[发明专利]矩形钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及一种矩形钢管混凝土柱-钢梁连接节点。

背景技术

钢管混凝土结构是在钢管中填充混凝土构成，钢管的存在能够防止混凝土过早开裂，混凝土的存在能够防止钢管的过早屈曲，二者共同工作能充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，因此具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、经济效益显著和施工环保等许多优点。

矩形钢管混凝土结构具有抗弯刚度大、节点连接方便的优点。而矩形钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系，因平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快、造价低等特点，在高层及超高层建筑中具有很好的应用前景，现已受到国内外工程领域的普遍重视。

目前，我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：2004)推荐的矩形钢管混凝土柱-钢梁连接节点包括四种：内隔板式连接，带短梁内隔板式连接，外环板式连接，隔板贯通式连接。这些节点尚存在以下问题：

(1)内隔板节点由于节点内部施焊较困难，管内混凝土的浇注也受影响，在应用中往往受到管柱边长的限制。另外，钢管柱同一位置的两侧分别有梁翼缘和内隔板在此相焊，钢材经过两次热加工，易产生较大的残余应力，导致焊缝附近易发生脆性破坏。虽然节点自身构造意使塑性铰出现在梁端，但焊缝处的应力集中却影响了塑性铰的发展。

(2)外环板式节点由于节点自身的构造特点，适应性和灵活性较差。节点需要足够大的水平环板以保证节点的强度，用钢量明显增大。此外，外环板的设置使位于边角处的节点布置困难，给建筑设计带来了不必要的麻烦，室内角部有凸角出现，影响美观

(3)隔板贯通式节点上下外伸的隔板将柱身截断，对于柱身有一定的削弱，但整体节点区段可以工厂预制，施工过程比较简单，另外还有助于实现高层建筑中柱截面尺寸的变化。节点构造形式简单，制作方便，室内空间布置灵活。梁翼缘受力直接传递至柱侧，传力机制明确，有利于梁端弯矩和剪力的传递，减少了钢管柱壁的局部变形，保证了节点的工作性能。但也存在焊接工作量大，下翼缘焊缝需两次施焊，焊接质量不易保证等缺点。

由此可见，目前我国规范提供的四种节点均为栓焊混合连接的刚性节点，即翼缘焊接，腹板螺栓连接。而从美国北岭地震和日本阪神地震的震害情况来看，钢结构栓焊混接节点的破坏情况十分严重，对破坏的连接所作的调查表明，焊缝容易存在质量缺陷，且裂缝多起始于下翼缘焊缝处，该处的下翼缘焊缝是中断的，不易进行超声波检查。而与之相对，螺栓连接框架则很少发生破坏。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种矩形钢管混凝土柱-钢梁节点，该节点由于采用全螺栓连接，施工快捷，可明显缩短工期；且不需设置过多的连接板，构造简单，传力明确；同时，由于采用了贯通隔板，并且在梁翼缘端部开槽，可实现梁端塑性铰外移的要求，使钢梁的破坏先于节点的破坏，保证了节点的安全，达到了“强节点，弱构件”的抗震设防要求。本发明的技术方案如下：

一种矩形钢管混凝土柱-钢梁全螺栓连接节点，其特征在于，包括矩形钢管混凝土柱、钢梁、上贯通隔板、下贯通隔板、连接板和高强螺栓，其中，上贯通隔板和下贯通隔板贯穿矩形钢管混凝土柱柱壁，并与钢管柱壁四周用剖口焊缝连接，连接板与柱侧壁及上贯通隔板和下贯通隔板焊接，钢梁腹板与连接板用高强螺栓连接，钢梁腹板的上翼缘和下翼缘分别与上贯通隔板和下贯通隔板用高强螺栓连接。

作为实施方式之一，所述的连接板为开长槽的连接板，所述钢梁的上翼缘和下翼缘直接插入连接板的长槽中。

作为实施方式之二，所述的钢梁上翼缘和下翼缘均开槽，所述连接板在钢梁插入口处带弧形切口，所述钢梁的上下翼缘直接插入连接板的切口中。

作为实施方式之三，所述的钢梁为腹板上下切长口的钢梁，所述的连接板为不带弧形切口的连接板，所述钢梁按照上翼缘位于上贯通隔板之上、下翼缘位于下贯通隔板之下的方式插入，并通过在上贯通隔板与上侧柱壁，下贯通隔板与下侧柱壁之间加肋、加腋或者在上贯通隔板和下贯通隔板两侧增加水平加强板对节点域进行加强。

作为实施方式之四，所述的钢梁为腹板上部切长口的钢梁，所述的连接板为仅下部带弧形切口的连接板，所述钢梁按照上翼缘位于上贯通隔板之上、下翼缘位于下贯通隔板之上的方式插入。

作为实施方式之五，所述的钢梁为腹板下部切长口的钢梁，所述的连接板为仅上部带弧形切口的连接板，所述钢梁按照上翼缘位于上贯通隔板之下、下翼缘位于下贯通隔板之下的方式插入。