[发明专利]一种圆钢管混凝土柱-钢梁外环板螺栓连接节点

说明书

本发明提供一种圆钢管混凝土柱钢梁外环板螺栓连接节点，该节点包括圆钢管混凝土柱、钢梁、上下侧外环板、连接板、黄铜片、垫板、高强螺栓。其中，上下侧外环板和连接板分别与钢管柱焊接；上侧外环板上开槽将钢梁的腹板插入槽中并通过三面围焊保证连接强度并与上翼缘采用高强螺栓连接，钢梁腹板和下翼缘均开长槽孔分别与连接板和下侧外环板通过高强螺栓连接。本发明节点钢梁上翼缘与上侧外环板栓焊连接避免了环板内侧螺栓孔处及钢梁翼缘外侧螺栓孔处形成连贯塑性带，避免焊缝脆性断裂破坏；钢梁腹板和下翼缘螺栓孔为长槽孔，保证外环板螺栓连接节点在允许转动范围内充分滑动，提高节点延性，更好的发挥下翼缘螺栓连接处摩擦耗能能力。

技术领域

本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体地讲涉及一种圆钢管混凝土柱钢梁外环板螺栓连接节点。

背景技术

钢管混凝土结构是在薄壁钢管中灌入混凝土构成，钢管和混凝土协同作用，共同工作，使得钢管混凝土结构承载力高、延性耗能好、塑性韧性优越、耐火能力强，结构施工方便。

钢管混凝土柱与钢梁构成框架结构体系，结构简单、施工迅速、易于建筑布置。目前，我国规范《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936-2014）提供的常用节点形式包括外加强环式节点和内加强环式节点等。传统的外加强环式节点由于其传力路径明确，节点刚度大，耗能能力强，在我国及日本的规程中作为推荐的节点形式之一。

然而，美国北岭地震和日本阪神地震中，由于钢结构翼缘焊缝处存在质量缺陷，钢结构破坏严重，对破坏结构的调查表明，翼缘焊缝处现场焊接作业质量难以保证，导致结构失效。而且对于传统的钢管混凝土柱钢梁焊接节点或栓焊连接节点，节点延性不足，一旦焊缝出现撕裂破坏，节点承载力迅速下降。针对上述问题，有许多研究者对延性更好的螺栓连接节点进行试验研究，研究结果表明螺栓连接节点延性好，承载力高。螺栓连接节点具有更好的耗能机制及更多的耗能部件，但试验研究表明螺栓连接节点的耗能能力较传统的焊接连接节点低。

研究者对钢管混凝土柱-钢梁螺栓连接节点试验研究，采用的连接件包括外环板、内隔板、外伸内隔板及T型键等，试验研究表明，上述螺栓连接节点均能够使得节点塑性铰外移到连接件外侧，但是受拉侧钢梁翼缘外侧螺栓孔处应力集中严重。由于钢梁翼缘螺栓孔为圆孔，钢梁与连接件之间的摩擦耗能能力不能充分发挥，且钢梁翼缘在圆孔处截面面积削弱导致应力集中严重。

对于钢梁上翼缘与连接件仅仅采用螺栓连接的节点，并不利于工程实际使用。在承受较大荷载作用时，由于钢梁上翼缘与连接件的相对滑移，会导致楼板开裂，对楼板中的管线也会造成难以修复损伤。之前的研究者所研究的螺栓连接节点中，钢梁下翼缘螺栓孔往往为圆孔，限制了连接件与钢梁下翼缘的相对滑移耗能，节点耗能实际上仍然由钢材的塑性损伤耗能提供。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种圆钢管混凝土柱钢梁外环板螺栓连接节点。本发明连接节点延性耗能能力更好，改变节点连接处传力路径，保证连接处强度。钢梁上翼缘与上侧外环板采用高强螺栓连接并通过上侧外环板开槽将钢梁的腹板插入上侧外环板中然后进行三面围焊保证连接处强度，避免钢梁上翼缘与上侧外环板的相对滑动或者是仅仅由焊缝连接易导致的焊缝撕裂破坏。钢梁下翼缘采用长槽孔，提高节点延性和摩擦耗能能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种钢管混凝土柱钢梁外环板螺栓连接节点，包括圆钢管混凝土柱、与该柱连接的钢梁、上侧外环板、下侧外环板和连接板，钢梁包括上翼缘、下翼缘和腹板，所述上侧外环板上开槽，所述钢梁腹板插入槽中，钢梁上翼缘上开有圆形螺栓孔，所述上侧外环板在钢梁上翼缘上的圆形螺栓孔对应的位置也开有圆形螺栓孔，所述上侧外环板位于所述上翼缘下方并与所述上翼缘三面围焊固定连接同时通过高强螺栓连接。上侧外环板上开槽保证钢梁能够顺利布置，钢梁和钢管混凝土柱之间预留空隙，避免钢梁下翼缘的滑动影响外环板与圆钢管柱的焊缝。