[发明专利]复式钢管混凝土柱‑钢梁装配式框架节点

说明书

技术领域

本发明属于建筑结构程技工术领域，特别涉及一种复式钢管混凝土柱-钢梁装配式框架节点设计。

背景技术

复式钢管混凝土柱是在普通钢管混凝土柱中增加内钢管形成的一种新型组合柱。现有的研究成果表明复式钢管混凝土柱一般具有如下优点：①由于外钢管与内钢管均能为核心混凝土提供约束作用，与普通钢管混凝土柱相比，复式钢管混凝土柱的抗压、抗剪、抗弯承载力大为提高；②可避免厚壁钢管的使用，减少钢管制作和加工上的困难；③当发生火灾时，内钢管被混凝土包裹，外层钢管屈服后，内层钢管基本不会屈服，可继续约束内部核心混凝土承担荷载，为人员逃生争取宝贵时间。因此，复式钢管混凝土柱可作为高层、超高层装配式框架结构及其混合结构中的重载柱。然而，现有的复式钢管混凝土-钢梁框架节点形式主要有：竖向肋板节点、外（肋）环板节点、钢梁（牛腿）穿心（半穿心）加腋节点。这几种节点虽可实现“强节点，弱构件”的抗震设防理念，但由于节点域焊接量大焊缝质量不易保证，实际工程应用中易造成焊缝的断裂破坏，不利于板件充分发挥材料强度。

发明内容

本发明基于建筑结构生产工业化、制作装配化的发展趋势，提出一种复式钢管混凝土柱-钢梁装配式框架节点，并阐述了该节点的连接构造形式和制作方法。本发明施工简便、无现场焊接、工业化程度高并能可靠地传递梁柱之间的弯矩和剪力，梁端塑性铰的位置及节点的刚性程度可以通过调整开孔带肋连接件与钢梁翼缘的连接长度及传力构件中螺栓的数量来实现，可以满足不同设计条件下的抗震需求。

本发明复式钢管混凝土柱-钢梁装配式框架节点，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，所述的传力构件包括开孔带肋连接件5、高强抗剪螺栓6、高强长螺栓（或单边紧固螺栓）7、钢固定约束件8；其特征为：在节点连接处，外钢管1和内钢管2开孔、预埋高强长螺栓（或单边紧固螺栓）7，然后浇筑混凝土3；在钢梁4端部一定长度范围内上下翼缘处开孔，通过高强抗剪螺栓6与开孔带肋连接件5连接；同时，开孔带肋连接件5与高强长螺栓（或单边紧固螺栓）7、钢固定约束件8进行组装，形成所述的复式钢管混凝土柱-钢梁装配式框架节点。

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，内钢管和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采用碳素钢或不锈钢或合金钢制成的薄壁钢管。所述的开孔带肋连接件由竖向板、水平板和竖肋组成，竖向截面形式为“ ”型，其中竖向板和水平板均预设孔洞，竖向板通过高强长螺栓（或单边紧固螺栓）与复式钢管混凝土柱连接，上下水平板净距为钢梁高以便与钢梁上下翼缘通过高强抗剪螺栓连接；竖向板和水平板之间设竖肋，可为单肋或多肋，当为单肋时，居中布置，当为多肋时，等间距布置且避开高强长螺栓（或单边紧固螺栓）位置；开孔带肋连接件的最小厚度不宜小于钢梁翼缘厚度与外钢管壁厚的最大值。当外钢管为矩形或正方形时，所述的开孔带肋连接件竖向板采用平板形式；当外钢管为圆形时，所述的开孔带肋连接件竖向板采用弧板形式，其曲率与圆钢管曲率相同。所述的高强长螺栓或单边紧固螺栓可根据需要进行选择：当复式钢管混凝土柱外钢管截面尺寸较大时，建议选择单边紧固螺栓实现单边半穿心装配式连接；当复式钢管混凝土柱外钢管截面尺寸较小时，可采用高强长螺栓实现双边穿心装配式连接，且当有两个方向的钢梁与复式钢管混凝土柱装配连接时，应错开两个方向的高强长螺栓位置。当外钢管为矩形或正方形时，所述的钢固定约束件为L形角钢；当外钢管为圆形时，所述的钢固定约束件采用弧形钢板，其曲率与圆钢管曲率相同。

有益效果：

本发明复式钢管混凝土柱-钢梁装配式框架节点，采用开孔带肋连接件、高强抗剪螺栓、高强长螺栓（或单边紧固螺栓）以及钢固定约束件实现了钢梁与复式钢管混凝土柱的装配式连接，具有如下有益效果：