[发明专利]劲性混凝土转换箱梁包劲性混凝土转换柱的连接节点

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，特别是涉及一种型钢混凝土转换梁和转换柱的连接节点。

背景技术

在高层建筑结构的底部，当上部楼层部分竖向构件不能直接连续贯通落地时，应设置结构转换层，在结构转换层中需布置转换结构构件，转换结构构件就是完成上部楼层到下部楼层结构形式转变或上部楼层到下部楼层结构布置改变而设置的结构构件。转换结构构件所在的楼层称为转换层，转换层承托着上部建筑巨大的竖向荷载，又处于内力状态与边界条件都很复杂的高层建筑的底部，因此是整个结构的关键部位。

劲性混凝土梁、柱是指在混凝土中配置轧制或焊接型钢，并为了约束混凝土及满足构造要求，在混凝土中配置少量钢筋和钢箍的组合构件。在这种劲性构件中，通过型钢周围所配置钢筋对混凝土的约束作用以及型钢与混凝土的机械咬合作用，内部型钢与外包混凝土作为一个整体共同受力，从而兼有普通混凝土构件和普通钢构件的优点。

目前的高层建筑多为低层商用、上部住宿的多功能结构，在低层商用要求的大空间与上部食宿要求的多墙多柱的小空间之间，往往需要采用一定的结构形式进行转换处理，这种结构形式即为转换层，转换层中的转换构件常常承受其上部的巨大竖向荷载，使得转换结构构件的内力很大，竖向荷载很可能成为控制转换结构设计的主要因素；转换构件的跨度通常也比较大，因此竖向挠度也成为转换构件设计时需要严格控制的要素，通常不能按常规的方法来对转换层进行分析与设计。而劲性混凝土组合结构中钢筋的劲性可以大幅度提高构件的承载力，混凝土又可以弥补劲性钢筋刚度的不足，彼此之间起到了相辅相成的作用，因此劲性混凝土组合结构能够很好地运用于转换层中。

劲性混凝土组合构件与普通的混凝土构件和钢结构构件相比，具有以下显著的优点：

(1)承载能力提高，在钢筋混凝土构件中有最大配筋率的限制，承载能力有时会难以满足高层建筑结构的要求，而劲性混凝土组合构件没有最大配筋率的限制，承载能力高于相同截面尺寸的钢筋混凝土构件，在相同承载能力前提下，劲性混凝土组合构件的截面尺寸可大幅度地减小；

(2)抗震性能提高，劲性混凝土组合构件主要依靠所配置型钢的腹板承受剪力，其抗剪承载能力较钢筋混凝土构件有大幅度提高，并且改善了普通的混凝土构件和钢结构构件受剪力破坏时的脆性性能，可使构件具有良好的延性和耗能能力；

(3)耐火和耐久性能增强，与钢结构相比，劲性混凝土组合构件是在型钢外包上混凝土，一方面，利用混凝土较好的防火隔热性能，避免了钢结构在直接受火急剧升温，其强度下降、变形增大的缺陷出现，因此不会影响结构强度或整体的稳定性；外包的混凝土能够隔断内部型钢与空气的直接联系，使型钢的氧化锈蚀速度大大减慢，可保持为结构安全所需的强度和刚度；

(4)结构稳定性能增强，由于劲性混凝土组合构件的外包混凝土可以有效防止内部型钢的局部屈服，并能大幅提高型钢的整体刚度，因此可使钢材的强度得到充分发挥，与普通钢结构相比，劲性混凝土组合构件基本上不需要设置保证构件局部稳定的纵、横向加劲肋，大大减少了钢材的用量。

在建筑工程中，柱和梁都是结构的骨干，是设计时备受重视的构件，然而，梁和柱相连接节点的重要性并不亚于构件设计，即使梁和柱在最不利条件下均能满足设计要求，保证安全使用而不受破坏，但是，如果节点设计不妥，在发生破坏情况时，梁、柱构件的各项性能再强，整个结构也将被破坏，甚至倒塌，以致发生危险，造成重大安全事故，因此，柱梁连接节点的设计非常重要。

但是，我国国内的现有转换层中的转换结构构件及构件的连接结构还存在以下缺陷：

(1)我国的工程建设行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称“技术规程”)中规定，带有转换层的高层建筑结构，在进行抗震设计时，其中的框支梁截面高度不应小于框支梁计算跨度的1/6，当框支梁的跨度很大时，框支梁截面按照构造要求会很大，因此，不仅大大增加了钢材、混凝土等建筑材料的消耗，也造成了施工成本的居高不下，同时，梁截面较大的框支梁的美观性也较差，以致无法获得良好的建筑效果；

(2)《技术规程》中还规定，转换层中的框支梁截面宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度，所以一般为柱包梁的截面形式，但是，有时转换层以上的柱的截面短边中垂线与转换梁的中线近垂直，因建筑效果的需要，转换梁截面要包络上层柱，从而使得转换梁截面宽度较大，而转换柱的截面要包络转换梁截面，因此造成转换柱的截面过大，影响美观性的同时占据了相当大的空间，也造成了施工成本的增加。

发明内容