[发明专利]复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构工程技术和桥梁工程技术领域，特别涉及一种复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点设计。

背景技术

复式钢管混凝土柱是在普通钢管混凝土柱基础上发展起来的一种新型组合柱，它不但可以在减小相对截面面积的同时，能达到更好约束核心混凝土、提高柱承载力、延性以及耐火性能的目的，而且可以安全可靠地采用高强混凝土，而不用考虑轴压比限值的影响。因此复式钢管混凝土结构具备足够的抗震防倒塌安全储备，可以应用于高抗震设防区的工程结构中。节点作为结构设计中关键环节，一直是工程人员的一项不可忽视的工作，然而目前关于复式钢管混凝土柱的节点研究尚处于起步阶段，适合复式钢管混凝土结构的节点形式，特别是钢梁与复式钢管混凝土柱的节点还比较少，因此有必要研究合理的梁柱节点形式，以便推广复式钢管混凝土结构这一优越的结构形式在工程实践中的应用。本发明综合考虑了复式钢管混凝土自身外形特点，具有构造简单，施工方便等优点，可为复式钢管混凝土结构的工程应用奠定基础。

发明内容

本发明针对现有工程技术存在的不足，在考虑复式钢管混凝土自身外形特点的基础上，提供一种新型的复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点设计方案。

本发明复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点，由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。所述的复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，所述的钢梁4包括上下翼缘和腹板，所述的传力构件为斜向腋板5。其特征在于：钢梁4伸入外钢管1内部至内钢管2处，与内钢管2壁焊接，并埋于混凝土3中；钢梁4与外钢管1交汇处进行焊接补强；同时在钢梁4上下翼缘处与复式钢管混凝土柱外钢管1之间焊有斜向腋板5，为保证斜向腋板5稳定性，在斜向腋板5侧面面向梁柱交界处焊接垂直肋板6。

所述的复式钢管混凝土柱类型为复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱，内钢管与外钢管的截面组合形式为：内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形。所述的混凝土为普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土。所述的内钢管与外钢管均采用圆钢管外径或方钢管边长或矩形钢管短边边长和钢管壁厚之比大于20的薄壁钢管。所述的钢构件的钢材可采用普通强度钢材或屈服强度在460Mpa以上的高强钢材。所述的斜向腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间；其侧面的垂直肋板可根据设计需要采用不同高度，且垂直肋板与斜向腋板、钢梁、外钢管交汇处均采用双面角焊缝连接。

有益效果：

1、本发明复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点，钢梁半穿心可保证钢梁梁端剪力和弯矩的有效传递，斜向腋板的存在分担了钢梁梁端弯矩，能够实现梁端塑性铰外移，达到保护节点域的目的，提高节点的承载力。故该节点抗弯抗剪能力强，传力路径明确可靠，容易满足刚性节点的要求，实现强柱弱梁、节点更强的抗震设计目的。

2、本发明复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点，直接将钢梁穿入外钢管焊接于内钢管壁上，对钢梁不做任何开孔处理，可大大减少现场作业的工作量，有利于加快施工进度。

3、本发明复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点，具有外形美观、设计简单、工程造价低、混凝土易浇筑、便于施工等优点，且力学性能优越，可以广泛地应用到高层、超高层组合结构以及钢混组合桥梁结构中。

图1为本发明的复式钢管混凝土柱截面图；

图2为复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点平面示意图；

图3为图2中节点的I-I剖面示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

本发明由复式钢管混凝土柱、钢梁及传力构件组成。复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3，如图1所示为内圆外方的实复式钢管混凝土柱截面。

如图2、图3所示，复式钢管混凝土柱包括外钢管1、内钢管2及内部灌注的混凝土3；钢梁4包括上下翼缘和腹板；传力构件为斜向腋板5。具体实施如下：在混凝土3浇灌之前，首先在外钢管1上根据钢梁4外形开洞，将钢梁4沿洞口伸入外钢管1内部至内钢管2处，与内钢管2壁焊接；钢，4与外钢管1交汇处进行焊接补强；其次，在钢梁4上下翼缘处与复式钢管混凝土柱外钢管1之间焊有斜向腋板5，为保证斜向腋板5稳定性，在斜向腋板5侧面面向梁柱交界处焊接垂直肋板6；最后，浇灌节点处混凝土3，形成复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心加腋型节点。

本发明涉及的钢管混凝土柱可采用钢管的截面组合形式为内圆外圆、内方外方、内圆外方、内方外圆或内矩形外矩形、内矩形外方形、内矩形外圆形的复式空心钢管混凝土柱或实复式钢管混凝土柱；混凝土可采用普通混凝土或高强混凝土或自密实混凝土；内钢管与外钢管均采用薄壁钢管；钢构件的钢材可采用普通强度钢材或高强度钢材；斜向腋板采用矩形钢板，与钢梁翼缘等宽且二者夹角宜保持在30°和60°之间，其侧面的垂直肋板可根据设计需要采用不同高度，且垂直肋板与斜向腋板、钢梁、外钢管连接处均采用双面角焊缝连接。