專利名稱：鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及土木工程結構，具體的說是一種鋼管混凝土 柱-板鉸接節(jié)點。
技術背景
隨著居民生活水平的提高，人們對房屋布局的個性化提出更 高的要求，普通住宅戶內承重構件，如柱、墻、梁過多，用戶無 法根據(jù)時代、觀念和人員構成的變化，重新設計布局，使住宅很 快落后社會的發(fā)展，不具備可持續(xù)發(fā)展的條件。在減少柱、梁過 多的情況下，現(xiàn)在普遍采用板柱結構體系，板柱結構體系由于沒 有了縱橫交錯的肋梁；使得施工變得簡便，減少了樓面的裝飾工 作。較梁柱框架結構而言，無梁樓蓋體系在同樣凈高的要求下， 能夠明顯降低層高，從而降低建筑物的總高度。與梁柱框架同高 度時可以增加層數(shù)(約10: 11)，經(jīng)濟效益顯著。盡管無梁樓蓋體 系雖然以其卓越的使用功能、較高的經(jīng)濟指標以及簡便的施工， 受到廣大工程人員及業(yè)主的喜愛。但是由于板柱結構不設梁，所 以在豎向荷載下板內有較大的彎矩，在節(jié)點處還有較大的沖切力； 由其在地震作用下節(jié)點處的不平衡彎矩會在板內產(chǎn)生附加剪力， 使板柱結構往往會在節(jié)點處發(fā)生沖切破壞，所以一般認為板柱結 構的節(jié)點較弱，不利于抗震。在地震區(qū)不能采用純板柱結構，只 能采用板柱一抗震墻結構，全部地震作用由抗震墻承擔，但板柱 部分應能承擔不少于全部地震作用的20%。即便如此，我國的建筑 抗震設計規(guī)范(GB 50011-2001)第6. l.l條還是規(guī)定，板柱一抗 震墻結構房屋最大高度6度區(qū)不應超過40米、7度區(qū)不應超過35 米、8度區(qū)不應超過30米。比框架結構低20多米，不足框架一抗 震墻蛣構高度的三分之一。
美國在地震區(qū)采用板柱結構時，允許將一部分構件設計為僅承受豎向荷載、不承受水平荷載，其結果為一般在建筑周邊設梁 柱框架，在內部設一些剪力墻，其余為不承受水平力的板柱結構。
在上世紀90年代前美國混凝土設計規(guī)范ACI 318-02對于僅承受 重力荷載的板柱結構并沒有特殊要求，在1994年北嶺地震中有些 此類構件發(fā)生了破壞，其原因是由于其節(jié)點的抗變形能力不滿足， 造成節(jié)點發(fā)生沖切破壞。所以，在美國現(xiàn)行混凝土設計規(guī)范ACI 318-05第21. 11. 5條中要求對不參與承擔地震作用的板柱節(jié)點應 滿足在設計層間位移下不發(fā)生沖切破壞。對照ACI318-05的要求 可知，在實際工程中很少能滿足設計層間位移的要求，并且由于 地震作用的不確定性和層間位移計算方法的不完善，結構在使用 期存在出現(xiàn)超過設計位移的可能性，不承擔地震作用的板柱節(jié)點 地震時破壞的可能性依然較梁柱節(jié)點大。
常規(guī)設計下的板柱節(jié)點， 一般采用鋼筋混凝土柱，近年因鋼 管混凝土柱卓越的豎向承載能力也逐漸在板柱體系中有所應用， 但無論哪一種節(jié)點型式，其除去需要承擔豎向荷載之外，還要承 擔地震等水平荷載，其節(jié)點設計都是以剛性節(jié)點設計為主；這樣 的節(jié)點在水平和豎向荷載共同作用下，要傳遞不平衡彎矩引起的 彎矩及剪力，其沖切承載力因此受到一定程度的影響。板柱節(jié)點 抗震性能差的根本原因在于節(jié)點處在豎向荷載作用下已經(jīng)是結構 中的應力集中點，受力很復雜，地震時由于不平衡彎矩的作用首 先在節(jié)點附近的板內出現(xiàn)塑性變形，塑性變形的發(fā)展使板的抗沖 切能力降低而發(fā)生沖切破壞。提高板柱節(jié)點抗震性能的根本途徑 在于使節(jié)點的受力簡化，避免節(jié)點出現(xiàn)不平衡彎矩。
發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種抗側移能力強，避免地震時 樓房發(fā)生沖切破壞作用的鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點。
實現(xiàn)上述發(fā)明目的采用以下技術方案
一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，包括鋼管混凝土柱、混凝土 樓板，所述鋼管混凝土柱與混凝土樓板之間通過鉸接支座連接。 由于采用了以上技術方案，本實用新型與現(xiàn)有技術相比，在樓、電梯間設置鋼筋混凝土墻或鋼管混凝土支撐，構成核心筒體， 主要承受地震作用，在單元周邊設置短肢剪力強墻或者框架梁柱 與核心筒體共同承擔水平和豎向載荷，在室內不設承重墻和承重 梁，僅設幾個只承受豎.向載荷的鋼管混凝土柱，鋼管混凝土柱作 為豎向載荷承重構件在相同用鋼量的情況下，其截面積較鋼筋混 凝土柱減少一半以上，增加節(jié)點的抗變形能力，保證板柱節(jié)點的 變形能力大于框架抗震墻的變形能力，當遇到地震強外力破壞作 用下，鋼管混凝土柱隨著混凝土樓板移動，鋼管混凝土上柱和鋼 管混凝土下柱之間產(chǎn)生相對滑移，而混凝土樓板不會發(fā)生傾斜， 避免建筑物發(fā)生倒塌。
本實用新型的有益效果是
(1) 在室內采用鋼管混凝土板柱結構，將板柱節(jié)點部位設計 成鉸結節(jié)點，使其只承擔豎向荷載，不承擔或者承擔很少的水平 荷載，可以很好的解決地震區(qū)由于節(jié)點不平衡彎矩造成板抗沖切 能力不足的問題，并與其它受力構件(抗震墻、鋼筋混凝土邊框 架)配合使用，為板柱結構在地震區(qū)特別是高烈度區(qū)的應用提供 了必要條件。
(2) 該節(jié)點的設計特點使其抗側移能力遠遠優(yōu)于常規(guī)設計中 的剛性板柱節(jié)點，同時采用鋼管混凝土柱作為主要豎向承重構件， 可以有效減少柱截面面積，增加節(jié)點的抗變形能力，保證板柱節(jié) 點的變形能力大于框架抗震墻的變形能力，成為整體結構抗震的 第三道防線(抗震墻、框架、鋼管混凝土柱)，避免發(fā)生倒塌。
(3) 提供了三種不同的節(jié)點構造形式，分別適用于密肋雙向 板無梁樓蓋、有托梁板式無梁樓蓋、平板式無梁樓蓋，適用范圍 比較廣泛。



圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。 圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖。 圖3是本實用新型實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1:
參見附圖1， 一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，由鋼管混凝土 下柱l、鉸接支座下板2、鉸接支座上板3、板底縱筋4、肋板5、 混凝土樓板6、板頂縱筋7、水平推環(huán)8、防水密封膠9、鋼管混 凝土上柱10組成。
鋼管混凝土下柱1與鋼管混凝土上柱10之間裝有鉸接支座下 板2，鉸接支座下板2上裝有鉸接支座上板3，鉸接支座上板3套 裝在鋼管混凝土上柱10上，鉸接支座上板3與鋼管混凝土上柱10 之間自上而下依次設有防水密封膠9和水平推環(huán)8;鉸接支支座下 板2的上表面與鉸接支座上板3的下表面均呈弧面狀，兩者的弧 面半徑相吻合，并等于結構層高；鉸接支座上板3上設有肋板5， 鉸接支座上板3支承混凝土樓板6，混凝土樓板6內的板頂縱筋7 和板底縱筋4分別焊接在鉸接支座上板3上。
當樓層發(fā)生相對移動時，由于鋼管混凝土上柱10與鉸接支座 上板3間設有水平推環(huán)8，鋼管混凝土上柱10隨著混凝土樓板6 移動，鉸接支座上板3與鉸接支座下板2之間產(chǎn)生相對滑移，則 混凝土樓板6保持平動不發(fā)生傾斜。此方式適應于跨度較大及載 荷較大的密肋雙向板墻角梁樓蓋。
實施例2:
參見附圖2， 一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，由鋼管混凝土 下柱1、鉸接支座2、混凝土樓板3、鋼加強環(huán)4、鋼管混凝土上 柱5、板頂縱筋6、板底縱筋7組成。
鋼管混凝土下柱1與鋼管混凝土上柱5之間裝有鉸接支座2， 混凝土樓板3支承在鉸接支座2上，鉸接支座2的上方設有與鋼 管混凝土上柱5連接的鋼加強環(huán)4，混凝土樓板3內的板頂縱筋6 和板底縱筋7分別與鋼加強環(huán)4和鉸接支座2焊接。
在結構發(fā)生側移時鉸接支座2在重力載荷和局部彎矩的作用 下將產(chǎn)生塑性變形，其局部彎矩由鉸接支座2上的豎向應力差平 衡。此方式適合于跨度及載荷均較小的平板式無梁樓蓋。
實施例3:參見附圖3， 一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，由鋼管混凝土 下柱l、鉸接支座2、紫銅墊片3、下加強鋼環(huán)4、混凝土樓板5、 上加強鋼環(huán)6、鋼管混凝土上柱7、板頂縱筋8、板底縱筋9組成。
鋼管混凝土下柱1與鋼管混凝土上柱7之間裝有鉸接支座2， 鉸接支座2上能過紫銅墊片3裝有下加強鋼環(huán)4，下加強鋼環(huán)4 上方裝有與鋼管混凝土上柱7連接的上加強鋼環(huán)6，混凝土樓板5 通過紫銅墊片3和下加強鋼環(huán)4支承在鉸接支座2上，鉸接支座2 的上方設有與鋼管混凝土上柱7連接的上加強鋼環(huán)6，混凝土樓板 5內的板頂縱筋8和板底縱筋9分別焊接在上加強鋼環(huán)6和下加強 鋼環(huán)4上。
當結構發(fā)生側移時，紫銅墊片3將產(chǎn)生塑性壓縮，而混凝土 樓板5保持平動不發(fā)生傾斜。此方式適合于跨度及載荷相對較大 的有托梁板式無梁樓蓋。
權利要求1、一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，包括鋼管混凝土柱、混凝土樓板，其特征在于所述鋼管混凝土柱與混凝土樓板之間通過鉸接支座連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，其特 征在于所述鉸接支座由鉸接支座下板和鉸接支座上板構成，該 鉸接支座上、下板均呈弧面狀，其兩者的弧面半徑相吻合并等于 結構層高。
3、 根據(jù)權利要求2所述的鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，其特 征在于所述鉸接支座上板與鋼管混凝土柱之間自上而下依次設 有密封膠和水平推環(huán)。
4、 根據(jù)權利要求1所述的鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，其特 征在于所述鉸接支座上方設有與鋼管混凝土柱連接的鋼加強環(huán)。
5、 根據(jù)權利要求4所述的鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點，其特 征在于所述鋼加強環(huán)為上、下兩層，該下層加強環(huán)與鉸接支座 之間設有低彈性墊片層。
專利摘要本實用新型涉及土木工程結構，具體的說是一種鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點。它包括鋼管混凝土柱、混凝土樓板，所述鋼管混凝土柱與混凝土樓板之間通過鉸接支座連接。鋼管混凝土柱-板鉸接節(jié)點適合于在建筑物室內不設承重墻和承重梁，僅設承受豎向載荷的鋼管混凝土柱，作為豎向載荷承重構件在相同用鋼量的情況下，其截面積較鋼筋混凝土柱減少一半以上，增加節(jié)點的抗變形能力，保證板柱節(jié)點的變形能力大于框架抗震墻的變形能力，當遇到地震強外力破壞作用下，鋼管混凝土柱隨著混凝土樓板移動，鋼管混凝土上柱和鋼管混凝土下柱之間產(chǎn)生相對滑移，而混凝土樓板不會發(fā)生傾斜，避免建筑物倒塌。
文檔編號E04B1/30GK201144462SQ200720309108
公開日2008年11月5日 申請日期2007年12月27日 優(yōu)先權日2007年12月27日
發(fā)明者永 廖, 張玉敏, 鵬 李, 蘇幼坡 申請人:河北理工大學;鵬達建設集團有限公司