一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于土木工程結構設計技術領域，涉及一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點結構
【背景技術】
[0002]鋼一混凝土組合結構中，傳統豎向承重柱主要包括鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱兩種形式。這兩種組合柱承載力高、抗震性能好、造價適中，為結構工程師所青睞，成為高層建筑框架柱的首選構件形式。但是，隨著工程實踐的積累和高強結構材料的發展，它們逐漸表現出了一定的局限性。鋼管混凝土的延性優于鋼筋混凝土，然而鋼管混凝土柱中鋼管在進入彈塑性階段后才對核心混凝土產生有效的約束作用，約束效果不強，且鋼管與混凝土共同承擔軸向荷載易引起鋼管板件屈曲，導致柱子抗震性能下降。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接時，節點常采用穿筋式和外加強環式兩種，節點設計復雜，施工難度大。型鋼混凝土柱中則需設鋼筋籠以保證混凝土與型鋼的共同作用，致使截面型鋼和鋼筋分布密集，混凝土澆筑和振搗困難，且型鋼混凝土柱中混凝土受約束不足，導致軸壓比限值偏低，不能充分利用鋼材和混凝土的承載能力。
[0003]在長期的科研工作和工程實踐基礎上，周緒紅等提出了一種新型組合柱結構形式一鋼管約束型鋼混凝土柱。鋼管約束型鋼混凝土柱的外包鋼管在梁柱節點處斷開，不通過節點核心區，鋼管不直接承擔縱向荷載，只對核心混凝土起約束作用。鋼管約束型鋼混凝土柱繼承了鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱的優勢，鋼管對混凝土施加了連續約束作用，提高了混凝土的抗壓強度并改善了混凝土的延性；型鋼的存在提高了柱子的抗剪能力；混凝土的存在彌補了型鋼及空鋼管易屈曲失穩的缺點。基于鋼管約束型鋼混凝土優越的力學性能，國內外學者近年來對其進行了深入的研宄。研宄表明，鋼管約束型鋼混凝土柱抗壓、抗剪承載力高，抗震性能優越，層間變形能力強，抗火性能好，施工方便，能充分利用高強材料性能，是一種具有廣泛發展前景的組合結構形式。
[0004]目前，對鋼管約束型鋼混凝土的研宄主要集中于構件的靜力與抗震性能，對鋼管約束型鋼混凝土柱一鋼筋混凝土梁節點的研宄尚未深入系統開展。框架梁柱節點是框架結構的重要組成部分，節點核心區的力學性能對結構的整體剛度和受力性能起著關鍵性的作用。歷次震害表明，節點區是地震作用下容易發生損壞的部位，節點區承載能力或變形能力不足是導致結構破壞的重要原因。傳統鋼管混凝土梁柱的穿筋式和外加強環式等節點形式，不同程度上都須依靠鋼管傳遞剪力，從而使鋼管直接承受縱向力。而采用鋼管約束型鋼混凝土框架柱時，由于受力模式的本質區別，鋼管在節點區斷開，節點區偏弱，傳統節點無法沿用。要推廣鋼管約束型鋼混凝土柱這種受力性能良好的新型組合構件，必須研宄設計與之相適應的節點。
[0005]綜上所述，鋼管約束型鋼混凝土柱的力學性能優越，具有廣泛應用前景。但由于柱外包鋼管在節點區斷開，與傳統組合柱的受力模式有本質區別，不同程度依靠外包鋼管。
[0006]傳遞剪力的傳統節點無法沿用，而適用于鋼管約束型鋼混凝土柱的節點研宄尚未系統展開，幾乎空白，嚴重制約了鋼管約束型鋼混凝土的應用與發展。
[0007]節點性能研宄是亟待解決的關鍵科學問題，因此，系統深入研宄鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點受力性能，提出符合“強節點，弱構件”設計原則，承載力高，整體性好，傳力明確，且安全可靠，施工方便的節點形式，是鋼管約束鋼筋混凝土結構研宄方面亟待解決的關鍵科學問題。
【發明內容】
[0008]本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點結構，該結構的節點區強度強，抗震性能優良，承載力高，整體性好，傳力明確，并且安全、可靠。
[0009]為達到上述目的，本發明所述的圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點結構包括核心型鋼、節點區約束環梁、第一梁縱筋、第二梁縱筋、第一圓鋼管、第二圓鋼管及混凝土 ;
[0010]所述核心型鋼包括第一型鋼腹板及第二型鋼腹板，第一型鋼腹板與第二型鋼腹板組成十字型鋼，且第一型鋼腹板的兩端均固定有第一型鋼翼緣，第二型鋼腹板的兩端均固定有第二型鋼翼緣，各第一梁縱筋穿過第二型鋼腹板的側面，且各第一梁縱筋分布于第一型鋼翼緣的兩側，各第二梁縱筋穿過第一型鋼腹板的側面，且各第二梁縱筋分布于第二型鋼翼緣的兩側，第一梁縱筋和第二梁縱筋組成了一個十字形結構；
[0011]節點區約束環梁套接于核心型鋼的外側，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋均分布于節點區約束環梁的上下兩側；
[0012]第一圓鋼管及第二圓鋼管套接于核心型鋼上，且第一圓鋼管及第二圓鋼管位于十字形結構的上下兩側；
[0013]核心型鋼、第一梁縱筋、第二梁縱筋及節點區約束環梁均包裹于混凝土內，第一圓鋼管及第二圓鋼管均套接于混凝土上。
[0014]所述各第一梁縱筋與第一梁箍筋綁扎形成鋼筋籠；
[0015]所述各第二梁縱筋與第二梁箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0016]還包括若干節點區縱向鋼筋，各點節點區縱向鋼筋沿核心型鋼的周向均勻分布，各節點區縱向鋼筋的上下兩端分別固定于第一圓鋼管內壁上及第二圓鋼管的內壁上，且各節點區縱向鋼筋包裹于混凝土內。
[0017]所述各節點區縱向鋼筋與若干節點區箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0018]節點區約束環梁包括若干環梁縱筋及若干環梁箍筋，各環梁縱筋套接于核心型鋼上，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋均分布于環梁縱筋的上下兩側，各環梁縱筋與環梁箍筋綁扎形成鋼筋籠。
[0019]所述第一圓鋼管及第二圓鋼管與十字形結構之間有間隙。
[0020]所述第二型鋼腹板的側面開設有若干第一通孔，第一梁縱筋穿過所述第一通孔，第一型鋼腹板的側面開設有若干第二通孔，第二梁縱筋穿過所述第二通孔。
[0021]各第一梁縱筋平行分布；
[0022]各第二梁縱筋平行分布；
[0023]各節點區縱向鋼筋平行分布；
[0024]各環梁縱筋平行分布。
[0025]本發明具有以下有益效果:
[0026]本發明所述的圓鋼管約束型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁節點結構中第一梁縱筋及第二梁縱筋分別穿過第二型鋼腹板及第一型鋼腹板，有效提高傳遞彎矩的效果，從而加強節點區的強度，提高節點抗震性能、安全性、整體性及承載力，圓鋼管和十字型鋼能夠對圓鋼管內混凝土提供有效的約束作用，同時圓鋼管內的混凝土也能彌補型鋼和空鋼管以易屈曲失穩的缺點。另外，節點區約束環梁套接于核心型鋼的外側，且各第一梁縱筋及各第二梁縱筋分布于節點區約束環梁的上下兩側，保證節點的剛度，從而避免節點區橫向斷裂，承載力得到大幅的提升，并且設計簡單，便于施工，節點區包裹于混凝土內，整體性能優異。
[0027]進一步，還包括若干節點區縱向鋼筋及若干節點區箍筋，使節點區箍筋及節點區縱向鋼筋形成鋼筋籠，有效彌補圓鋼管斷開產生的軸向剛度和強度的損失，優化了節點區的設計。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明的截面圖。
[0030]其中，I為節點區縱向鋼筋、2為節點區箍筋、31為第一型鋼翼緣、32為第二型鋼翼緣、41為第一型鋼腹板、42為第二型鋼腹板、5為核心型鋼、61為第二圓鋼管、62為第一圓鋼管、7為混凝土、81為第一梁縱筋、82為第二梁縱筋、9為第一梁箍筋、1