方钢管混凝土柱-钢梁节点研究现状.pdf
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1、方钢管混凝土柱一 钢梁节点研究现状 刊、 雨 欣 ( 安徽省建筑工程质 量第二监 督检测站 , 安 徽 合肥 2 3 0 0 0 1 ) 摘 要 :方钢管混凝土柱 一钢梁节点的力学性能直接影响方钢管混 凝土结构在 建筑住 宅工程 中的推 广和应用。为全 面促进钢 结构设计人 员对方钢管混凝土柱 一钢梁节点的理解, 对 目 前国内外研究与应用较 多的 4种节点构造形 式、 受力特点及研究现状进行 了综述。在此基础 上 , 对方钢 管混凝 土柱 一钢梁节点的研 究与分析方向进行 了展 望。 关键 词 : 方钢管混凝土柱; 钢粱; 节点形式; 研究现状 中图分 类号 : T U3 7 8 3 文献标
2、识码 : A 文章编 号: 1 o 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 6) 0 4 0 1 1 3 0 3 DOl : 1 0 1 6 3 3 0 j c n k i 1 0 o 7 - 7 3 5 9 2 0 1 6 0 4 0 4 5 1 概述 钢与混凝土组合柱 以其优越的抗震性能 、 变形能 力和良好的经济效益, 越来越多地被应用于国内外高 层及超高层建筑中【” 。钢管混凝土柱按照截面形式的 不同 , 可分为 圆形钢管混凝土柱 、 方 ( 矩 ) 形钢管混凝 土柱及多边形钢管混凝土柱等, 其中, 圆钢管混凝土 柱和方钢管混凝土柱的研究与应用较为广泛。 但需指 出的是,方钢管混凝土柱
3、相对圆钢管混凝土柱而言, 其对内部核心混凝土的约束作用相对较弱, 因而在同 等条件下, 方钢管混凝土柱的受力性能比圆钢管混凝 土柱稍差诩 。 在住宅建筑中, 圆钢管混凝土柱的节点隐藏构造 及其与墙板的连接构造均较为复杂, 不容易进行施工 处理。同时, 方钢管混凝土柱外形规则、 节点形式简 单 , 建筑适用性较好 , 防火构造处理也较为容易。因 此,方钢管混凝土柱一 钢梁节点在当今建筑工程的应 用最为广泛。 为使方钢管混凝土结构能够进一步的推广和应 用 ,国内外学者对其进行了大量的试验研究与理论 分析工作, 且主要集中于对方钢管混凝土柱轴压承载 力机理、 抗震性能和设计方法的研究 , 对方钢管混
4、凝 土柱 一钢梁节点的研究相对较少。 为此, 本文在介绍 目前国内外方钢管混凝土柱 一钢梁常用节点形式的 作 者简介 : 孙雨 ( 1 9 8 4 一) , 女 , 安 徽合肥人 , 毕 业于安徽 建筑 大学 , 学 士。 工程师。 基础上,对今后的研究与发展方向提出了几点看法 与建议 。 2 节点形式 方钢管混凝 土柱一 钢梁节 点形式虽然有很多种 , 但其合理与否将直接影响着结构的整体可靠性 , 故节 点设计应遵循整体可靠、 构造简单、 传力明确、 方便施 工的原则。根据节点刚度性能的差异, 可将方钢管混 凝土柱一 钢梁节点划分为刚性节点、半刚性节点及铰 接节点。其中, 多层钢框架结构采用
5、刚性梁柱节点时 可取得较好的受力性能, 但构造复杂、 施工难度大; 铰 接节点虽构造简单 , 但刚度及耗能能力差; 半刚性连 接节点则兼具刚性和铰接节点的优点。现阶段, 对方 钢管混凝土柱一 H型钢梁节点研究主要集中在以下几 种连接形式 : 内隔板式节点、 隔板贯穿式节点 、 外肋环 板式节点和外套管式节点。 2 1内隔板式节点3 】 在钢管柱内钢梁上下翼缘对应位置处设内隔板 , 并采用坡口焊缝将钢梁翼缘与钢管柱壁连接; 通过连 接板,将钢梁腹板与钢管柱壁采用高强螺栓连接, 节 点如图 1 所示 。 ( a ) 节点平面图 ( b ) 节点 1 - 1剖面图 图 1 内隔板式节点 因内隔板与钢
6、梁上下翼缘处于同一水平面, 故 内隔板式节点具有构造简单、 传力明确、 节点刚度大 等优点。但内隔板的设置受钢管柱边长的限制, 当钢 管柱边长较小或采用成品钢管时, 存在施焊困难、 混凝 臣 覃 匠 倒 : 骟 蚕 : 稍 : j l : _ _ 土浇灌质量降低等问题。 此外, 钢梁翼缘与内隔板使得 柱壁同一位置处两侧的钢材经历两次熔透焊缝加工, 较大焊接残余应力的产生极易诱发分层或胞眭 破坏。 2 2隔板贯穿式节点 在钢管柱内钢梁上下翼缘对应位置处设贯穿钢 管壁的隔板,并将其与钢梁翼缘采用坡口焊连接; 通 过连接板,将钢梁腹板与钢管柱壁采用高强螺栓连 接 , 节点如图 2所示。 ( a )
7、节点平面图 ( b) 节点 l 一 1剖面图 图 2隔板贯 穿式节点 贯穿式隔板将钢管柱在节点处断开, 有便于上下 柱壁厚及截面尺寸变化的实现, 但当钢管柱承受较大 的倾覆力矩而使其一侧出现受拉时, 柱与隔板间的连 接焊缝将会处于三向受拉应力状态 。 2 3外肋环板式节点阁 外肋环板式节点是为克服外环板式节点对建筑 内部凸角的影响而提 出的。 将外环板的另外两侧改为 平贴于钢管柱壁的竖向肋板 , 在此基础上 , 配 以适 当 构造 , 则可形成外肋环板式节点 , 如图 3所示 。 ( a ) 节点平面 图 ,L 一 I , 、 l 一 ( b ) 节点 1 1 剖面图 ( c ) 节点 2 2
8、 剖面图 图 3外肋环板式节点 外肋环板式节点的加工制作不受钢管柱边长限 制, 且能有效避免混凝土浇灌受横隔板的干扰 , 但其 用钢量较大 、 焊接工艺要求较高 、 两个互相垂直方向 上的节点刚度存在差异。 2 4外套管式节点嗣 采用 4 块钢板围焊形成外套管, 为保证外套管能 够与钢管柱壁协同工作 , 通过塞焊技术, 将外套管与 钢管柱壁连接, 塞焊孔距离与要求按照我国现行规范阴 采用 , 节点如图 4所示。 ( a ) 节点平面 图 ( b ) 节 点 1 1 副 回 图 4 外套管式节点 外套管式节点采用全螺栓连接,施工速度快; 节 点区域无横隔板, 混凝土浇筑质量容易保证。 同时, 节
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