談牛腿式鋼管混凝土柱—混凝土梁的節(jié)點做法

鄒國強

(深圳市歐博工程設計顧問有限公司，廣東深圳 518053)

鋼管混凝土柱將鋼管與混凝土共同使用在構(gòu)件上，改變了各自本身的材料性質(zhì)，成為一種新的復合材料。該結(jié)構(gòu)形式以卓越的承載能力和變形能力，在高層建筑工程中得到越來越多的應用。在實際工程中，往往框架柱采用鋼管混凝土，而框架梁則采用鋼筋混凝土的形式，所以兩者的連接節(jié)點成為工程中的難點之一［1-3］。目前在工程中常用的連接節(jié)點有環(huán)梁法、雙梁法、鋼管開大洞后補強法等［4，5］。雙梁法和環(huán)梁法對梁之間內(nèi)力傳遞的可靠性有一定影響;鋼管開大洞后補強法使得鋼管在節(jié)點區(qū)不連續(xù)，難以保證節(jié)點原有的剛性。本文簡單闡述一種鋼牛腿式的鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節(jié)點形式，該節(jié)點構(gòu)造簡單、傳力明確，能夠確保節(jié)點區(qū)的可靠性。

1 工程概況

本工程位于廣東省深圳市，總建筑面積約為10．7萬m2。建筑含地下室3層、裙樓4層以及塔樓四座(T1～T4)，其中除T2塔樓為混合框架—核心筒外，其余三座塔樓均為混合框架—剪力墻結(jié)構(gòu)。連接節(jié)點為圓鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁節(jié)點。

2 連接節(jié)點構(gòu)造

如圖1所示，分別在鋼管柱內(nèi)對應于牛腿上下翼緣的位置設置兩道水平內(nèi)環(huán)板，在水平內(nèi)環(huán)板之間隔45°設置加勁板，以保證內(nèi)環(huán)板的共同工作。水平內(nèi)環(huán)板的設置對混凝土的承載能力沒有影響，且加強了節(jié)點的約束能力，對節(jié)點薄弱位置進行了補強。鋼牛腿與鋼管柱采用焊接連接，避免了在鋼管柱上開洞，因而對柱的原有截面及母材沒有影響，相對于開小洞后將鋼筋穿進柱截面的做法，大大提高了節(jié)點區(qū)的可靠性。圖2為牛腿的構(gòu)造以及牛腿上加勁肋的布置形式，該節(jié)點采用的是環(huán)板牛腿的構(gòu)造形式。加勁板a布置在柱與牛腿相交處，以提高抗剪承載力。加勁板b間隔250 mm布置在牛腿腹板上。設置加勁板的目的是為了能夠提高牛腿的整體剛度及承載力，且不會發(fā)生變形。在節(jié)點處設置鋼牛腿，則梁端的塑性破壞就會遠離柱表面［6］，從而使塑性鉸外移，這樣就可以實現(xiàn)工程中“強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計要求［7］。鋼筋混凝土梁中縱筋在鋼管混凝土柱表面處的錨固問題一直是該類節(jié)點做法中比較難處理的一個部分。在鋼牛腿式的節(jié)點中，梁的縱筋可直接焊在牛腿及短鋼板上。梁面筋和梁底筋的第二排鋼筋伸至離鋼管混凝土柱100 mm處，并雙面焊接于牛腿上，焊縫長度為5d。梁面筋和底筋的第一排鋼筋伸至鋼管柱外壁的豎向環(huán)板，并與其四面圍焊，焊角尺寸hf≥12 mm。在牛腿上合理的布置抗剪栓釘，以保證鋼牛腿與鋼筋混凝土梁的共同作用，栓釘間距100 mm，寬度方向上的排數(shù)應根據(jù)牛腿翼緣寬度進行調(diào)整。通過設置抗剪栓釘，可以有效地將牛腿上的力傳遞至鋼管柱(見圖3)。

圖1 鋼牛腿連接大樣平面示意圖

3 結(jié)語

1)鋼牛腿式鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點對鋼管柱的原有截面及母材無任何影響，且牛腿的設置能夠保證有效的從混凝土梁傳遞至鋼管柱。2)該節(jié)點形式具有足夠的整體剛度與承載力，牛腿的設置可使塑性鉸外移，可以滿足“強節(jié)點弱構(gòu)件”的設計要求。3)在鋼牛腿上設置橫向加勁肋可提高牛腿的整體剛度，且在鋼管柱內(nèi)外設置水平環(huán)板，可提高牛腿在整體工作時的穩(wěn)定性。

［1］鐘善桐．鋼管混凝土結(jié)構(gòu)［M］．哈爾濱:黑龍江科技出版社，1994．

［2］陳紹蕃．鋼結(jié)構(gòu)基礎［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003．

［3］CECS 28∶90，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設計與施工規(guī)程［S］．

［4］黃 斌．鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接節(jié)點設計［J］．廣東土木與建筑，2007，2(2):29-30．

［5］王宇平．鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接［Z］．

［6］堯國皇．新型鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁節(jié)點抗震性能研究［J］．工業(yè)建筑，2011，41(2):97-102．

［7］陳振明．鋼牛腿式鋼管混凝土柱與型鋼混凝土梁節(jié)點實驗研究［J］．工業(yè)建筑，2012，42(12):96-103．