Ｋ ｅ ｙｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ： ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｆ ｉ ｌ ｌ ｅ ｄｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｔ ｕ ｂ ｕ ｌ ａ ｒ （ Ｃ Ｆ Ｓ Ｔ ）ｃ ｏ ｌ ｕ ｍ ｎ ；ｂ ｅ ａ ｍ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍ ｎｊ ｏ ｉ ｎ ｔ ； ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ ； ｆ ｌ ｅ ｘ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄｂ ｒ ｉ ｑ ｕ ｅ ｔ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ；
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图１ 牛腿传力示意
Ｃ Ｅ Ｃ Ｓ ５ １ ∶９ ３对进行结构设计时受力钢筋采 设计规程》 用Ⅰ级 Ⅱ级或 Ⅲ 级热轧钢筋， 混凝土强度等级在 Ｃ ２ ０ ～ Ｃ ４ ５范围内的混凝土连续梁设计宜采用内力重分布 的设计调整。考虑内力重分布时， 对正常使用极限状 态下纵向受拉钢筋计算时的控制弯矩按照以下关系近 似调整： Ｍｓ＝ （ ０ ． ９ ２－ ０ ． ４ ） Ｍｅ 支座弯矩： β ｓ 跨中弯矩： Ｍｓ＝ Ｍｅ ｓ （ １ ） （ ２ ）
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂ ａ ｓ ｅ ｄｏ ｎｅ ｘ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｓ ｉ ｎ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄｉ ｎｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅａ ｂ ｏ ｕ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇｐ ｉ ｎｗ ｉ ｔ ｈｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ｅ ｂ ｅ ａ ｍ
［ １ ］ 欧谨 新型钢管混凝土柱框架节点低周反复荷载试验研究 ［ Ｊ ］ 地震工程与工程振动， １ ９ ９ ９ ， １ ９ （ ３ ） ［ ２ ］ 钟善桐 高层建筑中钢管混凝土偏压柱施工初应力的限制 ［ Ｊ ］ 哈尔滨建筑大学学报， １ ９ ９ ９ ， ３ ２ （ １ ） ［ ３ ］ 龚昌基 钢管混凝土柱承重销式节点设计计算与荷载试验 ［ Ｊ ］ 哈尔滨建筑大学学报， １ ９ ９ ５ ， ２ ８ （ ５ ）
［ 收稿日期］２ ０ １ ０ ０ ５ １ ５ ［ 作者简介］范永辉， 陕西建工集团机械施工有限公司工程师， 陕西省西安市金花北路 ４ ０ ６号 ７ １ ０ ０ ３ ２ ， 电话： （ ０ ２ ９ ） ８ ２ ０ ５ ８ ８ ９ ０ ， Ｅ ｍ ａ ｉ ｌ ： ２ ３ ８ ４ ９ ９ ９ ４ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ
内部销体焊接由于增厚的管壁， 加之横竖各装配焊缝 把承重钢销内外分割成互不影响的两部分。 ２ ） 牛腿在功能上归为梁的部分在文献［ ３ ］ 中得到 验证， 试验证明内部测点应变数据均较小， 由此推论相 互正交的两组梁端受力互不影响。可见与之相交的内 部加载承重销板件应变也 会很小。看资 料示 意图表 示， 内部测点布置都靠近钢管壁位置， 是否可以认为由 于牛腿根部大量与钢管柱和补强衬管间连接焊缝的作 用， 使得越靠近钢管中心位置应力衰减急剧变化。从 另一个角度考虑， 可认为本工程节点应力由外向内传 递到钢管补强管内壁位置时， 承重销腹板应变传递出 现衰减。因此看来承重销在钢管柱内的部分是否可以 看作是承重销节点的构造措施。 ３ ） 文献［ １ ］ 试验证明中柱和角柱两类承重销节点 均为梁端塑性铰区破坏， 梁端的破坏上部轻、 下部重； 破坏时钢管混凝土柱仍处于正常工作状态， 节点区除 钢销侧面混凝土开裂、 剥落外， 基本完好。 由此看来牛腿在功能上偏重梁的作用。 ３ 受力特征 内力重分布是对于超静定混凝土结构节点塑性铰 形成后， 由于材料和构件等变形使原来的线弹性变化 规律不再适用， 而重新按照变化后的规 律分布 内力 的 调整。到目 前 为 止， 我国对组合结构工程框架节点 连接处塑性内力重分布在设计中该怎么考虑还 没有 明确。对于钢 －混凝土组合结构设计主要 还是 分别 对钢结构和混凝 土 构件采取 弯剪控制 为主， 考 虑 钢 混凝土组合 结 构 的 重 要 性， 再辅以构造调整的设计 原则。 本工程中间柱梁节点纵向钢筋在牛腿上下翼缘外 面设置 ４层， 其中两个外层钢筋从柱身留孔穿柱连通， 两个内层钢筋与牛腿翼缘等强焊接， 和钢筋混凝土梁 一样在梁端按照混凝土规范要求箍筋加密布置（ 见图 ２ ） 。３ ３ ２施来自技术２ ０ １ ０增刊
承重销管内部分作为节点构造可以简化。 ２ ） 有试验显示节点梁的破坏荷载是设计荷 载的 ２ ２～ ２ ５倍， 节点梁的破坏均是弯曲破坏， 抗剪性能 很高。但从另一个角度反映牛腿部 分梁 截面含 钢率 大， 刚度远超过梁的弹塑性设计刚度， 将导致混凝土梁 在荷载很大的工况下纵向受拉钢筋屈服荷载远小于梁 端牛腿区塑性铰出现的荷载， 即纵向钢筋已经屈服而 牛腿还处于弹性初级阶段， 塑性铰未出现。受弯构件 破坏过早， 故应该考虑内力重分布的影响， 应该对牛腿 的构造设计进行简化和限制， 按综合刚度调整以达到 节约目的。 ３ ） 由于上部屋盖竖向轴压力作用时钢管壁主要受 环向拉应力， 而核心混凝土三向受压， 从而提高了两种
材料总的承压能力， 不仅仅是两者承载能力的简单叠 加。有试验证明牛腿根部破坏主要是由于梁柱铰接处 在非线性反复荷载作用下产生转动而使钢 管柱 壁涨 鼓， 发生延性破坏， 钢管柱及混凝土正常工作。本工程 在钢管柱梁柱节点内部作双层补强板目的是增加转角 区的刚度， 尤其是在地震区工程设计符合强节点的原则。 参考文献：
Ｍｅ 为荷载短期效应最不利组合弹性弯矩； 为对 式中： β ｓ 于本工程等跨连续梁取 ０ 。由此可见混凝土梁跨中控 制弯矩调整前后相等。 ２ ） 在文献［ ３ ］ 中试验指出在整个节点梁破坏过程 中， 承重销正应变远远小于钢材屈服强度， 这也证明牛 腿刚度比较大。钢筋混凝土框架的弯矩调整是线弹性 分析的方法， 经弯矩调整后构件在使用阶段不应出现 塑性铰。为了在钢筋混凝土连续梁和框架结构中考虑 塑性内力重分布， 做到合理估计结构承载能力变形和 裂纹并达到简化设计节约材料确保安全的目的。因此 牛腿梁端应该考虑内力重分布影响， 以不调整混凝土 梁短期最不利荷载组合设计为前提， 对牛腿的截面尺 寸进行调整。简化为依照综 合刚 度作 为调 整控 制依 据。用牛腿部位两种材料的 刚度 之和 作为 综合 刚度 ） 。当然这种理论上的表达有待试验数据的验 （ 见式 ３ 证和修正。 综合刚度： ［ Ｅ Ｉ ］＝ ｓ ｃ ｓ ｃ Ｉ ｆ Ｉ ＋[ [ｆ ] ε ε]
（ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎＥ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇＧ ｒ ｏ ｕ ｐＭ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙＣ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎＣ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ ， Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ ７ １ ０ ０ ３ ２， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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范永辉等： 钢管混凝土组合结构承重销节点问题探讨
３ ３ １
图２ 钢筋穿柱示意
１ ） 由于承重销节点部位不单纯是钢结构， 钢筋混 凝土梁对牛腿的包裹， 使得牛腿段的综合弹性模量较 单纯的钢筋混凝土梁大， 梁端出现类似超筋梁一样的 脆性区。 按照《 钢筋混凝土连续梁和框架考虑内力重分布
之所以说是 ４种节点 下 ４种节点形式， ━、 ┣、 ┗、 ╋， 正是基于钢管柱的受力状态存在差异考虑。对受弯构 件来说只有一种情况， 那就是 ━。承重销节点无论是 单梁还是双梁其传递力的机理是相同的， 都是最终通 过承重销传力给钢管混凝土柱。下面就牛腿参与配合 梁的工作来阐述牛腿和梁的关系。 梁作为受弯构件设计控制是以竖向弯曲平面内的 弯剪来衡量（ 见图 １ ） 。有试验证实， 首先牛腿设置在 梁端位置与梁可靠连接， 其次在受压区混凝土开裂后 期代替梁端继续工作。承重销作为梁的端部参与变形 和内力传递是比较可靠的。但假设没有牛腿， 由于混 凝土梁与钢管柱刚度悬殊大， 加之混凝土的抗剪强度 很小， 在非线性工况下梁的端部将是最容易破坏的部 位。 １ ） 目前对牛腿的承载力设计还是按照受弯构件的 设计原则对弯矩和剪力分别计算， 增加了“ 强节点弱构 件” 的系数调整。承重销担当的传力角色是作为框架 梁的一部分将剪力传递给钢管柱。另外承重销与钢管 柱内衬管和钢管柱壁的焊接， 使得外露部分传力销与
ｓｓ ｓ ｃｃ ｃ
（ ３ ）
２ 式中： Ｉ ＝ Ａ ｙ ／ １ ２ ； ｆ ／ Ｅ 。 ε＝
３ ） 式可见牛腿截面的刚度与板正截面面积成 由（ 一次线性变化， 与高度成二次线性变化。 ４ 结语 １ ） 钢管混凝土柱承重销节点牛腿在正常使用阶段 配合受弯构件把内力传递给钢管柱， 并抵抗剪力。在 梁受压区混凝土破坏后对钢筋混凝土梁后期的内力抵 抗比较明显， 可以认为牛 腿在 功能 上是 梁的 一部 分。
ｃ ｏ ｍ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ
在我国 ２ ０世纪 ８ ０年代以后， 钢管混凝土结构工 程应用越来越多， 这种新型的第五类结构几乎被应用 到各行各业， 尤其近十年在民用建筑中的应用比较广 泛。常用到的钢管柱与混凝土梁板结构的连接节点主 要是承重销节点（ 有单双梁之分） 、 半穿心节点、 加强 环节点、 环梁节点。 本文参照试验的结论和数据结合， 对西安咸阳国 际机场 Ｔ ３ Ａ航站楼项目钢管柱梁柱节点的实际施工 情况谈几点认识。 １ 工程概况 西安咸阳国际机场 Ｔ ３ Ａ航站楼项目主航站楼钢 管柱为直径 Ｄ＝ ２０ ０ ０ ｍ ｍ ， 壁厚 ｔ ＝ ３ ６ ｍ ｍ 的卷制圆钢 管， 钢管柱平面柱网纵向 ４行， 横向 １ ０列， 柱距主要为 ３ ６ ｍ× ３ ６ ｍ 。纵向边柱顶标高为 ＋ １ ９ ０ ０ ０ ｍ ， 中间两行 柱顶 标 高 为 ＋２ １ ０ ０ ０ ｍ ， 主 体 分 ３层 （－８ ５ ０ ０ ，± ０ ０ ０ ０ ， １ ０ ０ ０ ０ ， ＋ １ ９ ０ ０ ０ ／ ２ １ ０ ０ ０ ｍ ） 局部 设置 夹层， 为 ５层的组合结构。钢管柱 ＋ １ ０ ０ ０ ０ ｍ 标高以下各相邻 钢管柱间距由两个混凝土柱等分为 ３段 １ ２ ｍ 。所有钢 管柱与混凝土结构均采用单梁节点承重销 ＋ 穿筋形式 连接， 承重销穿筋处钢管柱内部焊接补强衬管， 板厚与 钢管柱壁等厚。所有钢柱内填充 Ｃ ４ ０混凝土。 ２ 节点形式 对于承重销节点， 由于现场的钢柱位置不同有以