钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计.pdf

第2 期 2 0 0 7 年2 月 广东 土 木与建 筑 GU AN GDONG ARC HI T EC T URE CI VI L EN GI NE ERI NG F E B 2 O 0 7 钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计 黄 斌 ( 深圳市方佳建筑设计有限公司 深圳 5 1 8 0 3 1 ) 摘要： 本文推荐一种钢管 混凝 土柱 与钢 筋混凝 土粱节点做 法， 使钢管在节点 区是连续的 ， 节点刚性不 受影响， 粱可以可靠地传递 内力 ， 与其它节点做 法相比， 具有施工方便和 节约材料的优点。 关键词 ： 钢管混凝 土柱 ；钢管混凝土叠合柱；钢管 开穿梁钢筋小孔 ；梁柱节点构造 1概述 钢管混凝土柱使钢管与混凝土改变 了各 自本身 的材料性质 共同成为一种新的复合材料 该结构形 式以卓越 的承载能力和变形能力 。 在工程 中得到越 来越多的应用 在此基础上近年又陆续有不少工程 采用钢管混凝土叠合柱和钢管混凝土组合柱等 由于工程中往往 仅在框架柱 中采用钢管混凝 土 而框架梁则采用普通钢筋混凝土 故两者的连接 节点成为工程中的难点之一 目前常用的连接节点 有钢牛腿法 、 双梁法 、 环梁法 、 钢管开大洞后补强法 及纯钢筋混凝土节点法等。双梁法和环梁法对梁之 间内力传递的可靠性有一定影响 ： 钢管开大洞后补 强法及纯钢筋混凝土节点法使得钢管在节点区不连 续 难以保证节点原有的刚性 ： 钢牛腿法对钢材消耗 量大 现场焊接施工量大 以上列举的连接节点均存在一定程度 的不足 本文推荐一种在钢管上开穿钢筋小孔 的连接节点 通过模型试验为基础的理论分析 并经过多个工程 实践的检验 证明它具有可靠和经济实用 的优点 2 钢管开小孔连接节点的优点 2 1 钢管开小孔后对钢管截面削弱不大 梁钢 筋穿过小孔后剩余的缝隙很小 钢管对管芯混 凝土的约束力基本没减小 。 不影响钢管混凝土 柱的承载能力和变形能力 2 2 梁钢筋直接穿过钢管后 梁可以可靠地传 递内力 梁长范围内的刚度保持不变 结构受 力分析与实际相 同 而钢牛腿法和钢管开大洞 后补强法 在梁端范围内有相 当长度 的型钢 使得梁刚度发生急剧变化 2 3 在设置水平加强环和竖 向短加劲肋补强后 钢 管在节点 区是连续 的 节点刚性不受影响 。 满足“ 强 节点弱构件” 的要求 2 4现场施工较方便 即使圆弧形的梁钢筋也可顺 利穿过 2 5 节点补 强所用 材料 比钢牛腿 法 和钢管开 大洞法 大幅减少 。 有利于降低造价 3 钢管开小孔的连接节点构造 钢管开小孔的连接节点构造如图 1 其要点如下 ： ( 1 )钢管开小孔 ： 小孔直径 D= 钢筋直径+ 1 0 m m， 水平间距为 3 D 垂直间距为 2 D。 ( 2 )在梁顶面和梁底面各设置 1 道钢管水平加 强环环板宽度若为钢管混凝土柱则取钢管直径的 1 0 。 钢管混凝土叠合柱则取 6 5 1 0 0 mm。 环板厚度= 0 5 t 且 1 6 m m( t 为钢管壁厚 ) ( 3 )钢管竖向短加劲肋紧贴水平加强环设置 肋 宽I- - 环板宽一 1 5 ra m。 肋厚= 环厚 ， 长 2 0 0 m m。 布置在粱 开孔部位的两侧和中间。 ( 4 )梁钢筋尽量采用直径较大 的 HR B 4 0 0级钢 筋 。 以减少钢管开孔数量 。若是钢管混凝土叠合柱 。 则部分梁钢筋可以在钢筋混凝土柱区域内穿过 梁底 亘 堑 、 一 忏 = 二 =士 _ 士 = ； 斗午件 地 I l l I I 建 攀蟒 强环 图 1 钢筋 穿钢管平、 立面示意图 2 9 环 肋 维普资讯 http:/ 2 0 0 7 年2 月 第2 期 黄斌： 钢管混 凝土 柱与 钢筋混凝 土梁连 接节 点设 计 F E B 2 0 0 J7 N O 2 4 钢管开小孔的连接节点分析 为进行钢管开小孑 L 后的分析研究 于 1 9 9 6年委 托中国钢结构协会钢一混凝土组合结构协会进行 了 1 ： 5模型的 4组共 9个试件模型试验 并通过多个 工程实践得出以下主要结论 ： ( 1 )钢管在轴压力作用下。 钢管开小孑 L 后钢管对 管芯混凝土 的约束力略为减小 水平加强环将产生 拉力 以弥补钢管横向紧箍力减小 的不足。但水平 加强环的拉力与钢管未开孑 L 时相差不大 其原因是 钢管开孑 L 后对管芯混凝土约束力无 明显减小。 ( 2 )由于钢管开小孑 L 后其截面被削弱。 均匀布置 的竖向短加劲肋可把钢管削弱截面中的内力分流传 递 梁中间短肋和梁边短肋承担的内力基本相同 ， 且 为弹性工作 ( 3 )在节点处设置水平加强环 和竖向短加劲肋 后 与未开小孑 L 的钢管混凝土承载力比较 仅相差不 足 1 且破坏均不发生在节点区。 即开小孑 L 后不影 响钢管混凝土柱的承载力。 ( 4 )节点 四周的现浇混凝土梁板对节点的约束 能力在模型试验 中未加 以考虑 现浇混凝土梁板对 节点约束能力可以起到附加保证的作用 。 5工程 实例 实例 3 深圳诺德金融中心大厦 ： 2 0 0 3年 1 0月 完成施工图设计 钢筋混凝土框架一核心筒结构 结 构高度 1 9 2 m 首层层高 1 2 m 1 5层及 以下采用钢管 混凝土组合框架柱 如图 2 c所示。 实例 4 深圳香港中旅大厦 ： 2 0 0 6年 7月完成 施工图设计 钢筋混凝土框架一核心筒结构。 结构高 度 1 5 2 m 首层部分层高 1 9 4 m 4层及以下采用钢管 混凝土组合框架柱 如图 2 d所示 。 6结束语 6 1 钢管按一定的构造要求开穿钢筋小孑 L 对钢管 截面损伤不大 。 梁钢筋直接穿过钢管 使得梁内力可 以可靠地传递 6 2 适 当设置水平加强环和竖向短加劲肋 不会 降 低钢管混凝土柱的承载能力和变形能力 可保证节 点刚性 。 6 - 3 该法的可靠性和可行性 已被模型试验和工程实 例所证实 。 可大幅节约梁柱节点钢材 。 且施工方便 。 参考文献 1 蔡绍怀钢管混凝土结构 的计算与应用 M 北京 ： 中国 建筑工业 出版社 1 9 8 9 2 钟善桐钢管混凝土结构 M 哈尔滨 ： 黑龙江科学技术 出版社 1 9 9 4 3 C E C S 2 8： 9 0 钢管混凝土结构设计 与施工规程 S 4 深圳市邮 电局工程 R C梁钢筋穿过钢管混凝土柱对管 柱 实例 1 深圳邮电信息枢纽大厦 ： 1 9 9 6年 1 0月 承载力影响的试 完成施工图设计 钢筋混凝土框架一 核心筒结构 结 验 M 中国钢结 构高度 1 9 9 m 2 3层及以下采用钢管混凝土框架柱。 构协会钢一 混凝土 部分框架梁为圆弧形 如图 2 a 所示。 组合结构协会， 1 9 9 7 实例 2 深圳招商银行大厦 ： 1 9 9 8年 5月完成 5 C E C S 1 8 8 ： 2 0 0 5 施工图设计 钢筋混凝土框架一 核心筒结构 。 结构高 钢管混凝土叠合柱 度 2 3 7 m。 采用矩形钢管混凝土组合柱 、 型钢混凝土 结构技术规程 s 柱及钢管混凝土柱 如图 2 b所示。 3 0 ( b ) 深圳招商银行大厦 ( c )深圳诺德金融 中心大厦 图 2 钢管开小孔连接节点工程实例的结构 平面布置图 ( a )深圳 邮电信息枢纽大厦 口 口 口 口 口 口 口 口 ( d )深圳香港 中旅大厦 维普资讯 http:/