節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架節(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)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]圓形鋼管約束混凝土柱是在鋼管混凝土柱基礎(chǔ)上針對(duì)其框架節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜的問(wèn)題而提出的新型組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件。圓形鋼管約束混凝土柱的鋼管在梁柱節(jié)點(diǎn)處斷開(kāi)，在鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成一種鋼-混凝土組合豎向承重構(gòu)件。實(shí)際工程中柱體一般會(huì)受到軸力、彎矩和剪力的共同作用，因此在應(yīng)用圓形鋼管約束混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)時(shí)還需在柱中配置鋼筋形成圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱。
[0003]圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱的抗壓強(qiáng)度高，抗震性能好，剛度大;鋼梁的抗彎性能好，質(zhì)量輕，施工方便簡(jiǎn)潔，采用圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱和鋼梁形成的框架結(jié)構(gòu)體系能減小構(gòu)件截面尺寸，增大有效使用面積，加快施工進(jìn)度。因此，圓形鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架是一種低成本、高效率的結(jié)構(gòu)形式。目前，國(guó)內(nèi)外尚未有對(duì)圓形鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)報(bào)道。
[0004]節(jié)點(diǎn)連接與構(gòu)造直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，鋼管約束鋼筋混凝土外包柱在梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域若采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土和鋼梁的連接構(gòu)造，鋼管約束鋼筋混凝土柱的承載力遠(yuǎn)高于相同截面尺寸的普通鋼筋混凝土柱，導(dǎo)致梁柱節(jié)點(diǎn)成為薄弱部位，不符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則。
[0005]由此可見(jiàn)，提出安全可靠、整體性好、傳力明確、施工方便的鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，是推廣應(yīng)用受力性能優(yōu)良且經(jīng)濟(jì)優(yōu)越的圓形鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架結(jié)構(gòu)體系的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種安全可靠、整體性好、傳力明確、施工方便，在力學(xué)性能和工程造價(jià)等方面具有優(yōu)勢(shì)的節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土 -鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，包括柱圓鋼管1、柱圓鋼管Π、柱縱筋、柱箍筋、鋼梁、節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管、節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管、外加強(qiáng)環(huán)、節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋和混凝土。
[0008]所述柱圓鋼管I垂直于基礎(chǔ)平面布置。所述柱圓鋼管Π和柱圓鋼管I分別位于鋼梁的上、下兩側(cè)。所述鋼梁包括四個(gè)工字型的分支梁，每個(gè)分支梁包括上翼緣板、下翼緣板和腹板。所述上翼緣板與下翼緣板相互平行。所述腹板與上翼緣板相互垂直。所述上翼緣板和下翼緣板的板面均開(kāi)有柱縱筋貫穿孔。所述腹板上開(kāi)有箍筋貫穿孔。
[0009]所述鋼梁的四個(gè)分支梁呈十字形連接在節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管的外側(cè)壁面上。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管垂直于基礎(chǔ)平面，其上、下兩端分別伸入至柱圓鋼管Π和柱圓鋼管I的內(nèi)腔中。所述柱圓鋼管1、柱圓鋼管π和節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管的軸線位于同一直線上。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管的圓周外壁上焊接有兩個(gè)上下布置的環(huán)形凸緣，該環(huán)形凸緣為外加強(qiáng)環(huán)。
[0010]所述上翼緣板和下翼緣板通過(guò)熔透焊縫分別與這兩個(gè)上下布置的外加強(qiáng)環(huán)連接。所述腹板通過(guò)雙面角焊縫與節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管的外壁連接。兩兩相鄰的腹板之間均焊接有一塊弧形板，這些弧形板共同構(gòu)成節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管的直徑與柱圓鋼管I相同。
[0011]所述柱圓鋼管I和柱圓鋼管Π內(nèi)還設(shè)置有若干柱縱筋和若干柱箍筋，這些柱縱筋與柱箍筋綁扎成筋籠狀。所述柱縱筋貫穿節(jié)點(diǎn)區(qū)且位于節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管與外層圓鋼管之間。通過(guò)節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋將節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)的縱筋綁扎，其中節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋穿過(guò)腹板上的箍筋貫穿孔。
[0012]所述混凝土填充在柱圓鋼管1、柱圓鋼管Π和節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管所形成的豎向圓柱型空腔中。
[0013]進(jìn)一步，所述節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管的四塊弧形板由一個(gè)無(wú)縫圓柱鋼管切割成四份制得，或者用四塊矩形鋼板分別卷成制得。
[0014]進(jìn)一步，所述鋼梁的四塊腹板的端部均設(shè)置有螺栓孔。
[0015]進(jìn)一步，所述鋼梁的上下翼緣與外加強(qiáng)環(huán)的連接處，由外加強(qiáng)環(huán)漸變至鋼梁翼緣的寬度，且漸變處的斜角不大于1:2.5。
[0016]進(jìn)一步，所述柱圓鋼管I和柱圓鋼管Π分別與鋼梁之間留有10?20_垂直間隙。
[0017]進(jìn)一步，所述節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管伸入柱圓鋼管Π和柱圓鋼管I內(nèi)腔中的長(zhǎng)度分別為節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管內(nèi)徑的I?1.5倍。
[0018]進(jìn)一步，所述外加強(qiáng)環(huán)的厚度不小于上翼緣板的厚度，環(huán)面寬度不小于上翼緣板寬度的7/10。所述外加強(qiáng)環(huán)的環(huán)面上開(kāi)有若干用于澆筑混凝土的圓孔，所述圓孔的直徑不小于50mmo
[0019]進(jìn)一步，所述的混凝土為普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。
[0020]本發(fā)明提出的節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、鋼梁將剪力和彎矩直接傳給節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管，進(jìn)而傳給核心區(qū)混凝土，避免了節(jié)點(diǎn)區(qū)外層鋼管直接承擔(dān)剪力，避免鋼管屈曲，使得鋼管能充分發(fā)揮去環(huán)向約束作用，約束節(jié)點(diǎn)區(qū)混凝土，提高節(jié)點(diǎn)承載力和延性，寬度漸變的鋼梁翼緣可以有效將潛在塑形鉸外移。
[0022]2、節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管兩端伸入鋼管約束鋼筋混凝土一定距離，從而可以使更多混凝土參與受力，提高節(jié)點(diǎn)抗剪承載力，有限彌補(bǔ)圓鋼管斷開(kāi)產(chǎn)生的軸向剛度和強(qiáng)度的損失。
[0023]3、本發(fā)明中梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單、傳力明確、且可實(shí)現(xiàn)工廠化組裝，節(jié)點(diǎn)區(qū)貫通梁在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)預(yù)留螺栓孔與鋼梁相連，有利保證施工質(zhì)量。
[0024]4、本發(fā)明中的鋼管約束鋼筋混凝土柱力學(xué)性能良好，能充分發(fā)揮鋼管和混凝土各自的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)。鋼管對(duì)混凝土提供有效的側(cè)向約束，顯著提高框架柱的承載力和延性，同時(shí)鋼管在柱端部斷開(kāi)，不直接承擔(dān)豎向荷載，避免了鋼管局部屈曲引起的對(duì)混凝土約束效應(yīng)的降低，因此該新型節(jié)點(diǎn)在承載力、延性和抗震性能方面具有較大的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)的立面示意圖；
[0026]圖2為圖1中A-A的剖視圖。
[0027]圖中:柱圓鋼管11、柱圓鋼管Π2、柱縱筋3、柱箍筋4、鋼梁5、節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6、節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管7、外加強(qiáng)環(huán)8、節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋9、混凝土 10、上翼緣板11、下翼緣板110、腹板12、柱縱筋貫穿孔13、箍筋貫穿孔14、螺栓孔15、圓孔16。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0029]參見(jiàn)圖1和圖2，一種節(jié)點(diǎn)區(qū)復(fù)式鋼管的圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架節(jié)點(diǎn)，包括柱圓鋼管I1、柱圓鋼管Π 2、柱縱筋3、柱箍筋4、鋼梁5、節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6、節(jié)點(diǎn)區(qū)外層圓鋼管7、外加強(qiáng)環(huán)8、節(jié)點(diǎn)區(qū)箍筋9和混凝土 10。
[0030]所述柱圓鋼管Il垂直于基礎(chǔ)平面布置。所述柱圓鋼管Π2和柱圓鋼管Il分別位于鋼梁5的上、下兩側(cè)。所述鋼梁5包括四個(gè)工字型的分支梁，每個(gè)分支梁包括上翼緣板11、下翼緣板110和腹板12。所述上翼緣板11與下翼緣板110相互平行。所述腹板12與上翼緣板11相互垂直。所述上翼緣11與下翼緣板110的結(jié)構(gòu)大小相同，且關(guān)于腹板11對(duì)稱布置。所述上翼緣板11和下翼緣板110的板面均開(kāi)有柱縱筋貫穿孔13。所述腹板12上開(kāi)有箍筋貫穿孔14。所述柱圓鋼管Il和柱圓鋼管Π 2分別與鋼梁5的翼緣板之間留有10?20_垂直間隙，以避免柱鋼管直接承擔(dān)縱向力，充分利用鋼管抗拉性能。所述柱圓鋼管Il和柱圓鋼管Π 2可以采用無(wú)縫圓鋼管或焊接圓鋼管。
[0031]所述鋼梁5的四個(gè)分支梁呈十字形連接在節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6的外側(cè)壁面上。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6可以采用無(wú)縫圓鋼管或焊接圓鋼管。所述節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6垂直于基礎(chǔ)平面，其上、下兩端分別伸入至柱圓鋼管Π 2和柱圓鋼管Il的內(nèi)腔中，其伸入長(zhǎng)度為節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6內(nèi)徑的I?1.5倍，這樣可以使得更多的混凝土參與受力，提高節(jié)點(diǎn)抗剪承載力，有效彌補(bǔ)圓鋼管斷開(kāi)產(chǎn)生的軸向剛度和強(qiáng)度的損失。所述柱圓鋼管I1、柱圓鋼管Π 2和節(jié)點(diǎn)區(qū)內(nèi)層圓鋼管6的軸線位于同一直線上。
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