本發(fā)明涉及結構工程領域，特別涉及抗震結構體系領域。

背景技術：

鋼管混凝土結構采用鋼管混凝土柱作為豎向承重構件，近年來在大跨度和空間結構、多層辦公樓及住宅、高層和超高層建筑以及橋梁結構中的應用日益增多。鋼管混凝土由于具有承載力高、抗震性能良好、制作和施工方便、耐火性能優(yōu)良、綜合經濟效益好等特點，大量應用于高層及超高層建筑中的框架柱，并與鋼梁連接形成框架體系。鋼管混凝土柱與鋼梁的節(jié)點在往復荷載作用下，鋼梁翼緣與鋼管混凝土柱的焊縫處易產生開裂現象，且鋼梁翼緣在屈服后極易發(fā)生面外屈曲，嚴重影響節(jié)點的耗能能力和延性，在設計中也很難控制節(jié)點進入非線性后的彎矩和剪力比例，導致節(jié)點的損傷難以預測和控制。

本發(fā)明提出的一種基于損傷控制理念的鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點可以實現節(jié)點的彎、剪內力解耦，并確保鋼梁端部與鋼管混凝土柱的連接鋼板在往復荷載下不產生開裂和屈曲現象，既能傳遞豎向荷載又能實現在地震荷載下的屈服耗能，因而具有良好的抗震性能。該新型節(jié)點中，節(jié)點區(qū)所有鋼構件均可在工廠預制并在施工現場采用高強螺栓直接拼裝，無任何現場焊接工作量，施工速度快且節(jié)點制作質量高。節(jié)點區(qū)采用低屈服點鋼代替H型鋼上下翼緣，一端穿過鋼管開口通過機械方式錨固在混凝土中，一端與H型鋼上下翼緣通過高強螺栓連接，從而將H型鋼上下翼緣由于彎矩產生的拉力及壓力傳遞到鋼管混凝土柱的內部，避免傳統(tǒng)節(jié)點采用焊接連接時由于承受反復荷載而發(fā)生的焊縫破壞。在地震荷載作用下，低屈服點鋼通過材料屈服實現節(jié)點區(qū)的塑性變形及能量耗散。另外，為避免低屈服點鋼材發(fā)生平面外屈曲，采用兩塊槽鋼機械夾持保證低屈服點鋼材的面外穩(wěn)定。節(jié)點區(qū)的H型鋼梁腹板通過鉸接機構連接到鋼管混凝土柱的鋼管上，從而將節(jié)點區(qū)剪力傳遞到鋼管混凝土柱上，避免鋼梁腹板在往復荷載作用下發(fā)生塑性破壞，而在正常使用條件下通過耳板間的摩擦來滿足節(jié)點剛度要求。該新型節(jié)點可以避免節(jié)點區(qū)彎距和剪力的耦合作用，傳力路徑明確，在強震作用下，可以使H型鋼梁端部形成高延性和高耗能能力的塑性鉸區(qū)，有效提高高層建筑結構抵御罕遇地震的能力。

技術實現要素：

為了解決強震作用下高層建筑中鋼管混凝土柱與H型鋼梁的可靠連接問題，本發(fā)明提供了一種基于損傷控制理念的鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點，可以實現節(jié)點區(qū)彎剪和剪力的有效傳遞，在強震作用下，節(jié)點區(qū)域可以形成高延性和高耗能能力的塑性鉸，改善結構的抗震性能，節(jié)點中的鋼結構部件采用預制裝配式施工，無現場焊接工作量，節(jié)點構件質量和精度均較高，且施工速度快。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種基于損傷控制理念的鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點，其特征在于：其節(jié)點包括型鋼梁中H型鋼、鋼梁端板、耳板、槽鋼、帶螺帽銷軸、鋼筋、低屈服點鋼板、鋼管混凝土柱中鋼管、高強螺栓。采用高強螺栓連接H型鋼上下翼緣和低屈服點鋼板，其中低屈服點鋼板通過鋼管混凝土柱中鋼管的矩形開孔埋入到混凝土中進行錨固，埋入部分通過通過開圓孔并插入鋼筋來實現可靠錨固；鋼梁端板和鋼管混凝土柱中鋼管分別與兩個耳板采用角焊縫焊接；帶螺帽銷軸連接兩個豎向耳板形成鉸接，鋼梁端板與鋼管混凝土柱中鋼管通過該鉸連接；兩塊槽鋼在兩端開孔，通過高強螺栓夾持低屈服點鋼板，防止低屈服點鋼板發(fā)生屈曲。

本發(fā)明具有以下有效效果：

1.解決強震作用下高層建筑組合結構體系中鋼管混凝土柱與H型鋼梁的可靠連接問題；

2.節(jié)點區(qū)可以避免彎距和剪力的耦合作用，傳力路徑明確，便于設計中進行損傷控制。在強震作用下，可以使H型鋼梁端部形成大應變條件下的高延性和高耗能能力的塑性鉸區(qū)，有效提高高層建筑組合結構體系抵御罕遇地震的能力。

3.節(jié)點區(qū)的鋼結構部件采用預制裝配式施工，所有鋼構件均可在工廠預制并在施工現場采用螺栓直接拼裝，無現場焊接工作量，節(jié)點構件質量和精度均較高，且施工速度快。

4.節(jié)點區(qū)的彎矩通過低屈服點鋼板直接傳遞到鋼管混凝土內部，避免了采用焊接方式連接可能產生的焊縫破壞。

5.節(jié)點區(qū)的剪力通過鉸接機構傳遞到鋼管混凝土柱，避免鋼梁腹板在反復荷載作用下發(fā)生剪切破壞。

6.節(jié)點區(qū)的耳板間通過磨砂處理增大節(jié)點剛度，從而滿足正常使用條件下的節(jié)點剛度要求，而在承載力極限狀態(tài)時釋放節(jié)點轉動剛度，耗散地震輸入能量。

該基于損傷控制理念的鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點抗震性能優(yōu)越、設計施工方便，可應用于高層建筑組合結構框架體系中，具有較為廣闊的工程應用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的節(jié)點立面圖。

圖2為本發(fā)明的節(jié)點俯視圖。

圖3為本發(fā)明的節(jié)點剖面圖A-A。

圖4為本發(fā)明節(jié)點區(qū)的低屈服點鋼與槽鋼的連接圖。

圖中：1—型鋼梁中H型鋼、2—鋼梁端板、3—耳板、4—槽鋼、5—帶螺帽銷軸、6—鋼筋、7—低屈服點鋼板、8—鋼管混凝土柱中鋼管、9—高強螺栓。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發(fā)明進一步詳細描述。

如附圖所示，本發(fā)明是一種耗能型鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點，由型鋼梁中H型鋼、鋼梁端板、耳板、槽鋼、帶螺帽銷軸、鋼筋、低屈服點鋼板、鋼管混凝土柱中鋼管、高強螺栓組成。其裝配程序如下：

工廠預制：

a.在工廠中預制節(jié)點的各個基本部件：型鋼梁中H型鋼1、鋼梁端板2、耳板3、槽鋼4、帶螺帽銷軸5、鋼筋6、低屈服點鋼板7、鋼管混凝柱中鋼管8；

b.在型鋼梁中H型鋼1的上下翼緣開圓孔，在低屈服點鋼板7上開圓孔，在槽鋼4上開圓孔，在鋼管混凝土中鋼管8上開矩形孔，耳板3表面磨砂處理；

c.采用完全熔透的對接焊縫連接鋼梁中H型鋼1和鋼梁端板2，采用四邊圍焊的角焊縫連接耳板3和鋼梁端板2，采用四邊圍焊的角焊縫連接耳板3和鋼管混凝土柱中鋼管8；

d.采用高強螺栓9將槽鋼4固定到低屈服點鋼板7上；

現場裝配：

e.將低屈服點鋼板7伸入至鋼管混凝土中鋼管8的矩形孔中，將鋼筋6插入到低屈服點鋼板7的圓孔內；

f.將預制好的型鋼梁中H型鋼1吊裝定位，采用高強螺栓9和低屈服點鋼板7連接；

g.將兩個耳板3用帶螺帽銷栓5連接，并擰緊螺帽施加預緊力；

h.向鋼管混凝土中鋼管9中澆筑混凝土。

本發(fā)明提供一種基于損傷控制理念的鋼梁—鋼管混凝土柱節(jié)點，解決了強震作用下高層建筑結構中鋼管混凝土柱和型鋼梁的可靠連接問題，通過工廠預制和現場裝配式施工，現場無任何焊接工作量，節(jié)約工期，施工質量高，具有優(yōu)越的抗震耗能能力，可用于采用了的鋼管混凝土柱和型鋼梁的高層建筑結構體系中。