[发明专利]一种巨型钢管混凝土斜柱与斜撑转换节点结构

说明书

本发明提供一种巨型钢管混凝土斜柱与斜撑转换节点结构，包括斜支柱(1)、框架柱(18)、斜撑(19)、转换构件及框架梁(8)，斜撑(19)固定连接在转换构件上，框架柱固定连接在转换构件上，转换构件固定设置于斜支柱顶端，框架梁固接或铰接连接在转换构件上转换构件包括依次固定连接的椭圆转换件、大圆变小圆转换件以及圆变方转换件，椭圆转换件与斜支柱连接，大圆变小圆转换件与斜撑连接，圆变方转换件与框架柱连接，斜支柱、框架柱、斜撑中均设置有环形加劲肋板和纵向加劲肋板，转换构件中设置平行于斜撑面竖内肋板、垂直于斜撑面竖内肋板、环形加劲肋板，斜支柱与转换构件通过水平圆形转换肋板和竖向弧形转换肋板连接。

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，特别是一种超高层建筑结构用巨型支撑框架结构。

背景技术

随着高层、超高层建筑的功能和形式不断往多样化的方向发展，转换层的应用也越来越广泛。斜柱转换结构具有转换构件，其主要承受轴向荷载，具有传力路径短、转换构件截面尺寸较小的特点，有利于建筑空间的使用，因而具有广泛的应用前景。此外，因为转换构件主要承受轴向荷载，所以适合采用钢管混凝土构件。钢管混凝土构件尺寸比传统钢筋混凝土构件小，且节省模板、不需绑扎钢筋，施工进度快、施工质量有保证。斜柱转换结构的斜柱和支柱均采用钢管混凝土构件时，称为钢管混凝土斜柱转换结构。节点作为钢管混凝土斜柱转换结构中的重要部位，其力学性能和构造方法的研究成果少，成为制约钢管混凝土斜柱转换结构应用的瓶颈。

根据转换构件类型的不同，现有斜柱转换结构节点主要分为钢筋混凝土斜柱转换节点、型钢混凝土斜柱转换节点和钢管混凝土斜柱转换节点三种类型。

1.转换构件为钢筋混凝土构件的斜柱转换节点

斜柱和支柱均为钢筋混凝土构件，斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋交汇于节点处，节点区混凝土一次浇捣成形。斜柱、楼盖梁的内力通过钢筋和混凝土直接传递至节点区，然后传递至支柱，节点的整体性好。不过，在实际应用中存在不足，主要为：

(1)构件截面尺寸大，影响建筑空间的使用。斜柱转换结构中的斜柱承担上部结构传来的荷载，内力较大，且与竖直方向的倾角越大斜柱内力越大。钢筋混凝土构件的承载力较低，为了满足安全性的要求，斜柱的截面尺寸和节点的体积均较大，将造成转换楼层建筑使用空间的减少以及管道通行的不便。

(2)节点施工难度大。虽然钢筋混凝土斜柱转换节点的整体性较好，但多根斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋在节点区汇集、锚固，节点区钢筋密集、绑扎困难，施工质量难保证。节点区体积大，混凝土浇捣密实性难保证，且浇捣时水化热高、温度应力较大，对裂缝控制不利。此外，混凝土结构施工过程需要支模作业，工期较长。

2.转换构件为型钢混凝土构件的斜柱转换节点

斜柱和支柱均为型钢混凝土构件，斜柱、支柱、楼盖梁的钢筋、型钢交汇于节点处，节点区混凝土一次浇捣成形。斜柱、楼盖梁的内力通过型钢、钢筋和混凝土直接传递至节点区，然后传递至支柱，节点的整体性好。

这类型节点的转换构件采用型钢混凝土，截面比钢筋混凝土构件小，有利于建筑空间的使用。不过，节点处有多根斜柱、支柱的型钢和钢筋、以及楼盖梁的钢筋汇集，节点区钢筋密集、绑扎困难，施工难度大，质量难保证。

3.转换构件为钢管混凝土构件的斜柱转换节点

斜柱和支柱均采用钢管混凝土，楼盖梁一般采用钢梁或型钢混凝土梁，梁与节点的连接方式与一般的钢管混凝土节点相同。竖向荷载通过斜柱与支柱的连接传递，梁端弯矩通过节点内隔板或外加强环进行传递，梁端剪力通过梁腹板与支柱或斜柱钢管的连接进行传递。工程中已应用的钢管混凝土斜柱转换结构主要有以下三种类型，各有优缺点：