本實用新型涉及一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點，主要應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中的多層及高層建筑的鋼管混凝土組合柱。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟全球化，城市化水平的提高，城市人口密集度逐漸增大，使得大量高層不斷涌現(xiàn)。這就迫切需要新的技術(shù)支持高層及多層建筑的設(shè)計與建設(shè)。

鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性大為提高。同時，在鋼管內(nèi)部填充混凝土后，由于混凝土的支撐作用，可以避免或延緩鋼管壁的屈曲。兩種材料的結(jié)合彌補了各自的缺點，使得材料性能充分發(fā)揮。

隨著社會的發(fā)展和生活水平的提高，人們對住宅的使用面積和美觀性要求越來越高。傳統(tǒng)的圓形或方形截面鋼管混凝土柱，通常不能完全被墻體包圍，柱腳很大一部分突出房間內(nèi)部，占用一定的室內(nèi)空間，使得家具擺設(shè)和房間布置受到一定限制。采用矩形截面鋼管混凝土組合柱，可做到與墻同寬，解決了柱突出棱角的問題。

研究表明，一般形式的矩形鋼管混凝土組合柱，鋼管對核心混凝土的約束僅限于角點，在周邊較弱，承載力相對較低。端柱為矩形鋼管的多腔鋼管混凝土組合柱在邊緣設(shè)置約束構(gòu)件以提高其承載力和耗能能力，橫向設(shè)置加勁拉結(jié)措施，將柱身分隔為若干腔室，使鋼板對混凝土的約束作用加強，同時減小鋼板的寬厚比，防止或延緩鋼板的局部屈曲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種施工簡單、造價低廉的帶加勁肋鋼管混凝土組合柱的支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點，解決傳統(tǒng)柱室內(nèi)突出棱角的問題，提高多腔體鋼管混凝土組合柱的承載力及延性。延緩或避免由于鋼管壁板局部屈曲導(dǎo)致的構(gòu)件剛度承載力和延性的降低，充分發(fā)揮材料的性能。整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計原則，節(jié)點具備多道抗震設(shè)防線，具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下的技術(shù)方案：

一種支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點，包括多腔鋼管混凝土組合柱，及通過兩塊側(cè)板水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱一側(cè)的加強型H型鋼組合梁，沿所述兩塊側(cè)板之間、加強型H型鋼組合梁的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐，構(gòu)成支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點。

進一步，所述加強型H型鋼組合梁包括H型鋼，以及在H型鋼端部型鋼翼緣之間設(shè)置的兩塊加勁肋，沿加勁肋內(nèi)側(cè)的H型鋼腹板兩側(cè)連接有一對與H型鋼邊沿相齊平的連接件，在H型鋼上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板和下蓋板。

進一步，所述連接件為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。

進一步，所述上蓋板和下蓋板的寬度大于H型鋼上下翼緣的寬度。

進一步，所述加勁肋采用三邊圍焊固定在H型鋼的腹板兩側(cè)。

進一步，所述側(cè)板為設(shè)有斜邊的矩形板，兩塊夾持多腔鋼管混凝土組合柱的矩形板延伸出多腔鋼管混凝土組合柱邊緣，斜邊設(shè)在延伸段的上方。

進一步，所述側(cè)板設(shè)有與連接件螺栓孔相對應(yīng)的通孔。

進一步，所述插入式組合支撐包括支撐方管，以及設(shè)在支撐方管端部上下兩側(cè)的支撐上蓋板和支撐下蓋板，支撐上蓋板和支撐下蓋板的寬度大于支撐方管的寬度。

進一步，所述插入式組合支撐與加強型H型鋼組合梁之間夾角為30°-60°。

本實用新型可以取得如下有益效果：

1)加強型H型鋼組合梁與插入式組合支撐與多腔鋼管混凝土組合柱同寬，避免室內(nèi)柱突出棱角，可增大房間使用面積與美觀性。

2)加強型H型鋼組合梁與插入式組合支撐與多腔鋼管混凝土組合柱固定后，作為整個鋼管混凝土柱的邊緣約束構(gòu)件，可提高其承載力及耗能能力。

3)加強型H型鋼組合梁和插入式組合支撐預(yù)先制作，再整體插入多腔鋼管混凝土組合柱，提高了構(gòu)件的承載力及延性?，F(xiàn)場施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。

4)由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對混凝土有較強的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實現(xiàn)了強柱弱梁的設(shè)計要求。

5)整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計原則，節(jié)點具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時也具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。

附圖說明

圖1是本實用新型支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2(a)-(c)是加強型H型鋼組合梁結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3(a)-(b)是加側(cè)板多腔鋼管混凝土組合柱結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4(a)-(b)是插入式支撐組合結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5(a)-(d)是加強型H型鋼組合梁與插入支撐與多腔鋼管混凝土組合柱節(jié)點結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型應(yīng)用在支撐平推裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖；

圖7(a)-(c)為梁屈服破壞過程示意圖；

圖8是節(jié)點的滯回曲線示意圖。

圖中：1、多腔鋼管混凝土組合柱；2、側(cè)板；3、加強型H型鋼組合梁；3-1、H型鋼；3-2、上蓋板；3-3、加勁肋；3-4、下蓋板；3-5、連接件；4、插入式組合支撐；4-1、支撐方管；4-2、支撐上蓋板；4-3、支撐下蓋板。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明。

如圖1所示，本實用新型支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點，包括多腔鋼管混凝土組合柱1，及通過兩塊側(cè)板2水平固定在多腔鋼管混凝土組合柱1一側(cè)的加強型H型鋼組合梁3，沿所述兩塊側(cè)板7之間、加強型H型鋼組合梁3的上方插入有呈傾斜角度分布的插入式組合支撐4，多腔鋼管混凝土組合柱1與加強型H型鋼組合梁3和插入式組合支撐4同寬，構(gòu)成插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點。

如圖2(a)-(c)所示，本實用新型的加強型H型鋼組合梁3，包括H型鋼3-1，以及在H型鋼3-1端部型鋼翼緣之間設(shè)置的兩塊加勁肋3-3，加勁肋3-3采用三邊圍焊焊接在H型鋼3-1的腹板兩側(cè)，沿加勁肋3-3內(nèi)側(cè)的H型鋼3-1腹板兩側(cè)焊接有一對與H型鋼3-1邊沿相齊平的連接件3-5，在H型鋼3-1上下翼緣外側(cè)分別焊接有上蓋板3-2和下蓋板3-4。其中，連接件3-5為角鋼結(jié)構(gòu)，角鋼的外端面上分布有螺栓孔。所述上蓋板3-2和下蓋板3-4的寬度大于H型鋼3-1上下翼緣的寬度。

如圖3(a)-(b)所示，多腔鋼管混凝土組合柱兩側(cè)固定有側(cè)板2，側(cè)板2上設(shè)有與連接件3-5螺栓孔相對應(yīng)的通孔。便于與加強型H型鋼組合梁3固定連接。側(cè)板2為設(shè)有斜邊的矩形板，兩塊夾持多腔鋼管混凝土組合柱1的矩形板延伸出多腔鋼管混凝土組合柱邊緣，斜邊設(shè)在延伸段的上方。

如圖4(a)-(b)所示，本實用新型的插入式組合支撐4，包括支撐方管4-1，以及設(shè)在支撐方管4-1端部上下兩側(cè)的支撐上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3， 支撐上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3的寬度大于支撐方管4-1的寬度。

如圖5(a)-(d)所示，本實用新型的支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點的安裝過程如下：

1)先將側(cè)板2在多腔鋼管混凝土組合柱1的兩側(cè)定位，然后采用三邊圍焊角焊縫方式將側(cè)板與多腔鋼管焊接在一起；

2)將預(yù)先組裝好的加強型H型鋼組合梁3插入兩側(cè)側(cè)板之間，通過擰緊安裝螺栓將加強型H型鋼組合梁3與兩側(cè)板臨時固定，然后將側(cè)板與上下蓋板及連接件焊接；

3)將預(yù)先制作好的插入式組合支撐4按照設(shè)定的角度插入兩側(cè)板之間，采用角焊縫方式將支上蓋板4-2和支撐下蓋板4-3與兩側(cè)側(cè)板相連，完成支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點的安裝。

如圖6所示，圓圈所示區(qū)域為本實用新型應(yīng)用在支撐插入式裝配的多腔鋼管混凝土組合柱支撐框架體系示意圖。用于支撐該框架體系的單上斜梁與水平梁支撐。

本實用新型支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點能夠提高其承載力及耗能能力。且現(xiàn)場施工方便，不損傷多腔鋼管混凝土組合柱，省材省力。

下面以多腔鋼管混凝土組合柱—鋼梁U形剛接節(jié)點為列說明支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點的力學(xué)性能。

利用ABAQUS軟件對節(jié)點進行有限元分析，節(jié)點柱為200x600的多腔鋼管混凝土組合柱，梁采用H350x150x6x10的焊接工字鋼，節(jié)點處雙側(cè)板以及蓋板厚度均與梁翼緣同厚。有限元分析結(jié)果圖7(a)-(c)所示。

由于采用多腔鋼管混凝土組合柱，鋼管對混凝土有較強的約束作用，柱身整體的承載力以及延性均比較好，實現(xiàn)了強柱弱梁的設(shè)計要求。多腔鋼管混凝土組合柱—鋼梁U形剛節(jié)點的破壞順序如圖7(a)-(c)所所示。當(dāng)作用外力較大時，遠離節(jié)點連接區(qū)的梁端A首先出現(xiàn)塑性鉸圖7(a)所示，內(nèi)力重分布， 結(jié)構(gòu)的承載力提高；隨著外力的增加，梁蓋板B先于側(cè)板出現(xiàn)塑性鉸圖7(b)所示；結(jié)構(gòu)的最終破壞如圖7(c)所示，梁端翼緣屈曲，側(cè)板上下側(cè)C大面積屈服，但側(cè)板未形成塑性鉸，結(jié)構(gòu)仍具有一定的耗能能力，滿足強節(jié)點弱構(gòu)件的設(shè)計要求。

本實用新型根據(jù)抗震概念設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)應(yīng)具備多道抗震設(shè)防線，避免因部分構(gòu)件破壞而導(dǎo)致整體體系破壞，同時也要求結(jié)構(gòu)應(yīng)具備必要的強度、良好的變形能力和耗能能力。本實用新型支撐插入式梁柱支撐雙側(cè)板節(jié)點采用多腔鋼管混凝土組合柱—鋼梁U形剛接節(jié)點形式，采用柱與梁端隔離的方式，通過全高度側(cè)板以及蓋板構(gòu)成的節(jié)點連接件來傳遞梁端彎矩以及剪力。當(dāng)?shù)卣鹱饔脮r，梁端首先出現(xiàn)塑性鉸，消耗一定的地震能量形成第一道地震設(shè)防線，之后蓋板出現(xiàn)塑性鉸，進一步耗散地震能量，形成第二道地震設(shè)防線，側(cè)板最終形成塑性鉸，形成第三道地震設(shè)防線。整體結(jié)構(gòu)滿足“強柱弱梁，強節(jié)點弱構(gòu)件”的設(shè)計原則，結(jié)構(gòu)的耗能性能比較好。如圖8所示，節(jié)點的滯回曲線飽滿，沒有明顯的捏縮現(xiàn)象，節(jié)點的耗能能力好，變形大，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，讓住戶有更多的逃生時間。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式僅限于此，對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推理或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護范圍。