[发明专利]H型钢部分填充混凝土组合柱—钢筋混凝土梁节点及其设计方法

权利要求书

1.H型钢部分填充混凝土组合柱—钢筋混凝土梁节点，用于多高层装配式建筑结构，其特征在于：包括在H型钢或工字钢的翼缘之间填充混凝土的部分填充式组合柱和端部有钢端板的混凝土梁，组合柱的H型钢强轴方向的混凝土梁通过螺栓和端板连接于组合柱的H型钢翼缘，组合柱的H型钢弱轴方向的混凝土梁通过端板和螺栓连接于柱的节点板，节点板的两边焊接在组合柱的H型钢翼缘、中间通过加劲肋焊接于组合柱的H型钢腹板；混凝土梁的H型钢包括插入混凝土梁H型钢和混凝土梁外部的梁端H型钢，梁端H型钢连接所述的端板，插入混凝土梁H型钢的插入较浅的部分的两翼缘之间设有腹板，插入较深的部分的两翼缘之间不设腹板；所述的混凝土是在混凝土梁和组合柱装配完成后再填充节点域的混凝土。

2.如权利要求1所述的H型钢部分填充混凝土组合柱—钢筋混凝土梁节点，其特征在于：组合柱的H型钢弱轴方向配有纵筋和H型钢翼缘之间设置X形系杆、或连杆。

3.如权利要求1所述的部分填充式组合柱-钢筋混凝土梁节点的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1，根据钢结构和混凝土结构基本理论，初步确定部分填充式组合柱的H型钢截面、及钢筋混凝土梁的截面，按组合柱-混凝土梁结构进行分析计算得到的构件内力包络图，根据内力验算组合柱的稳定性并确定纵向钢筋、设计钢筋混凝土梁的截面尺寸和配筋，梁在端部有一段带有钢端板的H型钢以便于现场装配，梁端H型钢的抗弯屈服承载力设计值M_sby应大于按实际配筋计算的钢筋混凝土梁抗弯承载力M_ub，确保梁的破坏发生在钢筋混凝土部分。

步骤S2，根据梁端部的H型钢的全截面屈服弯矩理论值M_sbu计算确定H型钢上、下翼缘附近的螺栓群所受的总拉力T＝M_sbu/h_b1，根据拉力T设计螺栓直径d_b、螺栓数量n及其布置，其中h_b1为梁端部的H型钢上下翼缘中至中距离。

步骤S3，根据现场梁和柱装配时拧螺栓的所需最小操作空间确定梁的混凝土端到钢端板的距离、以及螺栓中心至梁端H型钢翼缘的距离，根据螺栓布置确定梁的钢端板的长和宽，在钢端板上设置加劲肋，并将钢端板按不同支承条件进行区格划分，根据钢结构理论计算各区格所需的板厚度，取其中最大值为钢端板厚度t_p；

步骤S4，加工制作部分填充式钢-混凝土组合柱时，在组合柱中H型钢的弱轴方向设置带有螺栓孔和加劲肋的节点板用来连接钢筋混凝土梁，节点板的宽度同H型钢柱截面高度，节点板两边焊接在H型钢柱的两个翼缘上、中间通过加劲肋焊接在H型钢的腹板上，节点板除了用来连接弱轴方向的梁外，还起到并保证梁柱节点域具有足够的抗剪承载力的作用；组合柱弱轴方向的纵筋按整体结构分析所得柱的内力包络图进行设计计算，连接组合柱中H型钢两个翼缘的横向钢筋采用文献《H型钢翼缘间填充混凝土的部分组合梁抗震性能试验研究》(建筑结构学报2015年增刊330-336页)提出的X形系杆，梁柱连接节点域的混凝土需要在现场完成梁和柱组装后再现浇填充；

步骤S5，工厂加工制作钢筋混凝土梁时，端部H型钢应焊有栓钉，栓钉的布置和数量、以及H型钢埋入长度应满足混凝土和型钢之间的剪力充分传递，剪力可取梁实际纵筋拉力极限值f_uA_s，从而将钢筋混凝土梁所受的弯矩和剪力充分地传递到连接于组合柱的H型钢梁段，此外将梁按跨度l_b0分成l_b0/3和2l_b0/3两部分并留有后浇带，如此可更好适应现场装配施工——如高层建筑中的柱竖向倾斜误差带来梁的实际跨度跟设计跨度之间存在的偏差。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，所述步骤S1中，按H型钢部分填充混凝土组合柱-钢筋混凝土梁结构进行整体结构分析计算得到构件的内力包络图，据此设计组合柱的H型钢和弱轴方向的纵筋、钢筋混凝土梁的截面尺寸和配筋。在梁的端部设有一段带有钢端板的H型钢以便混凝土梁和组合柱的现场装配，梁端H型钢的抗弯屈服承载力设计值M_sby应大于按实际配筋计算的钢筋混凝土梁抗弯承载力M_ub，以确保梁的破坏发生在钢筋混凝土部分。