穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)工程技術(shù)和橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)式鋼管混凝土柱是在普通鋼管混凝土柱基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型組合柱，它不但可以在減小相對(duì)截面面積的同時(shí)，能達(dá)到更好約束核心混凝土、提高柱承載力、延性以及耐火性能的目的，而且可以安全可靠地采用高強(qiáng)混凝土，而不用考慮軸壓比限值的影響。因此復(fù)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具備足夠的抗震防倒塌安全儲(chǔ)備，可以應(yīng)用于抗震設(shè)防區(qū)的工程結(jié)構(gòu)中。節(jié)點(diǎn)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直是工程人員的一項(xiàng)不可忽視的工作，然而目前關(guān)于復(fù)式鋼管混凝土柱的節(jié)點(diǎn)研究尚處于起步階段，適合復(fù)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)形式，特別是鋼梁與復(fù)式鋼管混凝土柱的節(jié)點(diǎn)還比較少，因此有必要研究合理的梁柱節(jié)點(diǎn)形式及其節(jié)點(diǎn)性能，以便推廣復(fù)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)這一優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式在工程實(shí)踐中的應(yīng)用。本發(fā)明的鋼梁節(jié)點(diǎn)連接方式符合現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，綜合考慮了復(fù)式鋼管混凝土自身外形特點(diǎn)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便等優(yōu)點(diǎn)，可為復(fù)式鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)、民用建筑以及橋梁工程領(lǐng)域的推廣奠定基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有工程技術(shù)存在的不足，在考慮復(fù)式鋼管混凝土自身外形特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提供一種新型的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。
[0004]本發(fā)明穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，由復(fù)式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構(gòu)件組成。所述的復(fù)式鋼管混凝土柱包括外鋼管1、內(nèi)鋼管2及內(nèi)部灌注的混凝土3，所述的鋼梁4包括上下翼緣和腹板，所述的傳力構(gòu)件由鋼牛腿5和斜向腋板6組成，所述的鋼牛腿5由上下翼緣和腹板組成。其特征在于:鋼牛腿5腹板在節(jié)點(diǎn)核心處連續(xù)貫通，鋼牛腿5上下翼緣在內(nèi)鋼管內(nèi)部間斷；鋼牛腿5與外鋼管1和內(nèi)鋼管2交匯處進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)。鋼牛腿5伸出外鋼管1部分與鋼梁4連接。其中，鋼梁4上下翼緣與鋼牛腿5的上下翼緣采用對(duì)接焊縫連接，二者腹板通過(guò)豎向連接板7采用高強(qiáng)螺栓8栓焊連接；同時(shí)在鋼梁4和復(fù)式鋼管混凝土柱外鋼管1之間焊有斜向腋板6，為保證斜向腋板6穩(wěn)定性，在斜向腋板6側(cè)面面向梁柱交界處焊接垂直肋板9。
[0005]所述的復(fù)式鋼管混凝土柱類(lèi)型為復(fù)式空心鋼管混凝土柱或?qū)崗?fù)式鋼管混凝土柱，內(nèi)鋼管與外鋼管的截面組合形式為:內(nèi)圓外圓、內(nèi)方外方、內(nèi)圓外方、內(nèi)方外圓或內(nèi)矩形外矩形、內(nèi)矩形外方形、內(nèi)矩形外圓形。所述的混凝土為普通混凝土或高強(qiáng)混凝土或自密實(shí)混凝土。所述的內(nèi)鋼管與外鋼管均采用圓鋼管外徑或方鋼管邊長(zhǎng)或矩形鋼管短邊邊長(zhǎng)和鋼管壁厚之比大于20的薄壁鋼管。所述的鋼構(gòu)件的鋼材可采用普通強(qiáng)度鋼材或屈服強(qiáng)度在460Mpa以上的高強(qiáng)鋼材。所述的鋼牛腿為翼緣不等寬工字型鋼，鋼牛腿與所述鋼梁連接處二者截面尺寸相同；鋼牛腿上下翼緣在內(nèi)外鋼管間可采用三角形式；受力主方向的鋼牛腿腹板在內(nèi)鋼管中保持連續(xù)貫通，受力次方向的鋼牛腿腹板在中心處斷開(kāi)，并從兩側(cè)焊接于主方向的鋼牛腿腹板上。所述的斜向腋板采用矩形鋼板，斜向腋板與鋼梁翼緣等寬且二者夾角宜保持在30°和60°之間，其側(cè)面的垂直肋板可根據(jù)設(shè)計(jì)需要采用不同高度，且垂直肋板與斜向腋板、鋼梁、外鋼管連接處均采用雙面角焊縫連接。
[0006]有益效果:
[0007]1、本發(fā)明穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，穿心鋼牛腿可將鋼梁端部受到的彎矩和剪力有效傳遞到節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，同時(shí)斜向腋板的存在能夠?qū)崿F(xiàn)梁端塑性鉸外移，延緩了鋼牛腿發(fā)生屈曲的趨勢(shì)。故該節(jié)點(diǎn)抗彎抗剪能力強(qiáng)，傳力路徑明確可靠，能夠滿(mǎn)足節(jié)點(diǎn)承載力高和延性好的要求，符合結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)原則。
[0008]2、本發(fā)明穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，穿心牛腿上下翼緣在內(nèi)鋼管內(nèi)部間斷，在內(nèi)外鋼管間可采用三角形式，腹板在節(jié)點(diǎn)核心處連續(xù)貫通，該構(gòu)造措施有利于減少管內(nèi)焊接施工的難度以及易于保證管內(nèi)混凝土的澆筑及密實(shí)，內(nèi)鋼管內(nèi)受力主方向與受力次方向間的鋼牛腿腹板的相互焊接有利于保證兩個(gè)方向受力的協(xié)調(diào)性。
[0009]3、本發(fā)明穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，鋼牛腿與鋼梁等高，為暗牛腿。斜向腋板為矩形鋼板，且垂直肋板的高度可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行調(diào)整以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力和建筑外觀要求。由于該新型節(jié)點(diǎn)具有外形簡(jiǎn)單美觀、傳力性能好、便于施工等優(yōu)點(diǎn)，故可以廣泛地應(yīng)用到高層、超高層組合結(jié)構(gòu)以及鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)中。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的復(fù)式鋼管混凝土柱截面圖；
[0011]圖2為穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)平面示意圖；
[0012]圖3為圖2中節(jié)點(diǎn)的1-Ι剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]本發(fā)明由復(fù)式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構(gòu)件組成。復(fù)式鋼管混凝土柱包括外鋼管1、內(nèi)鋼管2及內(nèi)部灌注的混凝土 3，如圖1所示為內(nèi)圓外方的實(shí)復(fù)式鋼管混凝土柱截面。
[0015]如圖2、圖3所示，復(fù)式鋼管混凝土柱包括外鋼管1、內(nèi)鋼管2及內(nèi)部灌注的混凝土3 ;鋼梁4包括上下翼緣和腹板；傳力構(gòu)件由由鋼牛腿5和斜向腋板6組成；鋼牛腿4由上下翼緣與腹板組成。具體實(shí)施如下:在混凝土 3灌注之前，首先根據(jù)鋼牛腿5的外輪廓在外鋼管1上開(kāi)槽，在鋼管2上根據(jù)鋼牛腿高度開(kāi)豎槽，保證鋼牛腿5腹板在整個(gè)節(jié)點(diǎn)處連續(xù)貫通，鋼牛腿5上下翼緣在內(nèi)鋼管2內(nèi)部間斷；鋼牛腿5與外鋼管1和內(nèi)鋼管2交匯處進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)。鋼牛腿5伸出外鋼管1部分與鋼梁4連接。其中，鋼梁4上下翼緣與鋼牛腿5的上下翼緣采用對(duì)接焊縫連接，二者腹板通過(guò)豎向連接板7采用高強(qiáng)螺栓8栓焊連接；其次在鋼梁4和復(fù)式鋼管混凝土柱外鋼管1之間焊有斜向腋板6，為保證斜向腋板6穩(wěn)定性，在斜向腋板6側(cè)面面向梁柱交界處焊接垂直肋板9 ;最后，澆灌節(jié)點(diǎn)處混凝土 3，形成穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明涉及的鋼管混凝土柱可采用鋼管的截面組合形式為內(nèi)圓外圓、內(nèi)方外方、內(nèi)圓外方、內(nèi)方外圓或內(nèi)矩形外矩形、內(nèi)矩形外方形、內(nèi)矩形外圓形的復(fù)式空心鋼管混凝土柱或?qū)崗?fù)式鋼管混凝土柱；混凝土可采用普通混凝土、高強(qiáng)混凝土、自密實(shí)混凝土其中任意一種；內(nèi)鋼管與外鋼管均采用薄壁鋼管；鋼構(gòu)件的鋼材可采用普通強(qiáng)度鋼材或高強(qiáng)度鋼材；鋼牛腿為翼緣不等寬工字型鋼，鋼牛腿與所述鋼梁連接處二者截面尺寸相同；鋼牛腿的上下翼緣在內(nèi)鋼管內(nèi)部間斷，在內(nèi)外鋼管間可采用三角形式，受力主方向的鋼牛腿腹板在內(nèi)鋼管中保持連續(xù)貫通，受力次方向的鋼牛腿腹板在中心處斷開(kāi)，并從兩側(cè)焊接于主方向的鋼牛腿腹板上；斜向腋板采用矩形鋼板，與鋼梁翼緣等寬且二者夾角宜保持在30°和60°之間，其側(cè)面的垂直肋板可根據(jù)設(shè)計(jì)需要采用不同高度，且垂直肋板與斜向腋板、鋼梁、外鋼管連接處均采用雙面角焊縫連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，由復(fù)式鋼管混凝土柱、鋼梁及傳力構(gòu)件組成，所述的復(fù)式鋼管混凝土柱包括外鋼管(1)、內(nèi)鋼管(2)及內(nèi)部灌注的混凝土(3)，所述的鋼梁(4)包括上下翼緣和腹板，所述的傳力構(gòu)件由鋼牛腿(5)和斜向腋板(6)組成；所述的鋼牛腿(5)由上下翼緣和腹板組成。其特征在于:鋼牛腿(5)腹板在節(jié)點(diǎn)核心處連續(xù)貫通，鋼牛腿上下翼緣在內(nèi)鋼管(2)內(nèi)部間斷；鋼牛腿(5)與外鋼管(1)和內(nèi)鋼管(2)交匯處進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)，鋼牛腿(5)伸出外鋼管⑴部分與鋼梁⑷連接。其中，鋼梁⑷上下翼緣與鋼牛腿(5)上下翼緣采用對(duì)接焊縫連接，二者腹板通過(guò)豎向連接板(7)采用高強(qiáng)螺栓(8)栓焊連接；同時(shí)在鋼梁(4)和復(fù)式鋼管混凝土柱外鋼管(1)之間焊有斜向腋板(6)，為保證斜向腋板(6)穩(wěn)定性，在斜向腋板(6)側(cè)面面向梁柱交界處焊接垂直肋板(9)。2.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的復(fù)式鋼管混凝土柱類(lèi)型為復(fù)式空心鋼管混凝土柱或?qū)崗?fù)式鋼管混凝土柱，內(nèi)鋼管與外鋼管的截面組合形式為:內(nèi)圓外圓、內(nèi)方外方、內(nèi)圓外方、內(nèi)方外圓或內(nèi)矩形外矩形、內(nèi)矩形外方形、內(nèi)矩形外圓形。3.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的混凝土為普通混凝土或高強(qiáng)混凝土或自密實(shí)混凝土。4.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的內(nèi)鋼管與外鋼管均采用圓鋼管外徑或方鋼管邊長(zhǎng)或矩形鋼管短邊邊長(zhǎng)和鋼管壁厚之比大于20的薄壁鋼管。5.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的鋼構(gòu)件的鋼材可采用普通強(qiáng)度鋼材或屈服強(qiáng)度在460Mpa以上的高強(qiáng)鋼材。6.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的鋼牛腿為翼緣不等寬工字型鋼，鋼牛腿與所述鋼梁連接處二者截面尺寸相同；鋼牛腿上下翼緣在內(nèi)外鋼管間可采用三角形式；受力主方向的鋼牛腿腹板在內(nèi)鋼管中保持連續(xù)貫通，受力次方向的鋼牛腿腹板在中心處斷開(kāi)，并從兩側(cè)焊接于主方向的鋼牛腿腹板上。7.如權(quán)利要求1所述的穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，其特征在于:所述的斜向腋板采用矩形鋼板，斜向腋板與鋼梁翼緣等寬且二者夾角宜保持在30°和60°之間，其側(cè)面的垂直肋板可根據(jù)設(shè)計(jì)需要采用不同高度，且垂直肋板與斜向腋板、鋼梁、外鋼管連接處均采用雙面角焊縫連接。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明穿心牛腿加腋型復(fù)式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)，涉及一種復(fù)式鋼管混凝土柱與鋼梁的節(jié)點(diǎn)連接形式，屬于建筑工程和橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域。該節(jié)點(diǎn)由復(fù)式鋼管混凝土柱、鋼梁以及傳力構(gòu)件組成。所述的復(fù)式鋼管混凝土柱由內(nèi)鋼管、外鋼管及灌注的混凝土組成；所述的鋼梁由上下翼緣和腹板組成；所述的傳力構(gòu)件由鋼牛腿和斜向腋板組成；所述的鋼牛腿由上下翼緣和腹板組成。鋼牛腿腹板在節(jié)點(diǎn)核心處連續(xù)貫通，鋼牛腿上下翼緣在內(nèi)鋼管內(nèi)部間斷；鋼牛腿與內(nèi)外鋼管交匯處進(jìn)行焊接補(bǔ)強(qiáng)，鋼牛腿伸出外鋼管部分與鋼梁栓焊連接；同時(shí)，在鋼梁和復(fù)式鋼管混凝土柱之間焊有斜向腋板。本發(fā)明的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，結(jié)合了穿心牛腿和加腋型節(jié)點(diǎn)的形式，具備剛度和強(qiáng)度高，整體性好，傳力路徑明確等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)式鋼管混凝土柱與鋼梁的剛性連接。
【IPC分類(lèi)】E04B1/58, E04B1/30, E01D19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105297896
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510851692
【發(fā)明人】張玉芬, 王強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北方工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月30日