钢管混凝土梁柱节点的研究现状.pdfVIP

第十届全阔现代结构丁程学术研讨会 钢管混凝土梁柱节点的研究现状 单南平 (华南理工大学土木与交通学院土木工程系，广州，510640) 摘要：本文介绍了目前钢管混凝土结构中的钢管混凝土柱与梁的节点型式，分析了加强环式节点、环梁式节点、穿心牛腿 式节点、钢筋贯通式节点、锚定式节点等，指出钢管混凝土柱节点在应用和研究中存在的一些问题。 关键词：钢管混凝土；节点型式；节点构造；梁柱节点 一、概述 钢管混凝土柱是一种新型结构形式，它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，充分发 挥这两种材料的优势，提高了钢管混凝土柱的整体承载力，塑性和韧性也大为改善，而且用钢量与钢结构 相比大大减少，节省造价。近年来，随着钢管混凝土结构理论的日益完善和在工程中的广泛应用，钢管混 凝土柱与梁的连接节点成为钢管混凝土结构研究和推广中的一个关键技术问题。 根据节点的受力状况及传力机理，在设计钢管混凝土节点时应遵循以下几点原则：①必须满足强柱弱 梁、强剪弱弯、节点更强的原则，要求节点比柱子有更高的强度和更好的整体稳定性：②节点的构造必须 符合计算中的力学模型，刚接必须保证梁、柱轴线间的夹角不变才能可靠地传递梁端弯矩、轴力和剪力， 而铰接只传递梁对支座的压力：⑨粱柱在节点处传力明确、简洁，并尽量使构造简单，施工方便，节省钢 材。 二、节点的类型 在钢管混凝土柱中，根据节点的力学性能，节点可分为三类：刚接节点、半刚接节点和铰接节点。 (一)刚接节点 刚接节点必须保证在受力过程中，梁和钢管混凝土轴线的夹角保持不变。常用的刚接节点主要有加强 环式、锚定式、钢筋贯通式、劲性环梁式、十字板式等。 (1)加强环式节点 加强环式节点是《钢管混凝土设计与施工规程》(CECS：90)推荐的节点型式之一，也是迄今为止， 研究最成熟，应用最多的一种节点型式，有内、外加强环之分。 ①外加强环节点 它是钢管混凝土柱在梁的上下翼缘位置设上下加强环，与梁熔透焊缝连接后，传递梁端弯矩，同时在 上下环间焊一竖板，用角焊缝与钢管柱表相连，通过高强螺柃或焊接方式与梁腹板相连以传递梁端剪力的 节点型式。加强环的宽度和厚度皆应与钢梁相同(如图1)。其中加强环有四种型式(如图2)：I型环板内力 分布较均匀，应力集中较小，但加工困难；II型环板加工方便，但应力集中严重：III型是II型的改进型， 应力集中有所改善；Ⅳ型是I型的改进型，受力合理，应用较为普遍。这种节点传力可靠，施工方便，加 强环有利于翼缘拉力梁柱间的有效传递，减小柱壁的局部变形，截面设计实现“强柱弱梁，节点更强”后 具有良好的抗震性能，但用钢量大，节点在实用中适应性和灵活性较差，一般用于钢管混凝土柱直径较小 的情况。在高层建筑的边角柱上外加强环可能与围护结构相冲突而采用半加强环式，其承载力、刚度及其 工业建筑2010增刊 1355 第十届全国现代结构工程学术研讨会 抗震性能都有所降低。 ②内加强环式节点 当柱钢管直径大于lm时，一般采用内加强环式节点。钢管混凝土柱和钢梁连接时，在正对钢梁上下 翼缘位置，管柱内焊接加强环(如图1)。此种节点能满足刚性的要求，与外环式相比用钢量减少，但翼缘板 和内加强环的高度对准困难。钢管柱的内外厚焊板，使节点区柱壁板处在较大的焊接热影响区内，在地震 作用下，容易开裂，同时当各方向梁的高度或标高不同时难以处理。 漆松1名等 l隆●Ir一一一—K． I-¨l 到／弋 弋万知强环小垫塾塑 钢臂混凝士 图1加强环式节点 (口) ‘6) (c) ‘d) 图2圆钢管混凝土加强环板的类型 (a)I型；(b)II型；(c)