[发明专利]一种矩形钢管混凝土柱与H型钢梁单向螺栓连接节点

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构工程技术领域，特别涉及矩形钢管混凝土柱与H型钢梁单向螺栓连接节点。

背景技术

钢管混凝土结构是指在钢管中填充混凝土而形成的一种结构，钢管的存在可以有效地约束核心混 凝土，从而使混凝土的抗压强度和变形能力都得以显著提高，同时混凝土的存在也有效地防止了钢管 发生局部屈曲，二者共同工作能充分发挥钢材受拉性能高和混凝土受压性能好的优点，从而大大地提 高了承载能力。钢管混凝土结构因具有承载力高、重量轻、塑性和韧性好、抗震性能好、耐疲劳、抗 冲击性能好和施工方便环保等诸多优点而被广泛应用。

以矩形钢管混凝土柱和钢梁为主形成的钢结构框架体系，作为一种新兴的结构形式，因其具有承 载力高、平面布置灵活、结构简单、构件易于标准化、施工速度快和造价低等诸多优点，已成为高层 及超高层建筑的首选结构形式之一，受到了国内外工程领域的高度重视。

目前，我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：2004)推荐的矩形钢管混凝土柱与 钢梁连接形式包括四种：带短梁内隔板式连接、外伸内隔板式连接、外隔板式连接和内隔板式连接。 但这些节点尚存在以下问题：

(1)带短梁内隔板式连接由于需要在矩形钢管内焊接内隔板，柱外焊接短钢梁，然后钢梁再与 短钢梁采用双夹板拼接，施工复杂，且焊接工作量较大。

(2)外伸内隔板式连接，即隔板贯通节点。通过采用两块贯穿矩形钢管壁的隔板，钢管与柱壁 焊接，钢梁翼缘与隔板焊接，钢梁腹板与连接件采用高强螺栓连接。隔板贯通节点构造简单、施工方 便，但是在同一层柱内需要将矩形钢管截断多次进行隔板焊接，由此带来的施工量和造价成本势必增 加，同时也大大影响了钢管的承载力。

(3)外隔板式连接，即外环板节点。此节点由于自身的构造措施，节点需要足够大的水平环板 以保证节点的强度，用钢量较大。此外，较大尺寸的外环板的设置使得室内角部有凸角出现，影响美 观和家居布置，给建筑设计带来了不必要的麻烦，适应性和灵活性较差。

(4)内隔板节点由于需要在矩形钢管内进行隔板焊接，对矩形钢管的尺寸有一定的要求，因为 当截面尺寸较小时不仅焊接困难，而且影响管内混凝土的浇筑，因此仅适用于钢管截面尺寸较大的节 点。此外，矩形钢管与内隔板和梁的连接均为焊接，矩形钢管在多次焊接作用下，容易产生较大的残 余应力和变形，导致节点处的钢材容易产生分层或脆性破坏，影响节点安全。

综上所述，《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：2004)推荐的四种节点均存在一定的 不足。从美国北岭地震和日本阪神地震震害调查表明，在强烈地震作用下这类刚性节点的梁上、下翼 缘焊缝位置处易发生撕裂，以下翼缘连接处的破坏为主，其主要原因是由于下翼缘焊缝的不连续和隔 板构造的突变引起应力集中。相对而言，倒角的隔板贯通节点的结构破坏较少。而对于螺栓连接节点， 焊缝较少，上述断裂现象也较少。

螺栓连接节点中比较典型的是对穿螺栓式连接节点，该节点也存在一些问题，一方面由于柱壁两 侧均有开孔，使得柱截面有较大的削弱；另一方面节点受力时受拉区梁端外接端板将脱离柱翼缘，节 点承载力将由螺栓杆承载力决定，没有发挥出方钢管柱的承载力。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种矩形钢管混凝土柱与H型钢梁单向螺栓连 接节点，该节点对钢管柱的破坏较少，承载力提高，无焊缝，应力集中现象不明显，而且能够使钢梁 的定位施工方便，便于实现工厂化预制，现场组装，提高现场施工效率。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种矩形钢管混凝土柱与H型钢梁单向螺栓连接节点，包括矩形内隔板，两个梁端外伸端板和两 个隔板端外伸端板，其特征在于，所述的两个隔板端外伸端板固定连接在矩形内隔板的两端，置于矩 形钢管混凝土柱的柱壁内侧，所述的两个梁端外伸端板分别固定连接在两个H型钢梁的端部，在两个 梁端外伸端板和两个隔板端外伸端板及柱壁的相应位置上都开设有多个螺栓孔，通过多个单向螺栓将 位于矩形钢管混凝土柱同侧的梁端外伸端板、柱壁和隔板端外伸端板固定连接在一起。

本发明具有的优点和积极效果是：