一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節(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，鋼管對混凝土施加了連續(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，國內(nèi)外學(xué)者近年來對其進(jìn)行了深入的研究。研究表明，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，對鋼管約束型鋼混凝土的研究主要集中于構(gòu)件的靜力與抗震性能，對鋼管約束型鋼混凝土柱一鋼梁節(jié)點(diǎn)的研究尚未深入系統(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，必須研究設(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)研究尚未系統(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。
[0006]節(jié)點(diǎn)性能研究是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題，因此，系統(tǒng)深入研究鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節(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)研究方面亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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。
[0008]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梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括核心型鋼、第一加勁肋、第二加勁肋、第三加勁肋、第四加勁肋、第一圓鋼管、第二圓鋼管、第一鋼梁、第二鋼梁、第三鋼梁及第四鋼梁；
[0009]所述核心型鋼包括第一型鋼腹板及第二型鋼腹板，第一型鋼腹板及第二型鋼腹板固定連接形成十字形型鋼結(jié)構(gòu)，第一型鋼腹板的兩端分別固定有第一型鋼翼緣及第二型鋼翼緣，第二型鋼腹板的兩端分別固定有第三型鋼翼緣及第四型鋼翼緣，第一型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面通過第一加勁肋與第三型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面相連接，第一型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面通過第二加勁肋與第四型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面相連接，第二型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面通過第三加勁肋與第三型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面相連接，第二型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面通過第四加勁肋與第四型鋼翼緣的內(nèi)側(cè)面相連接；
[0010]核心型鋼、第一加勁肋、第二加勁肋、第三加勁肋及第四加勁肋均包裹于混凝土內(nèi)，第一圓鋼管及第二圓鋼管套接于混凝土外，第一鋼梁的端部、第二鋼梁的端部、第三鋼梁端部及第四鋼梁的端部均插入于混凝土內(nèi)后分別固定于第一型鋼翼緣的外側(cè)面上、第二型鋼翼緣的外側(cè)面上、第三型鋼翼緣的外側(cè)面上及第四型鋼翼緣的外側(cè)面上，第一鋼梁、第二鋼梁、第三鋼梁及第四鋼梁組成了一個(gè)十字形結(jié)構(gòu)，且第一圓鋼管及第二圓鋼管分別位于所述十字形結(jié)構(gòu)的上部及下部。
[0011]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，各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋沿核心型鋼的周向分布，各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋與節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋綁扎形成鋼筋籠，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的內(nèi)壁及第二圓鋼管的內(nèi)壁。
[0012]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。
[0013]各節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋平行分布，各節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋平行分布，且節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋作并筋處理。
[0014]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明所述的圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼梁節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中通過第一加勁肋、第二加勁肋、第三加勁肋及第四加勁肋將第一型鋼翼緣、第二型鋼翼緣、第三型鋼翼緣及第四型鋼翼緣相連接，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)的強(qiáng)度，提高節(jié)點(diǎn)區(qū)的節(jié)點(diǎn)區(qū)抗震性能，并且設(shè)計(jì)及施工均簡單，同時(shí)第一鋼梁、第二鋼梁、第三鋼梁及第四鋼梁均穿過混凝土后分別固定于第一型鋼翼緣的外側(cè)面、第二型鋼翼緣的外側(cè)面、第三型鋼翼緣的外側(cè)面及第四型鋼翼緣的外側(cè)面，可以有效的傳遞彎矩，符合“強(qiáng)柱、弱梁及節(jié)點(diǎn)更強(qiáng)”的設(shè)計(jì)原則。同時(shí)通過第一圓鋼管及第二圓鋼管套接于混凝土上，能夠有效的對鋼管內(nèi)的混凝土提供約束作用，鋼管內(nèi)混凝土也能夠彌補(bǔ)了型鋼及空鋼管易屈曲失穩(wěn)的缺點(diǎn)，從而具體實(shí)現(xiàn)承載力高、整體性好、傳力明確、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)材料性能等特點(diǎn)。
[0016]進(jìn)一步，通過在節(jié)點(diǎn)區(qū)設(shè)置節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋和節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋，形成鋼筋籠，特別是將節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋進(jìn)行并筋處理，加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)的強(qiáng)度，提高節(jié)點(diǎn)區(qū)的節(jié)點(diǎn)區(qū)抗震性能，并且設(shè)計(jì)及施工均簡單。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的截面圖。
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