[发明专利]一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种用于建筑工程中连接梁柱的构件，特别涉及一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件。

背景技术

钢管混凝土结构由于能够充分发挥钢管与混凝土两种材料的特点，具有强度高、重量轻、抗震性能好等优点，近年来在高层和大跨度建筑中得到较多应用。而梁柱节点是钢管混凝土结构的关键部位，目前尚无一套完全的计算理论和实践方法，即影响钢管混凝土结构被广泛应用的技术关键在于其节点的处理方案。

现有国家规范中提供的钢管混凝土节点仅有简单的几种形式：钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接用的节点形式基本上为穿心式、不穿心双梁式及不穿心环梁式。然而，穿心式节点的根本缺点是构造复杂，施工极为不便；不穿心双梁式节点的使用受到结构体系的限制；不穿心环梁式节点区的混凝土体积庞大，在与矮框架梁连接时，节点的使用受到限制。

现有的钢管混凝土柱节点从节点环状构造上分为两大类：

1.钢环板牛腿节点

该类节点的传力机理为：楼盖梁传力于钢牛腿，钢牛腿通过钢环板传力于钢管混凝土柱，其存在以下缺点：

1)钢环板截面过大，节点传力主要依赖钢环板的传力，主要是与钢牛腿上下冀缘相接的水平环板，一般的水平环板截面不少于150mm。节点外包混凝土后，体积较大，影响建筑空间；

2)钢环板较为浪费，水平环板应力最大处为环板与钢牛腿相接处，其余部分均未达到该处所受的应力水平，统一环径较为浪费；

3)钢牛腿与楼盖梁连接不稳，容易滑动：普通钢牛腿抗剪栓钉在楼盖梁外拉时不能很好的阻止滑动；

4)楼盖框架梁布置不灵活，楼盖框架梁截面与标高均受限于水平环板的标高与间距，对于不等梁高与不等标高的情况较难处理；

5)施工存在困难，钢牛腿与钢管柱一起吊装，不仅对塔吊起重要求较高，吊装重心更难以控制。

2.混凝土环梁节点：

该类节点的传力机理为：楼盖梁传力于混凝土环梁，环梁通过管壁环筋传力于钢管混凝土柱，其存在以下缺点：

1)节点传力不明确，环梁与钢管壁连接不可靠，力学性能接近铰接，安全性不足；

2)环梁截面过大，节点传力主要依赖环梁与钢管壁之间的传力，环梁截面质量要求高，且截面过于大造成楼面与基础造价上升、建筑空间减少，不美观，并严重影响沿柱而下的设备管道的布置。

综上，研究一种新型的用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，使其同时满足剪力、弯矩传递机理合理，制作安装和浇灌混凝土简便，且节点区小，不影响设备管道等优点，是推广钢管混凝土结构被广泛应用的关键所在。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，该构件是把前述的两类节点环状构造相结合，保留其优点，解决其不足，取长补短，具有传力明确、施工简便、经济性好、节点区钢管混凝土柱完整等优点，特别适用于高层和大跨度建筑。

本发明的技术方案可以用以下的技术措施来实现，一种用于连接钢管混凝土柱与楼盖梁的节点构件，包括钢管和与其固定安装的节点组件，其特征在于所述的节点组件包括环板组件和钢牛腿组件；所述的环板组件至少包括一个上环板和一个下环板，二者的纵向截面均呈“L”形：由竖向环板和沿其外壁向外翻出的水平环板所组成；上环板和下环板均与钢管外壁固定连接；所述的钢牛腿组件为水平布置，其包括至少一个钢牛腿，钢牛腿上作为根部的一端同时与环板组件和钢管外壁固定连接，钢牛腿的另一端向外伸出。施工时，将钢牛腿与钢管混凝土柱分开吊装：先将环板组件套装固定在钢管柱上，然后再将钢牛腿固定安装于环板组件上，并将钢牛腿与钢管柱外壁固定连接。

本发明可以作如下改进，所述的与环板组件相连接的钢牛腿的根部，其腹板的端面凸出于上翼缘和下翼缘之外，该凸出端与位于其上方和下方的二水平环板插装固定。该凸出端的大小与水平环板的宽度相适应，使其与水平环板的连接更加紧密和牢固。

本发明可以作进一步改进，所述的钢牛腿与水平环板的连接处设有与水平环板位于同一平面的水平过渡板。该水平过渡板可以消除钢牛腿的上、下翼缘与上、下环板相连接处的应力集中。

本发明还可以作如下改进，所述的钢牛腿根部的上翼缘和下翼缘上设有水平加劲板，钢牛腿根部的上翼缘与下翼缘之间设有与腹板相平行的竖向加劲板；上述的水平加劲板、竖向加劲板与钢牛腿根部的上翼缘、下翼缘共同形成箱体式结构。该箱体式结构大大增加了节点的抗弯、抗剪及抗扭能力，从而使钢牛腿的强度增加，在保证强度足够的情况下可根据空间要求对结构框架梁进行更加灵活的设计，例如可以做成扁梁。