一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0002]鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)中，傳統(tǒng)豎向承重柱主要包括鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱兩種形式。這兩種組合柱承載力高、抗震性能好、造價(jià)適中，為結(jié)構(gòu)工程師所青睞，成為高層建筑框架柱的首選構(gòu)件形式。但是，隨著工程實(shí)踐的積累和高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展，它們逐漸表現(xiàn)出了一定的局限性。鋼管混凝土的延性優(yōu)于鋼筋混凝土，然而鋼管混凝土柱中鋼管在進(jìn)入彈塑性階段后才對(duì)核心混凝土產(chǎn)生有效的約束作用，約束效果不強(qiáng)，且鋼管與混凝土共同承擔(dān)軸向荷載易引起鋼管板件屈曲，導(dǎo)致柱子抗震性能下降。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接時(shí)，節(jié)點(diǎn)常采用穿筋式和外加強(qiáng)環(huán)式兩種，節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工難度大。型鋼混凝土柱中則需設(shè)鋼筋籠以保證混凝土與型鋼的共同作用，致使截面型鋼和鋼筋分布密集，混凝土澆筑和振搗困難，且型鋼混凝土柱中混凝土受約束不足，導(dǎo)致軸壓比限值偏低，不能充分利用鋼材和混凝土的承載能力。
[0003]在長(zhǎng)期的科研工作和工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，周緒紅等提出了一種新型組合柱結(jié)構(gòu)形式一鋼管約束型鋼混凝土柱。鋼管約束型鋼混凝土柱的外包鋼管在梁柱節(jié)點(diǎn)處斷開，不通過節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，鋼管不直接承擔(dān)縱向荷載，只對(duì)核心混凝土起約束作用。鋼管約束型鋼混凝土柱繼承了鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱的優(yōu)勢(shì)，鋼管對(duì)混凝土施加了連續(xù)約束作用，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度并改善了混凝土的延性；型鋼的存在提高了柱子的抗剪能力；混凝土的存在彌補(bǔ)了型鋼及空鋼管易屈曲失穩(wěn)的缺點(diǎn)?；阡摴芗s束型鋼混凝土優(yōu)越的力學(xué)性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者近年來對(duì)其進(jìn)行了深入的研宄。研宄表明，鋼管約束型鋼混凝土柱抗壓、抗剪承載力高，抗震性能優(yōu)越，層間變形能力強(qiáng)，抗火性能好，施工方便，能充分利用高強(qiáng)材料性能，是一種具有廣泛發(fā)展前景的組合結(jié)構(gòu)形式。
[0004]目前，對(duì)鋼管約束型鋼混凝土的研宄主要集中于構(gòu)件的靜力與抗震性能，對(duì)鋼管約束型鋼混凝土柱一鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)的研宄尚未深入系統(tǒng)開展?？蚣芰褐?jié)點(diǎn)是框架結(jié)構(gòu)的重要組成部分，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的力學(xué)性能對(duì)結(jié)構(gòu)的整體剛度和受力性能起著關(guān)鍵性的作用。歷次震害表明，節(jié)點(diǎn)區(qū)是地震作用下容易發(fā)生損壞的部位，節(jié)點(diǎn)區(qū)承載能力或變形能力不足是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞的重要原因。傳統(tǒng)鋼管混凝土梁柱的穿筋式和外加強(qiáng)環(huán)式等節(jié)點(diǎn)形式，不同程度上都須依靠鋼管傳遞剪力，從而使鋼管直接承受縱向力。而采用鋼管約束型鋼混凝土框架柱時(shí)，由于受力模式的本質(zhì)區(qū)別，鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開，節(jié)點(diǎn)區(qū)偏弱，傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)無法沿用。要推廣鋼管約束型鋼混凝土柱這種受力性能良好的新型組合構(gòu)件，必須研宄設(shè)計(jì)與之相適應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。
[0005]綜上所述，鋼管約束型鋼混凝土柱的力學(xué)性能優(yōu)越，具有廣泛應(yīng)用前景。但由于柱外包鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開，與傳統(tǒng)組合柱的受力模式有本質(zhì)區(qū)別，不同程度依靠外包鋼管。
[0006]傳遞剪力的傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)無法沿用，而適用于鋼管約束型鋼混凝土柱的節(jié)點(diǎn)研宄尚未系統(tǒng)展開，幾乎空白，嚴(yán)重制約了鋼管約束型鋼混凝土的應(yīng)用與發(fā)展。
[0007]節(jié)點(diǎn)性能研宄是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，因此，系統(tǒng)深入研宄鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)受力性能，提出符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則，承載力高，整體性好，傳力明確，且安全可靠，施工方便的節(jié)點(diǎn)形式，是鋼管約束鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)研宄方面亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)區(qū)強(qiáng)度強(qiáng)，抗震性能優(yōu)良，承載力高，整體性好，傳力明確，并且安全、可靠。
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括核心型鋼、節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁、第一梁縱筋、第二梁縱筋、第一圓鋼管、第二圓鋼管及混凝土 ;
[0010]所述核心型鋼包括第一型鋼腹板及第二型鋼腹板，第一型鋼腹板與第二型鋼腹板組成十字型鋼，且第一型鋼腹板的兩端均固定有第一型鋼翼緣，第二型鋼腹板的兩端均固定有第二型鋼翼緣，各第一梁縱筋穿過第二型鋼腹板的側(cè)面，且各第一梁縱筋分布于第一型鋼翼緣的兩側(cè)，各第二梁縱筋穿過第一型鋼腹板的側(cè)面，且各第二梁縱筋分布于第二型鋼翼緣的兩側(cè)，第一梁縱筋和第二梁縱筋組成了一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)；
[0011]節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁套接于核心型鋼的外側(cè)，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋均分布于節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁的上下兩側(cè)；
[0012]第一圓鋼管及第二圓鋼管套接于核心型鋼上，且第一圓鋼管及第二圓鋼管位于十字形結(jié)構(gòu)的上下兩側(cè)；
[0013]核心型鋼、第一梁縱筋、第二梁縱筋及節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁均包裹于混凝土內(nèi)，第一圓鋼管及第二圓鋼管均套接于混凝土上。
[0014]所述各第一梁縱筋與第一梁箍筋綁扎形成鋼筋籠；
[0015]所述各第二梁縱筋與第二梁箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0016]還包括若干節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋，各點(diǎn)節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋沿核心型鋼的周向均勻分布，各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋的上下兩端分別固定于第一圓鋼管內(nèi)壁上及第二圓鋼管的內(nèi)壁上，且各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋包裹于混凝土內(nèi)。
[0017]所述各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋與若干節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0018]節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁包括若干環(huán)梁縱筋及若干環(huán)梁箍筋，各環(huán)梁縱筋套接于核心型鋼上，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋均分布于環(huán)梁縱筋的上下兩側(cè)，各環(huán)梁縱筋與環(huán)梁箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0019]所述第一圓鋼管及第二圓鋼管與十字形結(jié)構(gòu)之間有間隙。
[0020]所述第二型鋼腹板的側(cè)面開設(shè)有若干第一通孔，第一梁縱筋穿過所述第一通孔，第一型鋼腹板的側(cè)面開設(shè)有若干第二通孔，第二梁縱筋穿過所述第二通孔。
[0021]各第一梁縱筋平行分布；
[0022]各第二梁縱筋平行分布；
[0023]各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋平行分布；
[0024]各環(huán)梁縱筋平行分布。
[0025]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0026]本發(fā)明所述的圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中第一梁縱筋及第二梁縱筋分別穿過第二型鋼腹板及第一型鋼腹板，有效提高傳遞彎矩的效果，從而加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)的強(qiáng)度，提高節(jié)點(diǎn)抗震性能、安全性、整體性及承載力，圓鋼管和十字型鋼能夠?qū)A鋼管內(nèi)混凝土提供有效的約束作用，同時(shí)圓鋼管內(nèi)的混凝土也能彌補(bǔ)型鋼和空鋼管以易屈曲失穩(wěn)的缺點(diǎn)。另外，節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁套接于核心型鋼的外側(cè)，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋分布于節(jié)點(diǎn)區(qū)約束環(huán)梁的上下兩側(cè)，保證節(jié)點(diǎn)的剛度，從而避免節(jié)點(diǎn)區(qū)橫向斷裂，承載力得到大幅的提升，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，便于施工，節(jié)點(diǎn)區(qū)包裹于混凝土內(nèi)，整體性能優(yōu)異。
[0027]進(jìn)一步，還包括若干節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋及若干節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋，使節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋及節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋形成鋼筋籠，有效彌補(bǔ)圓鋼管斷開產(chǎn)生的軸向剛度和強(qiáng)度的損失，優(yōu)化了節(jié)點(diǎn)區(qū)的設(shè)計(jì)。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本發(fā)明的截面圖。
[0030]其中，I為節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋、2為節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋、31為第一型鋼翼緣、32為第二型鋼翼緣、41為第一型鋼腹板、42為第二型鋼腹板、5為核心型鋼、61為第二圓鋼管、62為第一圓鋼管、7為混凝土、81為第一梁縱筋、82為第二梁縱筋、9為第一梁箍筋、1