本實用新型屬于建筑結(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。

背景技術(shù)：

圓鋼管約束混凝土柱是在鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成的一種組合結(jié)構(gòu)豎向承重構(gòu)件，柱的鋼管在梁柱節(jié)點處斷開以最大程度發(fā)揮其約束作用。實際工程中框架柱一般會受到軸力、彎矩和剪力的共同作用，因此在應(yīng)用鋼管約束混凝土技術(shù)時還需在柱中配置鋼筋形成圓鋼管約束鋼筋混凝土柱。研究表明，圓鋼管約束鋼筋混凝土柱具有承載力高、耗能性能好、抗火能力強等優(yōu)點。鋼梁的抗彎性能好、質(zhì)量輕、施工方便簡潔，從而減小構(gòu)件截面尺寸、增大結(jié)構(gòu)有效使用面積、加快施工進度。圓鋼管約束鋼筋混凝土-鋼梁框架結(jié)構(gòu)可充分利用圓鋼管約束鋼筋混凝土柱和鋼梁的優(yōu)點，是一種低成本、高效率的結(jié)構(gòu)形式。

節(jié)點連接與構(gòu)造直接影響到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，圓鋼管約束鋼筋混凝土外包柱在梁柱節(jié)點區(qū)斷開，節(jié)點區(qū)域若采用傳統(tǒng)鋼筋混凝土和鋼梁的連接構(gòu)造，圓鋼管約束鋼筋混凝土柱的承載力遠高于相同截面尺寸的普通鋼筋混凝土柱，導(dǎo)致梁柱節(jié)點成為薄弱部位，不符合“強節(jié)點，弱構(gòu)件”設(shè)計原則。

由此可見，提出安全可靠、整體性好、傳力明確、施工方便的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點，是推廣應(yīng)用受力性能良好且經(jīng)濟優(yōu)越的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型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)性能和施工等方面具有優(yōu)勢的環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點。

為實現(xiàn)本實用新型目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點，其特征在于：包括柱圓鋼管Ⅰ、柱圓鋼管Ⅱ、柱縱筋、柱箍筋、鋼梁、節(jié)點區(qū)上圓鋼管、節(jié)點區(qū)圓鋼管、節(jié)點區(qū)下圓鋼管、上貫通環(huán)板、下貫通環(huán)板和混凝土。

所述柱圓鋼管Ⅱ、節(jié)點區(qū)上圓鋼管、上貫通環(huán)板、節(jié)點區(qū)圓鋼管、下貫通環(huán)板、節(jié)點區(qū)下圓鋼管和柱圓鋼管Ⅰ的軸線位于同一直線上，軸線垂直基礎(chǔ)平面。這些構(gòu)件是按照上述順序從上到下排序的。

所述的上貫通環(huán)板和所述下貫通環(huán)板均為環(huán)形板，上貫通環(huán)板和所述下貫通環(huán)板上按設(shè)計位置預(yù)留若干個柱縱筋貫穿孔。

節(jié)點區(qū)上圓鋼管的下端通過角焊縫與上貫通環(huán)板上表面相連。節(jié)點區(qū)下圓鋼管的上端通過角焊縫與下貫通環(huán)板下表面相連。節(jié)點區(qū)圓鋼管的上下端通過角焊縫分別與上貫通環(huán)板下表面和下貫通環(huán)板上表面相連。

所述柱圓鋼管Ⅱ連接于節(jié)點區(qū)上圓鋼管的上端。節(jié)點區(qū)下圓鋼管連接在柱圓鋼管Ⅰ的上端。

所述鋼梁包括四個工字型的分支梁，每個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。所述腹板位于上翼緣板和下翼緣板之間，其上下端分別連接上翼緣板和下翼緣板。所述腹板與上翼緣板相互垂直。

所述鋼梁的四個分支梁呈十字形連接在上貫通環(huán)板、節(jié)點區(qū)圓鋼管以及下貫通環(huán)板的外側(cè)壁面上。

每一個分支梁的上翼緣板通過熔透焊縫與上貫通環(huán)板連接。每一個分支梁的下翼緣板通過熔透焊縫與下貫通環(huán)板連接。每一個分支梁的腹板通過雙面角焊縫與節(jié)點區(qū)圓鋼管的外壁連接。

所述柱圓鋼管Ⅰ和柱圓鋼管Ⅱ內(nèi)還設(shè)置有若干上下貫穿二者的柱縱筋，這些柱縱筋與若干柱箍筋綁扎成筋籠狀。所述柱縱筋貫穿上貫通環(huán)板和下貫通環(huán)板上預(yù)留的那些柱縱筋貫穿孔。

所述混凝土填充在柱圓鋼管Ⅰ、柱圓鋼管Ⅱ、節(jié)點區(qū)上圓鋼管、節(jié)點區(qū)圓鋼管和節(jié)點區(qū)下圓鋼管所形成的豎向圓柱型空腔中。

進一步，所述上貫通環(huán)板和下貫通環(huán)板預(yù)留的柱縱筋貫穿孔直徑比柱縱筋直徑至少大5mm，這樣方便柱縱筋穿過且可以起到澆筑孔作用。

進一步，所述上貫通環(huán)板和下貫通環(huán)板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。

進一步，所述節(jié)點區(qū)上圓鋼管和節(jié)點區(qū)下圓鋼管的垂直高度為不小于0.2倍柱直徑。

進一步，所述鋼梁的四塊腹板的端部均設(shè)置有螺栓孔。

進一步，所述柱圓鋼管Ⅰ和柱圓鋼管Ⅱ分別與節(jié)點區(qū)下圓鋼管(8)和節(jié)點區(qū)上圓鋼管(6)留有10～20mm垂直間隙。

進一步，所述的混凝土(11)為普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。

進一步，所述的節(jié)點區(qū)上圓鋼管、節(jié)點區(qū)圓鋼管和節(jié)點區(qū)下圓鋼管的直徑均與上貫通環(huán)板和下貫通環(huán)板的中線直徑相同。

本實用新型提出的環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點具有下列優(yōu)點：

1、貫通環(huán)板傳遞梁端彎矩，安全可靠、傳力明確、可達到剛性節(jié)點要求，貫通環(huán)板相對外環(huán)板而言，節(jié)省用鋼量；貫通環(huán)板相對內(nèi)環(huán)板而言，方便混凝土澆筑。

2、節(jié)點區(qū)圓鋼管直接參與節(jié)點抗剪，大大提高節(jié)點的剛度；同時，節(jié)點區(qū)圓鋼管對節(jié)點核心區(qū)混凝土具有一定約束作用，有利于提高節(jié)點承載力。

3、本實用新型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。鋼管對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，同時鋼管在柱端部斷開，不直接承擔(dān)豎向荷載，避免了鋼管局部屈曲引起的對混凝土約束效應(yīng)的降低，因此該新型節(jié)點在承載力、延性和抗震性能方面具有較大的優(yōu)勢。

4、本實用新型中梁柱節(jié)點構(gòu)造簡單、且可實現(xiàn)工廠化組裝，節(jié)點區(qū)貫通梁在施工現(xiàn)場通過預(yù)留螺栓孔與鋼梁相連，有利保證施工質(zhì)量。

附圖說明

圖1為環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點的立面示意圖；

圖2為圖1中A-A的剖視圖。

圖中：柱圓鋼管Ⅰ1、柱圓鋼管Ⅱ2、柱縱筋3、柱箍筋4、鋼梁5、上翼緣板51、下翼緣板52、腹板53、螺栓孔530、節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7、節(jié)點區(qū)下圓鋼管8、上貫通環(huán)板9、下貫通環(huán)板10、柱縱筋貫穿孔90、混凝土11。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步說明，但不應(yīng)該理解為本實用新型上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本實用新型上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。

參見圖1和圖2，一種環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點，包括柱圓鋼管Ⅰ1、柱圓鋼管Ⅱ2、柱縱筋3、柱箍筋4、鋼梁5、節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7、節(jié)點區(qū)下圓鋼管8、上貫通環(huán)板9、下貫通環(huán)板10和混凝土11。

所述的柱圓鋼管Ⅰ1、柱圓鋼管Ⅱ2、節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7、節(jié)點區(qū)下圓鋼管8、上貫通環(huán)板9和下貫通環(huán)板10的軸線位于同一直線上，軸線垂直基礎(chǔ)平面。

所述的上貫通環(huán)板9和所述下貫通環(huán)板10均為環(huán)形板，環(huán)形板厚度不小于上翼緣板51的厚度，環(huán)面寬度不小于上翼緣板51寬度的7/10，環(huán)形板上按設(shè)計位置預(yù)留柱縱筋貫穿孔90。所述的柱縱筋貫穿孔90直徑比柱縱筋3直徑至少大5mm，這樣方便柱縱筋3穿過且可以起到澆筑孔作用。上貫通環(huán)板9和下貫通環(huán)板10傳遞梁端彎矩，安全可靠、傳力明確、可達到剛性節(jié)點要求，貫通環(huán)板相對外環(huán)板而言，節(jié)省用鋼量；貫通環(huán)板相對內(nèi)環(huán)板而言，方便混凝土澆筑。

所述的節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7和節(jié)點區(qū)下圓鋼管8的直徑均與上貫通環(huán)板9以及下貫通環(huán)板10中線的直徑相同。節(jié)點區(qū)上圓鋼管6的下端通過角焊縫與上貫通環(huán)板9上表面相連。節(jié)點區(qū)下圓鋼管8的上端通過角焊縫與下貫通環(huán)板10下表面相連。節(jié)點區(qū)圓鋼管7的上下端通過角焊縫分別與上貫通環(huán)板下9表面和下貫通環(huán)板10上表面相連。節(jié)點區(qū)圓鋼管7直接參與節(jié)點抗剪，大大提高節(jié)點的剛度；同時，節(jié)點區(qū)圓鋼管7對節(jié)點核心區(qū)混凝土具有一定約束作用，有利于提高節(jié)點承載力。所述節(jié)點區(qū)上圓鋼管6和節(jié)點區(qū)下圓鋼管8垂直高度為不小于0.2倍柱直徑。

所述鋼梁5包括四個工字型的分支梁，每個分支梁包括上翼緣板51、下翼緣板52和腹板53。所述上翼緣板51與下翼緣板52相互平行。所述腹板53與上翼緣板51相互垂直。所述鋼梁的四塊腹板53的端部均設(shè)置有螺栓孔530,這些螺栓孔530用于連接其他鋼梁。

所述鋼梁的四個分支梁呈十字形連接在上貫通環(huán)板9、節(jié)點區(qū)圓鋼管7以及下貫通環(huán)板10的外側(cè)壁面上。所述上翼緣板51和下翼緣板52通過熔透焊縫分別與上貫通環(huán)板9和下貫通環(huán)板10連接。所述腹板53通過雙面角焊縫與節(jié)點區(qū)圓鋼管7的外壁連接。

所述柱圓鋼管Ⅰ1和柱圓鋼管Ⅱ2內(nèi)還設(shè)置有若干柱縱筋3和若干柱箍筋4，這些柱縱筋3與柱箍筋4綁扎成筋籠狀。所述柱圓鋼管Ⅰ1柱圓鋼管Ⅱ2別與節(jié)點區(qū)下圓鋼管6和節(jié)點區(qū)上圓鋼管8留有10～20mm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。所述柱縱筋3貫穿柱縱筋貫穿孔90。

所述混凝土11填充在柱圓鋼管Ⅰ1、柱圓鋼管Ⅱ2、節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7和節(jié)點區(qū)下圓鋼管8所形成的豎向圓柱型空腔中。所述的混凝土11為普通混凝土、輕骨料混凝土或高性能混凝土。

本實施例的環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點現(xiàn)場基本加工方案如下：

1)吊裝柱圓鋼管Ⅰ1；

2)將已預(yù)留柱貫穿孔90的上貫通環(huán)板9和下貫通環(huán)板10通過角焊縫與節(jié)點區(qū)上圓鋼管6、節(jié)點區(qū)圓鋼管7以及節(jié)點區(qū)下圓鋼管8相連；

3)按設(shè)計尺寸制作鋼梁5，上翼緣板51和下翼緣板52通過全熔透焊縫分別與上貫通環(huán)板9和下貫通環(huán)板10側(cè)壁相連，腹板53通過雙面角焊縫和節(jié)點區(qū)圓鋼管7側(cè)壁相連；

5)柱縱筋3貫穿預(yù)留的柱貫穿孔90，并綁扎柱箍筋4形成帶鋼梁5的鋼筋籠；

7)吊裝帶鋼梁5的鋼筋籠，按構(gòu)造措施將帶鋼梁5的鋼筋籠固定在柱圓鋼管Ⅰ1內(nèi)；

8)吊裝柱圓鋼管Ⅱ2；

9)澆筑混凝土11，形成環(huán)板貫通的圓鋼管約束鋼筋混凝土柱-鋼梁框架節(jié)點。