钢管混凝土柱节点的研究现状

1、2010年2月第10卷第1期廊坊师范学院学报(自然科学版)JournalofLangfangTeachersCollege(NaturnalScienceEdition)Feb.2010Vol.10No.1钢管混凝土柱节点的研究现状傅鹏斌(江西交通职业技术学院,江西南昌330013)【摘要】论述了目前钢管混凝土柱节点的常见型式,分析了加强环式节点、穿心牛腿环梁节点、钢筋贯通式刚接节点、锚定式节点、十字板式节点、分层式节点和环梁式节点的构造特点和各自的优缺点。指出钢管混凝土柱节点在理论研究和实际应用中的一些问题。【关键词】钢管混凝土;节点;受力特点TheApplicationCurrentSit

2、uationoftheJointforConcreteFilledSteelTubularColumnFUPeng2bin【Abstract】Thispaperinventedtheapplicationcurrentsituationofthejointconcretefilledcolumn.Ana2lyzedthestructurecharacteristicsofjointsandtheirrespectivestudyconcludestheproblemsabouttheCFSTcolumnjointinthetheoretical【Keywords】concretefilled中

3、图分类号文章编号1674-3229(2010)01-0088-03近年来,随着对钢管混凝土结构的深入研究,钢管混凝土结构的发展异常迅速。目前国内外对圆形和矩形钢管混凝土轴心受压、受弯和压弯构件的受力性能和耐火等基本性能的研究已取得较为成熟的成果,而钢管混凝土推广应用的主要制约因素是节点的设计。目前,在节点研究方面还未取得长足的进展,主要局限于现有的施工复杂的节点型式,因此对节点的研究是钢管混凝土结构进一步发展和应用的关键技术问题之一。节点是结构最薄弱的环节之一,是确定结构计算模型的关键。节点是否合理不仅直接关系到建筑结构整体的可靠性,还对结构的施工质量、工程进度以及整个工程的造价都有直接的影响

4、。本文通过对应用于工程实际中的几种有代表性的节点型式进行分析,论述了钢管混凝土节点的研究现状。所示。其弯矩由管壁上所焊的上、下钢板加强环来传递,在两个加强环之间焊接着加劲肋板,主要用以传递剪力。内环只用于管径1m的情况,从受力状态看,内环较好,又比外环省钢。该节点传力明确、可靠;柱子不存在穿心,使混凝土的浇筑很顺利;在保证焊接质量的前提下具有良好的抗震性能。但用于钢筋混凝土楼盖时施工困难,缺乏灵活性。1常见节点型式1.1加强环式节点1.2穿心牛腿环梁节点穿心牛腿环梁节点(图2)是将钢筋混凝土梁的加强环式节点有内、外加强环之分,节点如图1收稿日期2009-12-19钢筋直接焊接在穿心暗牛腿的上下

5、翼缘上,梁的弯矩和剪力直接通过钢牛腿传递给钢管混凝土柱,同作者简介傅鹏斌(1979-),男,江西交通职业技术学院路桥系讲师。88第10卷第1期傅鹏斌:钢管混凝土柱节点的研究现状2010年2月时在梁柱交接处设置钢筋混凝土环梁对节点进行加强。该节点传力路径明确,节点的刚度大,承载力高,但由于穿心牛腿的存在使得管内焊接以及混凝土的浇筑比较困难。1.5十字板节点该节点在钢管内设置十字加劲板以提高节点区的整体刚度和承载力(如图5所示),其整体刚度大,但同时耗钢量也大,管内施工很不方便,还会存在因钢管壁的局部破坏而降低整体承载力的危险。1.3钢筋贯通式刚接节点该类型节点(图3)在钢管壁上开孔,使楼盖梁纵筋

6、贯穿钢管柱,以达到传递弯矩的目的,通过在钢管壁开孔处设加劲肋来弥补孔洞对钢管的削弱。其构造简单,节点刚度大,安全可靠;但因穿心牛腿的,的工艺性较差,的应用。1.4锚定式节点锚定式节点如图4所示,在钢梁上、下翼缘所对的管内,焊一个“T”形锚板,用以承受翼缘传来的拉力,这种节点构造简单,也节省钢材,但节点刚度不如加强环式,可用于节点内力较小的情况。1.6分层式节点,便于混凝。该节,轴向承载力发生显著变化,因此,在节点核心区外密配多重圆形螺旋箍筋或焊接环式箍筋以形成受多重套箍约束下的混凝土加强环。该节点构造方式简单合理、传力途径明确、现场无需焊接,施工方便,具有明显的综合经济效益。1.7环梁式节点这

7、种节点(如图7所示)在我国最早是由方小丹和李少云提出,并从1997年应用于昆明邦克大厦,至今已有广州中华广场和广东省电信枢纽综合楼等20多座高层建筑钢管混凝土柱采用了这种节点。与加强环式节点相比,它有许多优点,但也存在不足之处:梁端剪力是通过抗剪环筋及其贴焊焊缝传给管壁,再经管壁传给核心混凝土的,当环梁出现严重裂缝或局部破坏时,抗剪环筋的抗剪承载能力将大幅度下降。由于钢管混凝土柱在高层建筑中的广泛应892010年2月廊坊师范学院学报(自然科学版)第10卷第1期用,各种梁柱节点的构造也变得多种多样,除了上面所列举的几种较典型的节点外,还有一些常用的,如劲性环梁节点、混合型节点、无梁楼盖板柱节点等

8、。2.2节点构造复杂,施工不便传统节点采用加强环、钢牛腿或钢筋贯通时,用钢量较大,现场施焊量也大,且也会造成混凝土浇注上的困难。针对上述弊端,一些学者提出了新型的节点型式,这些新型节点开辟了钢管混凝土梁柱节点的新思路,并都具备其各自的优点。但不论哪种节点型式,由于直接关系到结构的安全,因此,在设计时应当满足以下几条要求:(1)节点构造应与结构分析所采用的计算简图相符合,必须满足在正常使用荷载下的变形连续条件和在极限设计荷载下的静力平衡条件。(2)节点应满足“强柱、弱梁、节点更强”的原则,要求节点具有比柱子更大的刚度和更强的整体性。(3)节点传力应当明确、简捷,梁(板)端的竖向剪力应以最短的途径

9、传递到管内核心混凝土上。4),2需进一步研究的问题由以上的论述可以看到,端,:2.1节点传力方式不理想现有节点主要靠加强环、型钢牛腿等来传递弯矩,剪力则由牛腿、抗剪环等构件来传递,这样会使钢管单独受力,可能导致钢管过早屈曲而降低钢管混凝土柱的承载力,同时,由于剪力的传递路径过长,不利于钢管和混凝土共同受力。,。.现代钢管混凝土结构M.北京:人民交通出版社,2003.2钟善桐.钢管混凝土结构M.北京:清华大学出版社,2003.3韩林海.钢管混凝土结构M.北京:科学出版社,2000.4方小丹,李少云.新型钢管混凝土柱节点的试验研究J.建筑结构学报,1999,20(5):2-15.5蔡健,等.穿心钢

10、筋暗牛腿式钢管混凝土柱节点试验研究J.工业建筑,2000,30(3):61-64.(上接87页)管棚布设完成后,对管棚进行全孔一次性注浆,形成超前刚性支护体系,使它和超前注浆帷幕体系共同作用,提高超前帷幕效果。(2)超前小导管施工。开挖过程中,根据开挖掌子面的情况,在进行下一循环开挖前对注浆不足部位或注浆盲区进行小导管补充注浆。所用注浆导管长6m。注浆管四周布设梅花形注浆孔,前端加工成圆锥状并封死。经过两个多月的紧张施工,隧道顺利通过岩溶地段,施工期间未发生任何安全事故,工程质量良好。在岩溶隧道施工过程中做好超前地质预报是前提,采用超前支护,稳定掌子面是保证,选择合适的施工顺序是基础,做好防排水是关键。一定要采取综合治理措施,以保证施工以及运营阶段的安全,尽可能地降低造