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
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
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
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
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