[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

说明书

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端板的钢筋混凝土梁，柱强轴方向的梁通过螺栓端板连接于柱翼缘，柱弱轴方向的梁通过螺栓端板连接于事先焊接在柱两翼之间的板上；部分填充式组合柱在加工制作时，节点域处的填充混凝土在现场完成梁柱安装后再浇筑。本发明还包括上述节点的设计计算方法。本发明基于钢结构、组合结构、混凝土结构、建筑结构抗震基本理论，为装配式多高层建筑结构提供一种新型梁柱节点及其设计方法。

技术领域

本发明涉及土木工程钢结构设计领域，基于钢结构和组合结构基本理论，提出了一种适用于装配式多高层建筑的组合柱-钢筋混凝土梁节点及其设计方法。

背景技术

在建筑工业化背景下，采用钢-混凝土组合柱和钢筋混凝土梁的多高层建筑结构体系具有很多优点：能更好地实现“强柱弱梁”的抗震设计理念、比钢结构更好的抗火反腐蚀性能、比装配式混凝土结构更好的抗震性能等，但普通的H型钢混凝土柱存在模板用量相对较多(等同钢筋混凝土柱)、预制组合柱和预制混凝土梁之间的连接节点复杂且可靠性相对较差等缺点。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺点，提出一种部分填充式组合柱-钢筋混凝土梁节点及其设计方法。

本发明的部分填充组合柱是指在H型钢(或工字钢)的翼缘之间填充混凝土，并在H型钢弱轴方向配有纵向钢筋、H型钢翼缘之间设置连杆(由钢筋制作而成)。对比常规型钢混凝土组合结构，这种部分填充组合结构具有构件可预制化程度高、节点连接方便、模板用量低等优点。本发明的梁为端部伸出一段H型钢(有钢端板)的钢筋混凝土梁。本发明的装配式梁柱节点是钢筋混凝土梁和组合柱之间通过端板和螺栓连接，其连接性质为典型的钢结构连接，克服了装配式钢筋混凝土结构连接节点复杂、可靠性较差的缺点。

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。

组合柱的H型钢弱轴方向配有纵筋，组合柱的H型钢翼缘之间设置X形系杆、或连杆。

上述可用于多高层装配建筑的部分填充混凝土组合柱-钢筋混凝土梁连接节点及其设计方法，包括如下步骤：

步骤S1，根据钢结构和混凝土结构基本理论，初选部分填充式组合柱的H型钢截面、钢筋混凝土梁截面，按组合柱-混凝土梁进行整体结构分析计算，根据计算所得的构件内力验算组合柱的稳定性并计算纵向钢筋、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，且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。