本發(fā)明涉及一種鋼管混凝土柱與鋼梁之間互相連接所需的剛性節(jié)點結(jié)構(gòu)，尤指一種開洞分段內(nèi)加強環(huán)式的剛性節(jié)點結(jié)構(gòu)。

背景技術：

鋼管混凝土柱因其具有承載力高、延性好，能夠充分發(fā)揮混凝土與鋼材兩種材料特點的優(yōu)點，近十幾年來在高層建筑中得到了廣泛的應用，尤其是超高層建筑中，框架巨柱作為極為重要的豎向構(gòu)件，以及在抗側(cè)力體系中發(fā)揮著重要作用，因此鋼管混凝土柱已成為框架柱設計的首選方案。

目前，鋼管混凝土柱與鋼梁等構(gòu)件的剛性連接節(jié)點一般采用兩種方式：外加強環(huán)式節(jié)點和內(nèi)加強環(huán)式節(jié)點。

外加強環(huán)式節(jié)點的工作原理是在鋼梁上、下翼緣同一高度上設置環(huán)板，環(huán)板與鋼梁的上、下翼緣采用對接焊縫或高強螺栓實現(xiàn)連接。環(huán)板用于傳遞鋼梁端的彎矩，設置在上下兩環(huán)板之間的肋板用于傳遞剪力。從實際實施可以看出，外加強環(huán)式節(jié)點的這種做法具有傳力路徑明確、節(jié)點剛度大、承載力高、加工制作簡單方便、便于管內(nèi)混凝土澆筑、抗震性能好等優(yōu)點。但是，外加強環(huán)式節(jié)點嚴重影響了建筑的外觀，且當鋼管混凝土柱直徑較大時，此節(jié)點的用鋼量過大，占據(jù)的空間也較大，難以實施。

內(nèi)加強環(huán)式節(jié)點的工作原理是在鋼管內(nèi)部設置內(nèi)環(huán)鋼板，內(nèi)環(huán)鋼板與鋼梁的上、下翼緣處于同一高度，以防止鋼梁上、下翼緣對于鋼管混凝土柱節(jié)點區(qū)域的鋼管產(chǎn)生過大法向拉力而影響節(jié)點區(qū)域部分鋼管內(nèi)混凝土的約束效應。此節(jié)點多用于鋼管直徑大于或等于1m的情況。與外加強環(huán)式節(jié)點相比，此種節(jié)點具有構(gòu)造較為簡單，節(jié)省室內(nèi)空間等優(yōu)點。但是，內(nèi)環(huán)鋼板根據(jù)規(guī)范要求，其寬度需要達到鋼管直徑的0.25倍，因此其存在施工不便、用鋼量高等缺點。另外，鋼管內(nèi)的混凝土基本上都被內(nèi)環(huán)鋼板切斷，混凝土與內(nèi)環(huán)鋼板之間主要靠粘結(jié)力與摩擦來傳遞剪力，即使預留排氣孔，也會嚴重影響混凝土的施工質(zhì)量，進而留下巨大的安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管混凝土柱與鋼梁連接的開洞分段內(nèi)加強環(huán)式節(jié)點結(jié)構(gòu)，其用鋼量小，節(jié)點重量輕，施工安裝難度低，便于混凝土施工澆筑，且可確?；炷潦┕べ|(zhì)量，節(jié)點混凝土的完整性好，節(jié)點剛度和強度可滿足設計要求。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種鋼管混凝土柱與鋼梁連接的開洞分段內(nèi)加強環(huán)式節(jié)點結(jié)構(gòu)，其特征在于：它包括在鋼管內(nèi)上下同軸設置的兩個內(nèi)加強環(huán)，兩個內(nèi)加強環(huán)分別與鋼梁的上、下翼緣處于同一高度并焊接在鋼管內(nèi)壁上，其中：內(nèi)加強環(huán)包括管壁環(huán)板和內(nèi)側(cè)環(huán)板，管壁環(huán)板焊接在鋼管內(nèi)壁上，內(nèi)側(cè)環(huán)板通過水平連接板與管壁環(huán)板連接，水平連接板將管壁環(huán)板與內(nèi)側(cè)環(huán)板構(gòu)成的環(huán)帶分割為若干段，每段形成一個洞口；上下管壁環(huán)板、上下內(nèi)側(cè)環(huán)板在處于上下相對的水平連接板位置的部分之間焊接有豎向加勁肋，并且兩個豎向加勁肋之間焊接有豎向格構(gòu)式加勁肋。

對于所述內(nèi)加強環(huán)，所述內(nèi)側(cè)環(huán)板、所述管壁環(huán)板與所述鋼梁相對應的部分之間設置有所述水平連接板以及所述豎向加勁肋、所述豎向格構(gòu)式加勁肋，而所述內(nèi)側(cè)環(huán)板、所述管壁環(huán)板與所述鋼梁不相對應的部分之間設有所述水平連接板的同時設置或不設置所述豎向加勁肋、所述豎向格構(gòu)式加勁肋。

較佳地，所述內(nèi)側(cè)環(huán)板的內(nèi)沿豎直向上延伸有端板。

當所述洞口沿鋼管圓周的長度超過設定長度時，所述洞口上焊接有若干水平連接條。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明采用洞口分段式設置的內(nèi)加強環(huán)代替已有的整體式內(nèi)環(huán)鋼板，洞口分段的方式一方面大大方便了混凝土的施工澆筑，提高了混凝土施工質(zhì)量，有利于保障節(jié)點混凝土的完整性，保障了節(jié)點的剛度和強度，另一方面，降低了鋼材用量，減小了節(jié)點重量，降低了施工安裝難度，對于鋼管混凝土巨柱來說優(yōu)勢更加顯著。

2、本發(fā)明中的豎向加勁肋和豎向格構(gòu)式加勁肋的設置大大提高了節(jié)點區(qū)域的剛度，并且豎向加勁肋的分段設置以及豎向格構(gòu)式加勁肋的設計，有利于保證混凝土同加勁肋形成整體，提高受力性能。

3、本發(fā)明中的內(nèi)側(cè)環(huán)板與端板的配合使用大大提高了混凝土與內(nèi)加強環(huán)之間的耦合作用，提高了節(jié)點的剛度和強度。

4、本發(fā)明將混凝土與鋼材有效耦合成一體，大大限制了混凝土的徑向與軸向收縮徐變，提高了鋼管與混凝土間的協(xié)同工作能力。

5、本發(fā)明不但可應用為普通鋼管混凝土柱與鋼梁之間的剛性節(jié)點，還可應用為鋼管混凝土柱巨型框架的節(jié)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實施例示意圖。

圖2是圖1的a-a向剖面圖。

圖3是本發(fā)明的第二實施例示意圖。

圖4是圖3的b-b向剖面圖。

具體實施方式

如圖1至圖4，本發(fā)明鋼管混凝土柱與鋼梁連接的開洞分段內(nèi)加強環(huán)式節(jié)點結(jié)構(gòu)包括在鋼管20(即未灌入混凝土的鋼管混凝土柱)內(nèi)上下同軸設置的兩個內(nèi)加強環(huán)，兩個內(nèi)加強環(huán)分別與處于鋼管20外面的鋼梁10的上、下翼緣處于同一高度并焊接在鋼管20內(nèi)壁上。如圖1、圖2所示，圖中示出了鋼管20與其外部處于同一高度的三根鋼梁10相連接的情形。如圖，內(nèi)加強環(huán)包括沿鋼管20徑向設置的管壁環(huán)板31和內(nèi)側(cè)環(huán)板33，管壁環(huán)板31焊接在鋼管20內(nèi)壁上，內(nèi)側(cè)環(huán)板33通過水平連接板32與管壁環(huán)板31連接，水平連接板32將管壁環(huán)板31與內(nèi)側(cè)環(huán)板33構(gòu)成的環(huán)帶分割為若干段，每段形成一個洞口50。分段的洞口50的設計配合內(nèi)側(cè)環(huán)板33形成的洞口70，大大方便了混凝土的施工澆筑，同時提高了混凝土的施工質(zhì)量。每個水平連接板32沿鋼管20徑向設置，所有水平連接板32沿環(huán)帶環(huán)向分布。在實際實施時，上、下兩個內(nèi)加強環(huán)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成相同且形成的洞口50上下相對。如圖，上下的管壁環(huán)板31、上下的內(nèi)側(cè)環(huán)板33在處于上下相對的兩水平連接板32位置的部分通過焊接豎向加勁肋41相連接，并且上下的管壁環(huán)板31、上下的內(nèi)側(cè)環(huán)板33之間焊接的兩個豎向加勁肋41之間還焊接有豎向格構(gòu)式加勁肋42。豎向格構(gòu)式加勁肋42可由兩個交叉形成x狀的鋼板構(gòu)成。豎向加勁肋41和豎向格構(gòu)式加勁肋42的設置可以大大提高節(jié)點區(qū)域的剛度，有利于使混凝土與加勁肋形成一個整體，提高受力性能。

在實際實施中，對于內(nèi)加強環(huán)，內(nèi)側(cè)環(huán)板33、管壁環(huán)板31與鋼梁10相對應的部分之間必須設置有水平連接板32以及豎向加勁肋41、豎向格構(gòu)式加勁肋42，也就是說，內(nèi)加強環(huán)在與鋼梁10連接的位置不應具有洞口50，以免影響整體剛度。而內(nèi)側(cè)環(huán)板33、管壁環(huán)板31與鋼梁10不相對應的部分之間設有水平連接板32的同時可設置或不設置豎向加勁肋41、豎向格構(gòu)式加勁肋42，這些水平連接板32位置上是否設置豎向加勁肋41和豎向格構(gòu)式加勁肋42可根據(jù)節(jié)點區(qū)域剛度與承載力要求來決定。

在實際實施時，對于內(nèi)加強環(huán)，與鋼梁10相對應的內(nèi)側(cè)環(huán)板33部分、管壁環(huán)板31部分和水平連接板32的厚度應不小于鋼梁10翼緣的厚度，鋼梁10上、下翼緣的厚度一般相同，而處于其他位置的內(nèi)側(cè)環(huán)板33部分、管壁環(huán)板31部分和水平連接板32的厚度可根據(jù)剛度、受力與構(gòu)造要求來合理設置。

如圖2和圖4，內(nèi)側(cè)環(huán)板33的內(nèi)沿豎直向上延伸有可提高節(jié)點區(qū)域剛度的端板34，端板34可環(huán)狀通長設置或?qū)纯?0位置分段設置。

在實際制作時，由管壁環(huán)板31、內(nèi)側(cè)環(huán)板33和水平連接板32構(gòu)成的內(nèi)加強環(huán)可為一體成型制成，或者內(nèi)加強環(huán)由管壁環(huán)板31、內(nèi)側(cè)環(huán)板33和水平連接板32互相焊接而成，這取決于施工條件及鋼量優(yōu)化要求等。

在實際設計時，內(nèi)側(cè)環(huán)板33、水平連接板32和管壁環(huán)板31的寬度、洞口50的尺寸可根據(jù)施工要求來綜合設計。

當洞口50沿鋼管20圓周的長度超過設定長度時，即洞口50的尺寸過大時，如圖3和圖4，洞口50上可焊接有若干水平連接條60，也就是說，處于洞口50位置的管壁環(huán)板31、內(nèi)側(cè)環(huán)板33和水平連接板32之間通過水平連接條60加固連接，但水平連接條60的設置不應將洞口50封死而應仍留有孔洞，水平連接條60可沿著或不沿鋼管20徑向設置。

圖1和圖2示出的是洞口50沿鋼管20圓周的長度沒有超過設定長度的情形，此時洞口50上不用焊接水平連接條60。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、本發(fā)明采用洞口分段式設置的內(nèi)加強環(huán)代替已有的整體式內(nèi)環(huán)鋼板，洞口分段的方式一方面大大方便了混凝土的施工澆筑，提高了混凝土施工質(zhì)量，有利于保障節(jié)點混凝土的完整性，保障了節(jié)點的剛度和強度，另一方面，降低了鋼材用量，減小了節(jié)點重量，降低了施工安裝難度，對于鋼管混凝土巨柱來說優(yōu)勢更加顯著。

2、本發(fā)明中的豎向加勁肋和豎向格構(gòu)式加勁肋的設置大大提高了節(jié)點區(qū)域的剛度，并且豎向加勁肋的分段設置以及豎向格構(gòu)式加勁肋的設計，有利于保證混凝土同加勁肋形成整體，提高受力性能。

3、本發(fā)明中的內(nèi)側(cè)環(huán)板與端板的配合使用大大提高了混凝土與內(nèi)加強環(huán)之間的耦合作用，提高了節(jié)點的剛度和強度。

4、本發(fā)明將混凝土與鋼材有效耦合成一體，大大限制了混凝土的徑向與軸向收縮徐變，提高了鋼管與混凝土間的協(xié)同工作能力。

5、本發(fā)明不但可應用為普通鋼管混凝土柱與鋼梁之間的剛性節(jié)點，還可應用為鋼管混凝土柱巨型框架的節(jié)點。

以上所述是本發(fā)明較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，任何基于本發(fā)明技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。