[发明专利]一种钢管混凝土异形柱与钢梁连接的节点结构

说明书

技术领域：

本发明涉及一种钢管混凝土异形柱与钢梁连接的节点结构，属土木工程结构设计技术领域。

背景技术：

异形截面钢管混凝土柱应用于高层住宅建筑能使结构避免柱体凸出墙身，避免房间出现棱角，适合平面布局，提高房屋使用面积；对于异形截面钢管混凝土柱的研究受到专家学者的普遍关注。

考虑到由几块钢板直接焊接而成的异形钢管的截面几何形状难以准确控制，不便于工厂或现场制作施工、焊缝也难以保障质量、约束能力差的问题，有关学者提出了一种新型钢管混凝土异形柱，即由两根方形钢管混凝土柱直接焊接形成T形、L形钢管混凝土柱。通过相关试验表明，这种新型钢管混凝土异形柱具有较高承载力和抗震性能，并得出了相关的承载力计算公式，可以适用于实际工程。

梁柱节点的设计不仅直接影响到结构的整体刚度、受力性能和安全性能，影响到施工的难易程度和施工进度，而且制约柱构件的运用和推广，因而节点设计成为这种新型钢管混凝土异形柱结构设计中的关键环节。

为了将这种新型钢管混凝土异形柱运用于实际工程中，需要提出一种钢管混凝土异形柱与钢梁的节点结构，以满足钢管混凝土异形柱实际应用的要求。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢管混凝土异形柱与钢梁连接的节点结构，具有力学性能好、节点刚度大，承载力高、施工方便、成本低廉的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在一种钢管混凝土异形柱与钢梁连接的节点结构的结构中，设置有异形柱、上加强环、下加强环、工字钢梁、拼接板、垂直肋板、摩擦型高强螺栓；异形柱由矩形钢管和槽型钢管焊接而成；上加强环和下加强环的内空形状与异形柱的外形形状相同；上加强环和下加强环套箍在异形柱上并通过环绕焊接连接；垂直肋板的上端与上加强环焊接连接、下端与下加强环焊接连接、左边与异形柱的钢管壁焊接连接、右边与工字钢梁的腹板通过拼接板用摩擦型高强螺栓连接；上加强环与工字钢梁的上翼缘板焊接连接；下加强环与工字钢梁的下翼缘板焊接连接。

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

1、封闭状的加强环提高了钢管对核心混凝土的套箍约束能力，消除了钢管被撕裂的隐患。

2、本节点结构无需对钢管壁进行开孔破洞，无需在管内设置隔板和实施焊接，在现场就能进行相关施工，施工方便。

3、利用上下加强环来分别承受拉压力，形成力偶来抵抗梁端弯矩，利用垂直肋板来传递两端剪力，节点结构传力明确。

4、传力路径简洁明确，节点刚度大，承载力高，在适当截面设计下能够实现“强柱，弱梁，节点更强”，力学性能优越。

附图说明：

图1为本发明的总体结构示意图。

图2为本发明节点处的A-A剖面结构示意图。

图3为本发明节点处的B-B剖面结构示意图。

图4为本发明的加强环的结构示意图。

在图中：1.异形柱、2.上加强环、3.下加强环、4.工字钢梁、5.拼接板、6.垂直肋板、7.摩擦型高强螺栓。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

一种钢管混凝土异形柱与钢梁连接的节点结构，由异形柱1、上加强环2、下加强环3、工字钢梁4、拼接板5、垂直肋板6、摩擦型高强螺栓7组成；异形柱1由矩形钢管和槽型钢管焊接而成；上加强环2和下加强环3的内空形状与异形柱1的外形形状相同；上加强环2和下加强环3套箍在异形柱1上并通过环绕焊接连接；垂直肋板6的上端与上加强环2焊接连接、下端与下加强环3焊接连接、左边与异形柱1的钢管壁焊接连接、右边与工字钢梁4的腹板通过拼接板5用摩擦型高强螺栓7连接；上加强环2与工字钢梁4的上翼缘板焊接连接；下加强环3与工字钢梁4的下翼缘板焊接连接。

实施本发明时，可按以下步骤进行：

以十字形截面钢管混凝土柱与工字钢梁的节点结构为例。

1、根据设计确定异形柱1十字形截面的尺寸，柱钢管采用矩形钢管和由钢板加工成的槽型管焊接而成。

2、在施工现场或相关厂房加工制作工字钢梁4，上加强环2、下加强环3、拼接板5、垂直肋板6。

3、在工字钢梁4的腹板和垂直肋板6上的设计位置开螺栓孔洞。

4、在异形柱1的钢管柱上按要求焊接上加强环2、下加强环3，垂直肋板6；垂直肋板6连接焊接上加强环2和下加强环3。

5、吊装安装异形柱1柱体，浇筑混凝土。

6、通过拼接板5，采用摩擦型高强螺栓7使工字钢梁4的腹板和垂直肋板6连接，上加强环2与工字钢梁4的上翼缘板焊接连接；下加强环3与工字钢梁4的下翼缘板焊接连接。