钢管混凝土柱与混凝土梁有哪些常用连接节点?
旺财很乖
2024年01月09日 10:45:44
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01  工程背景 钢管混凝土柱在工程中具有多种优势。在力学性能上能够发挥钢材与混凝土材料的优势,可有效减小构件的截面尺寸,提高建筑的实用性能;此外,在施工方面还有不用支模等优势。因此高层结构中得到普遍运用。


01  工程背景


钢管混凝土柱在工程中具有多种优势。在力学性能上能够发挥钢材与混凝土材料的优势,可有效减小构件的截面尺寸,提高建筑的实用性能;此外,在施工方面还有不用支模等优势。因此高层结构中得到普遍运用。

图1.1 钢管混凝土柱工程案例  
工程中,与钢管混凝土柱连接的主要有钢梁、SRC梁、钢筋混凝土梁几种形式的梁。施工上钢梁连接节点比较简单方便、技术也比较成熟,但成本比较高;钢筋混凝土梁连接节点比较复杂,施工质量要求高,但成本较低。考虑到材料成本、施工等因素,钢管混凝土柱+混凝土梁+钢筋混凝土核心筒的混合结构在高层建筑中有比较普遍的应用。
钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的连接构造应同时满足 梁剪力、弯矩及轴力 传递的要求。常用的连接方式主要有 环梁连接、环形牛腿连接、型钢牛腿连接、钢管开孔连接、双梁式连接、变宽度梁 等几种连接节点类型。下面对以上几种连接节点进行介绍。


02  环梁连接


环梁节点传力可靠,通过混凝土环梁保证节点区弯矩的传递;通过抗剪环保证剪力的传递;通过加大节点核心区的面积,同时提高了节点的承载能力。但环梁节点需要在钢管环向布置大量钢筋,大直径钢筋在施工现场冷加工较为困难,施工精度很难保障;此外,环梁节点对建筑造型影响较大,可能会影响建筑的品质。  

 

  图2.1 环梁节点构造图

 

图2.2  环梁节点相关规范构造要求

  图2.3  工程中环梁节点照片


03  环形牛腿连接


环形牛腿适用于截面较小的钢管混凝土柱,通过环形牛腿传递弯矩和剪力。环形牛腿由上下加强环与其间肋板肋板组成,通过角焊缝与钢管壁连接。连接节点内钢管无开洞;节点区框架梁可灵活布置;施工方便,对建筑影响较小。但现场焊接量大(梁纵筋需与环板焊接)节点用钢量较大。

 

图3.1 相关规范环形牛腿构造示意


   

图3.2 工程中环形牛腿照片  


04  型钢牛腿连接


型钢牛腿与环形牛腿类似,通过型钢牛腿与环板(柱截面较小时采用外环板,柱截面较大时采用内环板)传递弯矩和剪力。该节点的环板尺寸不需要太大,比环形牛腿的环板小,对建筑品质影响小;水平环板的设置不收限值,框架梁可灵活布置,适用不等高楼盖布置小但节点用钢量较大;可根据牛腿的长度可采用混凝土梁纵筋焊接或不焊接的连接方式;节点施工方便,可在工厂内安装好水平环板和加劲板,现场安装型钢牛腿即可;但节点用钢量较大。

   
   

(a)抗剪牛腿构造示意图

   
   

(b)牛腿截面示意图                                                  (c)钢牛腿高度不同或梁面有高差时

水平环板和竖向环板设置示意图

图4.1 相关规范型钢牛腿构造示意

 

图4.2  工程中型钢牛腿照片


05  钢管开孔连接 


钢管开孔连接时,混凝土梁纵筋穿过钢管混凝土柱,通过混凝土梁自身传递弯矩和剪力。钢管开孔连接的节点因钢管孔洞导致核心区承载力降低,容易发生节点核心区剪切破坏,受力比较复杂;该节点施工精度差,孔洞需要在工厂开洞,难以与现场纵筋对齐。该节点用钢量较少,对建筑品质影响小。


 
图5.1  相关规范钢管开孔连接构造示意  

图5.2  工程中钢管开孔照片


06  双梁式连接 


钢管柱截面较小且梁纵筋不多时可采用变宽度梁连接。变宽度梁连接节点靠混凝土与钢管间摩擦力或设置抗剪环传递剪力,通过变宽度梁纵筋传递弯矩。变宽度连接节点传递弯矩与剪力的能力差,钢管柱只能部分参与弯矩的传递,而且节点刚度不大。该连接节点现场焊接量少,施工简单;节点用钢量较少,对建筑品质影响较小。


 

图6.1  双梁连接节点


07 变宽度梁连接 


钢管柱截面较小且梁纵筋不多时可采用变宽度梁连接。变宽度梁连接节点靠混凝土与钢管间摩擦力或设置抗剪环传递剪力,通过变宽度梁纵筋传递弯矩。变宽度连接节点传递弯矩与剪力的能力差,钢管柱只能部分参与弯矩的传递,而且节点刚度不大。该连接节点现场焊接量少,施工简单;节点用钢量较少,对建筑品质影响较小。 


 

图7.1  相关规范变宽度梁连接构造示意


08 适用性总体对比


上面提到了六种钢管混凝土柱与混凝土梁的连接方式,其特点各有不同,下表列出了各节点连接方式的适用性总体对比。

表1 各种连接节点适用性总体对比

    

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孤月03
2024年01月10日 09:18:26
3楼

这总结太详细了,如果能加入计算或者设计的内容就更完美了!!!


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shilaoqi
2024年01月20日 16:22:57
4楼

谢谢楼主的分享!

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hanyijun
2024年02月08日 11:58:58
5楼

总结很详细,如果有具体的设计计算案例就更好了

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似有似无
2024年03月09日 10:01:46
6楼

各种节点很全面,受教了感谢分项。

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