[发明专利]矩形钢管混凝土柱与混凝土梁的搭接节点

说明书

本发明公开了一种矩形钢管混凝土柱与混凝土梁的搭接节点，包括矩形钢管混凝土柱、以及分别与其两侧通过搭接系统连接的两混凝土梁，所述搭接系统包括若干层设于矩形钢管混凝土柱内并与混凝土梁位置对应的横隔板、设于所述混凝土梁内并与横隔板连接的钢牛腿、以及与钢牛腿搭接的钢筋笼。本发明质量有保证、方便施工、传力路径明确、适用性较强。

技术领域

本发明涉及钢管混凝土结构技术领域，尤其涉及矩形钢管混凝土柱-混凝土梁的搭接节点结构。

背景技术

钢管混凝土结构现在已经被广泛地用于工业厂房柱、设备构架柱、多高层建筑以及桥梁等各种结构中。钢管混凝土在构件层次上的理论和设计相关研究已经较为成熟，并也有多项优秀工程已在我国实现，而在钢管混凝土结构节点层次上的研究却是一直滞后于构件的研究。

节点作为结构中构件间的传力枢纽，设计中需要考虑诸多问题，如：在正常使用状态下，节点应具有足够的强度和刚度，将梁和柱连成一体，共同抵抗外部荷载作用，以避免结构产生过大的位移和内力；在强烈地震作用中，节点除了需要保证结构的有效传力和不破坏之外，还应该具有一定的延性，通过形成梁端塑性铰，吸收和耗散地震引起的能量，使得结构不致发生倒塌或者倾覆。

目前对于钢管混凝土柱-混凝土梁节点的研究还相对较少，且很大部分都集中在钢管混凝土柱-钢梁节点上，对钢管混凝土柱-混凝土梁节点的研究不多，现有的规范对钢管混凝土柱-混凝土梁节点的设计规定也较为粗略，这在一定程度上影响了钢管混凝土结构的应用和推广。

现有的钢管混凝土柱-混凝土梁节点的形式多种多样，大致可分为钢筋混凝土环梁式节点、加强环式节点、钢筋环绕式节点、柱非贯通式节点等。

钢筋混凝土环梁式节点受力合理明确、构造简单、造价低，但是由于钢筋混凝土环梁材料为各向异性，某些截面将有可能过早破坏或裂缝。

加强环式节点是在梁端上下各焊接一块钢板加强环与纵筋连接(焊接或机械锚固)来传递弯矩，在两个加强环间均匀设置放射状的加强筋和肋板结构与环板链接从而进行剪力传递。节点刚度大、承载力高，但是当柱直径较大时，施工复杂，且梁端纵筋与钢板加强环间的现场焊接工作量大，焊缝要求高。

钢筋环绕式节点是利用连续的钢筋绕过钢管混凝土柱来传递弯矩，利用明暗牛腿来传递剪力。该节点无需进行钢筋焊接，施工方便，经济有效，但是节点刚度小，只适用于柱截面较小的钢管混凝土结构。

柱非贯通式节点包括钢管开孔式穿筋节点和钢管完全断开式节点。穿筋式节点是在梁端纵筋穿过节点区域的位置在钢管上打孔，让纵筋直接穿过钢管，并在钢管内壁焊接环形板以加强开孔造成的削弱。该节点的整体性好，但施工难度大，穿筋困难。钢管完全断开式节点则在节点区将钢管完全断开，节点区的混凝土强度同楼板混凝土强度，在节点区设置环形箍筋对节点区进行加强，在钢管断开处设置插筋保证钢管断开处荷载的传递，该节点的整体性相对削弱。

另外还有钢管混凝土柱-组合梁节点，主要包括U型钢、角钢、工字钢等型钢组合梁节点，该类节点的连接是通过在节点域设置上、下外加强环，并分别与型钢的翼缘或底板进行焊接，梁中的弯矩钢筋则在通过钢管的开孔、焊接或设置机械连接进行连接。节点依靠纵筋、型钢、混凝土共同承担弯矩，依靠型钢腹板与钢管柱壁焊接传递剪力。该类型节点受力合理、承载力高、刚度大、防火性能好，但是施工工艺复杂，焊接工作量大，且钢管上的开孔削弱了钢管柱的截面，可能引起应力集中问题。

综合评价以上各种节点形式，其力学性能与施工的简易性和经济性不能兼顾，且节点的应用不灵活。

钢管混凝土柱-混凝土梁节点的设计必须具有较大的刚度和强度，能满足“强柱弱梁、节点更强”的原则；受力机理须明确，传力路径要简单；应改善节点区域混凝土的抗裂性能，提高节点的正常使用范围；应避免钢管直接承受弯矩造成的钢管壁撕裂，避免钢管表面出现因开孔造成的明显的应力集中。