一种组合梁与混凝土柱节点构造及其施工方法

摘要：组合结构节点设计是整个设计中的一个重要环节， 结构体系中的节点构造及受力性能直接影响到组合梁与混凝土柱结构体系的力学性能。混凝土柱与组合梁组成的结构体系能充分发挥混凝土与钢结构优点。

关键字：组合结构；节点构造；组合梁

Abstract: the structure design is that the entire nodes in the design of an important link, the structure system of the node structure and mechanical properties of the composite beams directly affect the structure and concrete column the mechanical properties of the system. Concrete composite column and structure composed of system can make full use of concrete and steel structure advantages.

Keyword: combination structure; Joint structure; Composite beams

中图分类号：TU528文献标识码：A 文章编号：

1. 组合节点设计背景

混凝土柱具有抗压强度高、耐腐蚀、整体稳定性好、取材容易且造价低的优点；组合梁具有截面小、自重轻、延性好的优点，在使用阶段可以不考虑梁的整体稳定性，充分发挥钢与混凝土各自的优点，它能够节约材料、减轻楼盖重量、降低梁高、增强刚度和承载力。

钢与混凝土组合结构能充分发挥钢与混凝土两种材料的长处。混凝土柱与组合梁组成的结构体系与一般的混凝土结构体系相比具有构造合理、抗震性能好、制作安装简单方便的优点，与钢框架体系相比具有造价低的优点。

根据节点处传递荷载的情况、所采用的连接方式以及细部构造，连接节点的类别可分为刚性连接、半刚性连接和铰接连接。

目前，现有技术对组合梁与混凝土柱整体性能的研究较为广泛，但组合梁与混凝土柱组合结构是由钢与混凝土二种材料共同组成的，其节点构造和受力性能比较复杂，因此结构体系中梁柱节点的研究仍很缺乏。尽管当前也研究出的一些节点构造，但在实际工程中应用依旧很少，主要因为施工方法复杂。由于该结构体系中节点的构造及受力性能直接影响到组合梁与混凝土柱结构体系的力学性能，故工程界急需找到一种适用于该结构体系的高性能的，且施工方便的节点结构。

2. 组合节点设计方法

2.1节点构造及施工方法

克服现有技术的不足与缺点，提供一种强度高、延性好、内力分布均匀、现场安装简单的梁贯通式的组合梁与混凝土柱节点构造。以充分发挥组合梁与混凝土柱结构在节点处内力传递简捷、节点加工简单、施工方便、耗钢量少、工程造价低的优点。

组合节点包括节点组合梁（1、2、3）、核芯区混凝土4、钢板箍5、混凝土柱6、。所述的节点采用梁贯通式，所述钢板箍包裹在节点核芯区混凝土的外周面，位于腹板较小的工字形钢梁的上下翼缘之间，并且四块钢板箍与钢梁（1、2、3）的腹板采用V形坡口焊缝焊接；所述的工字钢梁（2、3）的腹板、翼缘与钢梁（1）的腹板翼缘采用V形坡口焊缝焊接；所述的工字钢梁（1、2、3）和钢板箍5的预制构件定位于混凝土柱的中心处。为了更好地实现本发明，所述工字钢梁、钢板箍的材料强度等级为Q235、Q345或Q390。

第一步：将贯穿核芯区正交的工字形钢梁（1、2、3）在钢构件加工车间预制，且按设计要求将工字形钢梁（1、2、3）十字交叉，采用V形坡口焊缝将钢梁（2、3）的腹板、翼缘与钢梁（1）的腹板、翼缘对接焊接；将钢板箍按实际施工混凝土柱的截面尺寸在钢构件加工车间预制。

第二步：将在钢构件加工车间预制的构件运抵施工现场；

第三步：在施工现场通过模板将预制的工字钢梁（1、2、3）和钢板箍5精确定位；将预制的钢板箍与十字交叉形的工字钢梁(1、2、3)的腹板采用V形坡口焊缝焊接，使其形成整体的组合构件

第四步：浇筑柱和节点核芯区混凝土。

2.2 节点大样

图一给出了钢梁与混凝土柱节点结构的具体结构：钢梁与混凝土柱节点结构包括节点核芯区混凝土4、钢板箍5、混凝土柱6，节点核芯区混凝土4是组合梁（1、2、3）与混凝土柱6结合部位的混凝土，钢板箍5包裹在节点核芯区混凝土4的外周面，并与工字型钢的腹板焊接，所述的工字钢梁（1、2、3）在柱的中心处十字交叉，并通过V形坡口焊缝焊接。

图二给出了组合梁与混凝土柱节点结构Ι—Ι截面的具体结构：钢板箍5通过V形坡口焊缝与钢梁（1、2、3）的腹板焊接，钢梁（2、3）与钢梁（1）在钢梁（1）的腹板处采用V形坡口焊缝焊接。

图一

图二

3. 组合节点优点

（1）强度高，所述组合节点核芯区的剪力由所述钢板箍与节点核芯区混凝同承担，由于核芯区混凝土被钢板箍约束，其受力性能表现为约束混凝土的受力性能，其强度有较大的提高，同时钢板箍也能充分发挥其抗剪作用，所以该节点的抗剪承载力超过同样尺寸的普通混凝土梁柱节点的抗剪承载力。

（2）延性好，所述工字型钢梁（1、2、3）的焊接节点处于混凝土柱核心区内容易实现抗震需要的“强节点”，并使组合梁先于节点与混凝土柱提前进入塑性；由于工字钢梁可使梁端充分发生塑性，所以该节点具有较好的延性。

（3）内力分布均匀，该节点采用工字型钢（1、2、3）在混凝土核心区十字相交，使节点核心区的内力传递比较均匀，避免了应力集中引起的局部破坏，同时核心区混凝土也大大增加了节点刚度，因此所述节点结构对抗震非常有利。

4. 结束语

钢-混凝土组合结构是结构工程领域今年来发展很快的一个方向。工程应用实践证明，组合结构综合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点，可以用传统的施工方法和简单的施工工艺获得优良的结构性能。

参考文献

[ 1] 聂建国.刘明.叶列平.钢-混凝土组合结构.北京:中国建筑工业出版社，2005

[ 2] 李和华.钢结构连接节点设计手册[ M] .北京:中国建筑工业出版社,1996

[ 3] 林宗凡.钢-混凝土组合结构.上海:同济大学出版社,2004

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。