[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

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端板的鋼筋混凝土梁，柱強軸方向的梁通過螺栓端板連接于柱翼緣，柱弱軸方向的梁通過螺栓端板連接于事先焊接在柱兩翼之間的板上；部分填充式組合柱在加工制作時，節點域處的填充混凝土在現場完成梁柱安裝后再澆筑。本發明還包括上述節點的設計計算方法。本發明基于鋼結構、組合結構、混凝土結構、建筑結構抗震基本理論，為裝配式多高層建筑結構提供一種新型梁柱節點及其設計方法。

技術領域

本發明涉及土木工程鋼結構設計領域，基于鋼結構和組合結構基本理論，提出了一種適用于裝配式多高層建筑的組合柱-鋼筋混凝土梁節點及其設計方法。

背景技術

在建筑工業化背景下，采用鋼-混凝土組合柱和鋼筋混凝土梁的多高層建筑結構體系具有很多優點：能更好地實現“強柱弱梁”的抗震設計理念、比鋼結構更好的抗火反腐蝕性能、比裝配式混凝土結構更好的抗震性能等，但普通的H型鋼混凝土柱存在模板用量相對較多(等同鋼筋混凝土柱)、預制組合柱和預制混凝土梁之間的連接節點復雜且可靠性相對較差等缺點。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺點，提出一種部分填充式組合柱-鋼筋混凝土梁節點及其設計方法。

本發明的部分填充組合柱是指在H型鋼(或工字鋼)的翼緣之間填充混凝土，并在H型鋼弱軸方向配有縱向鋼筋、H型鋼翼緣之間設置連桿(由鋼筋制作而成)。對比常規型鋼混凝土組合結構，這種部分填充組合結構具有構件可預制化程度高、節點連接方便、模板用量低等優點。本發明的梁為端部伸出一段H型鋼(有鋼端板)的鋼筋混凝土梁。本發明的裝配式梁柱節點是鋼筋混凝土梁和組合柱之間通過端板和螺栓連接，其連接性質為典型的鋼結構連接，克服了裝配式鋼筋混凝土結構連接節點復雜、可靠性較差的缺點。

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。

組合柱的H型鋼弱軸方向配有縱筋，組合柱的H型鋼翼緣之間設置X形系桿、或連桿。

上述可用于多高層裝配建筑的部分填充混凝土組合柱-鋼筋混凝土梁連接節點及其設計方法，包括如下步驟：

步驟S1，根據鋼結構和混凝土結構基本理論，初選部分填充式組合柱的H型鋼截面、鋼筋混凝土梁截面，按組合柱-混凝土梁進行整體結構分析計算，根據計算所得的構件內力驗算組合柱的穩定性并計算縱向鋼筋、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，且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。