贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点.pdf

本发明涉及一种建筑工程技术领域的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，包括方钢管混凝土柱、工字钢梁和贯通钢板。贯通钢板贯穿方钢管混凝土柱壁板，贯通钢板在方钢管混凝土柱内的放置方式为竖置，并和工字钢梁的腹板平行，高度和工字钢梁的腹板高度相同，贯通钢板在方钢管混凝土柱外面的外伸部分边缘和工字钢梁的翼缘平齐。本发明提高节点的整体抗剪和抗弯承载力，并保证方钢管混凝土柱和工字钢梁的共同工作。

1、  一种贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，包括方钢管混凝土柱和工字钢梁及贯通钢板，其特征是：贯通钢板贯穿方钢管混凝土柱壁板，贯通钢板在方钢管混凝土柱内的放置方式为竖置，并和工字钢梁的腹板平行，高度和工字钢梁的腹板高度相同，贯通钢板在方钢管混凝土柱外面的外伸部分边缘和工字钢梁的翼缘平齐。

2、  根据权利要求1所述的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，其特征是：所述方钢管混凝柱壁板上，在贯通钢板的位置设有竖槽，尺寸同贯通钢板，作为贯通钢板穿过方钢管混凝土柱壁板的通道。

3、  根据权利要求1或2所述的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，其特征是：所述贯通钢板和方钢管混凝土柱壁板外壁通过双面角焊缝相连。

4、  根据权利要求1所述的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，其特征是：所述贯通钢板在方钢管混凝土柱外面的外伸部分与工字钢梁上下翼缘通过坡口焊缝连接。

5、  根据权利要求1所述的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，其特征是：所述工字钢梁腹板通过连接板采用摩擦型螺栓和方钢管混凝土柱连接。

6、  根据权利要求1所述的贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，其特征是：所述工字钢梁翼缘通过坡口焊缝同方钢管混凝土柱连接。

贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点
技术领域
本发明涉及一种建筑工程技术领域的钢与混凝土组合结构，具体是一种贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点。
背景技术
钢管混凝土结构是一种新型结构体系，它充分发挥了钢管和混凝土两种材料的长处，具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便等优点，被广泛的应用在单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、高层建筑和桥梁等结构中。特别是近年来，随着住宅钢结构的推广和应用，以钢管混凝土柱与钢梁形成的框架结构体系在工程实践中逐渐得到应用与发展，并取得了良好的经济效益和社会效益。
目前，我国的《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159：2004)提供的用于方钢管混凝土柱钢梁连结节点主要由内隔板式、外隔板式等形式节点。但到目前为止，现有技术中方钢管混凝土柱与钢梁的连接存在以下不足：
(1)内隔板式节点中的内隔板与梁的翼缘在同一水平面内时，节点满足刚性节点的要求，但这种节点当管柱边长较大时才能采用。因为当边长较小时不仅焊接困难，而且将妨碍管内混凝土的浇筑。另外，梁翼缘与内隔板在柱壁同一处两侧施加熔透焊缝，钢材经历两次热加工，产生较大的焊接残余应力，使得节点处的钢材容易产生分层或脆性破坏。
(2)影响建筑外观和使用。现浇楼盖梁板的节点的构造经常与建筑外观和使用功能有冲突，并造成楼盖梁板的布置不灵活，如外隔板节点，该种节点施工简单、传力明确，且不受钢管边长的限制，但需要足够大的水平环板以保证节点的强度，用钢量比内隔板节点大。并且应用于边角柱时，水平环板不仅妨碍墙板的安装，而且造成加强环突出建筑立面，使得室内外节点处有凸角，影响观感，需要靠装饰或吊顶来解决。
(3)节点力学性能和施工的简易性、经济性不能两全。在实际应用中，有些节点类型力学性能较好，节点的整体刚度也高，但材料用量大，施工复杂。
(4)节点应用的不灵活。目前工程中所应用的节点均只适用于常规情况，对较为特殊的楼盖布置，如各梁的标高与高度不同等情况，其应用就受到了限制。
经对现有技术的文献检索发现，苗纪奎等在《山东建筑工程学院学报》2005年第3期第64页上发表了“方钢管混凝土柱-钢梁节点形式探讨”一文，该文中提出了一种方钢管混凝土柱和钢梁的一种节点，该节点为：隔板贯通方钢管混凝土柱壁，方钢管混凝土柱壁与隔板焊接，钢梁腹板与方钢管混凝土柱壁通过连接板采用高强度摩擦型螺栓连接，钢梁翼缘与外伸的内隔板焊接。该节点不足在于：由于隔板贯通方钢管混凝土柱壁，势必造成焊接内隔板时要在节点处将方钢管混凝土柱截断，然后和隔板分段焊接，造成了焊接工作量的增加；此外内隔板的存在造成了节点处混凝土浇筑的困难，节点区混凝土的浇筑质量得不到保证。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种贯通钢板式方钢管混凝土柱与工字钢梁节点，该节点由于贯通钢板的设置，可以有效的实现工字钢梁塑性铰形成位置的外移，使工字钢梁的破坏先于节点的破坏，保证了节点的安全，满足了“强柱弱梁、节点更强”的设计原则。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括方钢管混凝土柱、工字钢梁和贯通钢板。贯通钢板贯穿方钢管混凝土柱壁板，贯通钢板在方钢管混凝土柱内的放置方式为竖置，并和工字钢梁的腹板平行，高度和工字钢梁的腹板高度相同，贯通钢板在方钢管混凝土柱外面的外伸部分边缘和工字钢梁的翼缘平齐，工字钢梁的腹板不贯通方钢管混凝土柱。
所述方钢管混凝柱壁板上，在贯通钢板的位置开竖槽，该竖槽尺寸同贯通钢板，作为贯通钢板穿过方钢管混凝土柱壁板的通道。
所述贯通钢板采用双面角焊缝和方钢管混凝土柱壁板外壁相连。
所述贯通钢板在方钢管混凝土柱外面的外伸部分采用坡口焊缝和工字钢梁上下翼缘相连。
所述工字钢梁腹板通过连接板采用高强度摩擦型螺栓和方钢管混凝土柱连接，工字钢梁翼缘通过坡口焊缝同方钢管混凝土柱焊接。
本发明的有益效果是：
(1)该种节点由于贯通钢板外伸部分的存在，在工字钢梁根部形成了一个箱形梁段，增大了梁根部的抗弯刚度，实现了工字钢梁塑性铰位置的外移，使工字钢梁的破坏先于节点的破坏，保证了节点的安全，实现了“强柱弱梁、节点更强”的设计原则。
(2)由于贯通钢板是利用双面角焊缝和方钢管混凝土柱外壁相连的，方钢管混凝土柱内部没有焊缝。和内隔板式节点相比，该节点构造及加工简单，加工及构造简单。
(3)由于该节点在方钢管混凝土柱只有两道贯通钢板穿过，增大了钢板之间的距离，更加有利于方钢管混凝土柱内混凝土的浇筑，容易保证节点域混凝土的浇筑质量。
(4)该节点和外隔板式节点相比，工字钢梁、钢筋混凝土楼板和方钢管混凝土之间的连接构造更加直接，减少了施工时焊接的工作量。并且可以改善与钢筋混凝土楼板连接部位的构造，施工方便，且外观好，易于装修。
附图说明
图1是方钢管混凝土柱工字钢梁节点立面构造图；
图2是方钢管混凝土柱工字钢梁节点区内部构造详图；
图3是工字钢梁与方钢管混凝土柱连接详图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1-2所示，为方钢管混凝土柱工字钢梁节点处梁柱连结的结构，图中包括工字钢梁1、方钢管混凝土柱2和贯通钢板3。贯通钢板3在方钢管混凝土柱2内的放置方式为竖置，并和工字钢梁1的腹板平行，高度和工字钢梁1的腹板高度相同，边缘和工字钢梁1的翼缘平齐，贯通钢板3在方钢管混凝土柱外面的外伸部分边缘采用双面角焊缝和方钢管混凝土柱2壁板外壁相连。
如图3所示，工字钢梁1的腹板通过连接板采用高强度摩擦型螺栓和方钢管混凝土柱连接，工字钢梁1的翼缘通过坡口焊缝同方钢管混凝土柱连接，贯通钢板3采用坡口焊缝和工字钢梁翼缘连接。
具体实施步骤如下：
(1)将贯通钢板3在方钢管混凝土柱2壁板上定位；
(2)根据贯通钢板3在方钢管混凝土柱2管壁上的定位尺寸，开与贯通钢板3尺寸相同的竖槽，作为贯通钢板3穿过方钢管混凝土柱2壁板的通道。
(3)将工字钢梁1连接到方钢管混凝土柱2上；
(4)将贯通钢板3插入方钢管混凝土柱2管壁上的竖槽，采用双面角焊缝和方钢管混凝土柱2壁板外壁焊接在一起；
(5)采用坡口焊缝将贯通钢板3在方钢管混凝土柱外面的外伸部分和工字钢梁3的上下翼缘焊接在一起。
该种节点形式在浙江湖州某高层商住楼中得到应用，该住宅楼高约120米，建筑面积20000平方米，采用方钢管混凝土柱钢梁结构。应用该种节点后，施工速度加快了25％，节点焊接工作量节省了35％，综合造价降低约7％左右。