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新型钢管混凝土柱板节点力学性能摘要：根据约束混凝土的原理，提出一种新型钢管混凝土柱板节点型式。该节点保持了混凝土平板楼盖的连续性，节点区柱钢管不连通，各层楼盖在板柱交接处的板面和板底与钢管混凝土柱连接。通过试验论证了该节点在工程应用上的可行性，并对其传力机理和力学性能进行了初步探讨。 关键词：钢管混凝土柱；平板；节点；钢管不连通；可行性 中图分类号：TU392.3 文献标识码：B 文章编号：1008-0422（2008）08-0171-04 1前言 钢管混凝土柱－平板结构日渐受到结构工程师的青睐，它既能发挥板柱结构在使用功能上的灵活性，又可以利用钢管混凝土柱在承重方面优异的力学性能，从而有着广泛的适应性，既适用于需要大空间的多高层建筑、商场、停车场等，又适用于荷载较重的工业厂房及仓库等，尤其对于高层建筑的地下室，在技术和经济上均是一个良好的选择。 现时国内外关于钢管混凝土柱－平板节点的研究不多，现有的板柱节点的思路均是保持钢管混凝土柱沿全高贯通成整体，楼盖平板只能从柱子侧面与其连接。主要依靠加强环板或连续钢筋来实现弯矩传递，而通过牛腿、抗剪销等钢构件进行剪力传递，节点构造较为复杂，而且对结构灵活布置的适应性较差。对预应力平板结构而言，还须在节点钢管上开洞，以保证一定数量的预应力筋正交穿过节点[1]，进一步加大了施工难度。 作者近年来对钢管混凝土柱节点进行了系列研究，并得出了一些有意义的成果[2~7]。作为该系列研究的一部分，本文根据约束混凝土的原理提出了一种新型钢管混凝土柱板节点型式，并通过试验论证了其可行性，初步探讨了其传力机理和力学性能。 ２节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱－平板节点的基本构思 本文提出的节点区柱钢管不连通式钢管混凝土柱－平板节点，其思路是保持混凝土平板楼盖的连续性，各层楼盖在板柱交接处的板面和板底与钢管混凝土柱连接。为了避免节点区由于钢管不连通而受到削弱，在柱头附近局部加厚楼板形成柱托板，通过托板内的混凝土和环向钢筋约束节点核心混凝土，使其承载力达到或超过相应的钢管混凝土柱（如图1所示）。 该新型节点能很好地解决混凝土平板与钢管混凝土柱的连接问题。由于节点区内混凝土平板是连续的，弯矩与剪力的传递与普通钢筋混凝土结构无异。同时，楼盖荷载是直接施加于钢管和核心混凝土上的，对钢管混凝土而言这是理想的加载方式。另一方面，由于在节点区内柱身混凝土和楼盖混凝土均是连续的，传力路线明确，且节点的刚性容易得到保证。 不过，由于柱钢管在节点区内断开，最大的问题是节点的轴压承载力是否能达到甚至超过相应的钢管混凝土柱――这是关系到该种新型节点可行与否的关键性问题。本文将通过试验对这一问题进行研究。 3试验设计 钢管混凝土柱中钢管的主要作用是对核心混凝土提供约束，从而使其具有更高的强度和变形能力。这种约束通常用套箍指标θ（θ=faAa/fcAc）来衡量。对本文研究的新型板柱节点而言，由于在节点区内柱钢管不连通，这种约束力就主要靠托板混凝土和间接钢筋来提供。柱子的套箍指标θ越大，则托板需要提供的约束作用也越大。统计表明，工程上应用的钢管混凝土柱，其套箍指标θ在0.70～1.60之间。本次试验中，选取钢管混凝土柱的套箍指标θ＝1.83，期望验证即使在工程应用中选用套箍指标θ较大的钢管混凝土柱的情况下，本文提出的节点仍是安全的。 本次试验共包含6个试件（见图1），其中A1、A2节点高度不同，A2、A3构造方式不同（A3下柱钢管插入节点内76mm）。B1、B2、B3分别为A1、A2、A3的同条件对比试件，试件构造参数见表1。本次试验的所有试件均不设置楼板及其纵向钢筋，这是由于它们的存在对节点受力有利，工程应用上可作为安全储备。 钢管柱内及节点采用C25混凝土，柱钢管采用Q235无缝钢管，节点环筋采用HRB335级钢筋。 在试件节点区环筋以及钢管柱管壁上粘贴电阻应变片以量测其应变值(位置见图1)。本次试验加载装置采用华南理工大学结构试验室CSS-254型15000kN大型压力试验机，试件受力简图如图2所示。 4试验结果分析 4.1节点区的破坏过程及特点 本试验中各试件节点区裂缝发展情况类似，其典型例子如图3所示（试件B2）。 试验中各节点均未达到极限承载力，其破坏过程中的一些共同特征可归纳如下：在一定荷载下，节点的顶面首先出现放射状裂缝，并迅速延伸至侧面形成竖向裂缝。随着荷载的增加，裂缝逐步延伸和扩展，同时新裂缝不断增加。荷载加至某一数值后，节点顶面和侧面相继出现环向裂缝，环向裂缝出现后发展较为迅速。另外，试件A3、B3的节点下表面几乎没有可见的裂缝，表面完整度明显好于节点上表面，这说明柱钢管插入节点区内对节点受