼緣的距離，根據螺栓布置確定梁的鋼端板的長和寬，在鋼端板上設置加勁肋，并將鋼端板按不同支承條件進行區格劃分，根據鋼結構理論計算各區格所需的板厚度，取其中最大值為鋼端板厚度t_p；

步驟S4，加工制作部分填充式鋼-混凝土組合柱時，在組合柱中H型鋼的弱軸方向設置帶有螺栓孔和加勁肋的節點板用來連接鋼筋混凝土梁，節點板的寬度同H型鋼柱截面高度，節點板兩邊焊接在H型鋼柱的兩個翼緣上、中間通過加勁肋焊接在H型鋼的腹板上，節點板除了用來連接弱軸方向的梁外，還起到并保證梁柱節點域具有足夠的抗剪承載力的作用；組合柱弱軸方向的縱筋按整體結構分析所得柱的內力包絡圖進行設計計算，連接組合柱中H型鋼兩個翼緣的橫向鋼筋采用文獻《H型鋼翼緣間填充混凝土的部分組合梁抗震性能試驗研究》(建筑結構學報2015年增刊330-336頁)提出的X形系桿，梁柱連接節點域的混凝土需要在現場完成梁和柱組裝后再現澆填充；

步驟S5，工廠加工制作鋼筋混凝土梁時，端部H型鋼應焊有栓釘，栓釘的布置和數量、以及H型鋼埋入長度應滿足混凝土和型鋼之間的剪力充分傳遞，剪力可取梁實際縱筋拉力極限值f_uA_s，從而將鋼筋混凝土梁所受的彎矩和剪力充分地傳遞到連接于組合柱的H型鋼梁段，此外將梁按跨度l_b0分成l_b0/3和2l_b0/3兩部分并留有后澆帶，如此可更好適應現場裝配施工——如高層建筑中的柱豎向傾斜誤差帶來梁的實際跨度跟設計跨度之間存在的偏差。

4.根據權利要求3所述的設計方法，其特征在于，所述步驟S1中，按H型鋼部分填充混凝土組合柱-鋼筋混凝土梁結構進行整體結構分析計算得到構件的內力包絡圖，據此設計組合柱的H型鋼和弱軸方向的縱筋、鋼筋混凝土梁的截面尺寸和配筋。在梁的端部設有一段帶有鋼端板的H型鋼以便混凝土梁和組合柱的現場裝配，梁端H型鋼的抗彎屈服承載力設計值M_sby應大于按實際配筋計算的鋼筋混凝土梁抗彎承載力M_ub，以確保梁的破壞發生在鋼筋混凝土部分。