鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接

1、鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接推薦一種鋼管 商品混凝土 柱與鋼筋商品混凝土梁節(jié)點(diǎn)做法，使鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)的連接更加安全、可靠。商品混凝土梁可以很好的傳遞內(nèi)力，與其他節(jié)點(diǎn)做法相比，具有施工方便、加快功效和節(jié)約材料的優(yōu)點(diǎn)。一、概述鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)是由商品混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)，改變了各自本身的材料性質(zhì)，共同成為一種新的復(fù)合材料，由于鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和商品混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)，使得商品混凝土強(qiáng)度和延伸性大大提高，形成了卓越的承載能力和變形能力。近年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛。鋼管商品混

2、凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。1鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)眾所周知，商品混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管商品混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使商品混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高 . 同時(shí)由于商品混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管商品混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受

3、壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中 ( 如廠房和高層 ) 。鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1.1承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越鋼管商品混凝土柱中，鋼管對其內(nèi)部商品混凝土的約束作用使商品混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了商品混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的商品混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管商品混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和商品混凝土柱承載力之和。鋼管和商品混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部商品混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。塑性是指在靜載作用下的塑

4、性變形能力。鋼管商品混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長的2/3, 縱向應(yīng)變達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎螅瑑?nèi)部商品混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧?dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管商品混凝土構(gòu)件要比鋼筋商品混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管商品混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱

5、。1.2施工方便，工期大大縮短鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以作為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受商品混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管商品混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于商品混凝土的澆筑和搗實(shí)；鋼管商品混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。2、在高層建筑中往往僅在框架柱中采用鋼管商品混凝土，而框架梁則采用普通鋼筋商品混凝土，故兩者的連接節(jié)點(diǎn)成為工程中的難點(diǎn)之一。目前常用的連接節(jié)點(diǎn)有鋼管開小孔法、鋼管開大孔后補(bǔ)強(qiáng)法、型鋼梁連接法、鋼牛腿法等。鋼管開孔法由于鋼柱開孔后使得鋼管在節(jié)點(diǎn)區(qū)域內(nèi)不連續(xù)性，難以保證節(jié)點(diǎn)原有的剛度；鋼牛腿法由于存在現(xiàn)場鋼筋仰

6、焊等復(fù)雜工藝，且質(zhì)量不宜保證的情況，在超高層鋼筋含量大的情況下實(shí)用性較差，故此方法推廣較少；型鋼梁連接法不但增加用鋼量，在現(xiàn)場施工增加了施工工序。以上列舉的連接節(jié)點(diǎn)均存在一定程度的不足，本文推薦一種在鋼柱上設(shè)置環(huán)板牛腿焊接套筒連接節(jié)點(diǎn)，通過模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)的理論分析，并在濱海國貿(mào)中心的成功應(yīng)用，證明具有安全、可靠和經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)點(diǎn)。二、環(huán)板牛腿加焊接套筒節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)1、在梁鋼筋上皮設(shè)置加強(qiáng)外環(huán)板，并在梁位置延伸牛腿，梁下皮位置設(shè)置內(nèi)同心圓環(huán)板，對鋼管內(nèi)商品混凝土的約束力沒有改變，不影響鋼管商品混凝土柱的承載能力和變形能力，由于節(jié)點(diǎn)部位加強(qiáng)環(huán)的約束而得到加強(qiáng)。2、在牛腿梁上直接焊接直螺紋套筒，梁鋼筋與

7、套筒連接，梁可以可靠地傳遞內(nèi)力，梁長度范圍內(nèi)的剛度不變，結(jié)構(gòu)受力分析與實(shí)際形同。3、在節(jié)點(diǎn)區(qū)域設(shè)置水平同心圓加強(qiáng)環(huán)補(bǔ)強(qiáng)后，鋼管在節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)是連續(xù)的，節(jié)點(diǎn)剛度不受影響，且設(shè)置水平加強(qiáng)環(huán)后加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)區(qū)域的約束能力，本身傳遞一部分彎矩，也使得彎矩分布的范圍更廣，滿足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”的要求。4、加強(qiáng)環(huán)、套筒全部工廠化制作、安裝，現(xiàn)場工作量減小，方便施工，且全部工廠化加工，不存在仰焊等復(fù)雜施工工藝，保證了節(jié)點(diǎn)區(qū)域的質(zhì)量。5、由于環(huán)板與牛腿的構(gòu)成，商品混凝土梁與鋼管壁接觸處不需在做其他處理，不必?fù)?dān)心商品混凝土直接與鋼管壁接觸產(chǎn)生的裂縫。6、對無梁樓蓋同樣適用，現(xiàn)場施工速度大幅提高。7、節(jié)點(diǎn)區(qū)域無需其他處理（

8、如柱帽等處理），成型效果美觀。三、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造節(jié)點(diǎn)構(gòu)造見下圖（1），其要點(diǎn)如下：1、梁與鋼柱連接采用鋼牛腿過度，避免梁兩端剪力集中。2、在梁頂面和梁底各設(shè)置一道水平加強(qiáng)環(huán)，環(huán)板寬度若為鋼管商品混凝土柱則取鋼管直徑的10%。3、梁上皮位置設(shè)置內(nèi)、外加強(qiáng)環(huán)，二排鋼筋采用套筒連接，一排鋼筋直接在牛腿處焊接。梁下皮鋼筋處設(shè)置內(nèi)環(huán)板，下皮鋼筋全部采用套筒連接，套筒采用錯(cuò)位焊接。4、鋼牛腿在節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)的高度和位置，牛腿腹板越高，牛腿上翼緣板越接近梁頂面位置，牛腿的抗彎作用越明顯，單牛腿位置過高可能會(huì)導(dǎo)致其他梁鋼筋在疊合處過高，導(dǎo)致局部位置樓面的標(biāo)高變化而牛腿位置過低會(huì)削弱其傳遞彎矩的能力。5、梁鋼筋盡量采用大直徑的HRB400級(jí)鋼筋，以減少鋼筋的排數(shù)。6、梁下皮鋼筋采用直螺紋套筒連接，梁下部鋼筋在制作時(shí)斷開后焊接，街頭錯(cuò)位設(shè)置，滿足規(guī)范要求。四、工程實(shí)例1、天津?yàn)I海國貿(mào)中心工程：鋼管商品混凝土框架鋼筋商品混凝土核心筒結(jié)構(gòu)，建筑高度 185.2M，結(jié)構(gòu)四周采用16 跟 1500mm圓鋼管商品混凝土框架柱，如圖1。圖（ 1）五、結(jié)束語1、鋼管采用環(huán)板牛腿構(gòu)造，對鋼管原有截面及母材無任何損傷，牛腿的設(shè)置力的傳導(dǎo)有效的過渡至鋼管柱。2、水平加強(qiáng)環(huán)的設(shè)置，對商品混凝土的承載力無任何影響，且加強(qiáng)了節(jié)點(diǎn)區(qū)域的約束能力，及節(jié)點(diǎn)薄弱環(huán)節(jié)的補(bǔ)強(qiáng)。3、牛腿套筒的焊接，保證了節(jié)點(diǎn)區(qū)域的連接可靠性及連接