钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设
计
第2期
2007年2月
广东土木与建筑GUANGDONGARCHITECTURECIVILENGINEERING
№
FEB2O07
钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计
黄斌
(深圳市方佳建筑设计有限公司深圳518031)
摘要:本文推荐一种钢管混凝土柱与钢筋混凝土粱节点做法,使钢管在节点区是连续的,节点刚性不受影响,
粱可以可靠地传递内力,与其它节点做法相比,具有施工方便和节约材料的优点. 关键词:钢管混凝土柱;钢管混凝土叠合柱;钢管开穿梁钢筋小孔;梁柱节点构造
1概述
钢管混凝土柱使钢管与混凝土改变了各自本身
的材料性质.共同成为一种新的复合材料.该结构形
式以卓越的承载能力和变形能力.在工程中得到越
来越多的应用.在此基础上近年又陆续有不少工程
采用钢管混凝土叠合柱和钢管混凝土组合柱等
由于工程中往往仅在框架柱中采用钢管混凝
土.而框架梁则采用普通钢筋混凝土.故两者的连接
节点成为工程中的难点之一目前常用的连接节点
有钢牛腿法,双梁法,环梁法,钢管开大洞后补强法
及纯钢筋混凝土节点法等.双梁法和环梁法对梁之
间内力传递的可靠性有一定影响:钢管开大洞后补强法及纯钢筋混凝土节点法使得钢管在节点区不连续.难以保证节点原有的刚性:钢牛腿法对钢材消耗量大.现场焊接施工量大
以上列举的连接节点均存在一定程度的不足.
本文推荐一种在钢管上开穿钢筋小孔的连接节点. 通过模型试验为基础的理论分析.并经过多个工程实践的检验.证明它具有可靠和经济实用的优点
2钢管开小孔连接节点的优点
2.1钢管开小孔后对钢管截面削弱不大.梁钢
筋穿过小孔后剩余的缝隙很小.钢管对管芯混
凝土的约束力基本没减小.不影响钢管混凝土
柱的承载能力和变形能力
2.2梁钢筋直接穿过钢管后.梁可以可靠地传
递内力.梁长范围内的刚度保持不变.结构受
力分析与实际相同而钢牛腿法和钢管开大洞
后补强法.在梁端范围内有相当长度的型钢.
使得梁刚度发生急剧变化
2.3在设置水平加强环和竖向短加劲肋补强后.钢
管在节点区是连续的.节点刚性不受影响.满足"强节点弱构件"的要求
2.4现场施工较方便.即使圆弧形的梁钢筋也可顺
利穿过
2.5节点补强所用材料比钢牛腿法和钢管开大洞法大幅减少.有利于降低造价
3钢管开小孔的连接节点构造
钢管开小孔的连接节点构造如图1.其要点如下: (1)钢管开小孔:小孔直径D=钢筋直径+10mm,
水平间距为3D.垂直间距为2D.
(2)在梁顶面和梁底面各设置1道钢管水平加
强环.环板宽度若为钢管混凝土柱则取钢管直径的
10%.钢管混凝土叠合柱则取65100mm.环板厚度=
0.5t且≥16mm(t为钢管壁厚)
(3)钢管竖向短加劲肋紧贴水平加强环设置.肋
宽I---环板宽一15ram.肋厚=环厚,长200mm.布置在粱
开孔部位的两侧和中间.
(4)梁钢筋尽量采用直径较大的HRB400级钢
筋.以减少钢管开孔数量.若是钢管混凝土叠合柱.
则部分梁钢筋可以在钢筋混凝土柱区域内穿过
梁底
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图1钢筋穿钢管平,立面示意图
29
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2007年2月第2期黄斌:钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计FEB200J7NO.2
4钢管开小孔的连接节点分析
为进行钢管开小孑L后的分析研究.于1996年委
托中国钢结构协会钢一混凝土组合结构协会进行了1:5模型的4组共9个试件模型试验.并通过多个
工程实践得出以下主要结论:
(1)钢管在轴压力作用下.钢管开小孑L后钢管对
管芯混凝土的约束力略为减小.水平加强环将产生
拉力.以弥补钢管横向紧箍力减小的不足.但水平
加强环的拉力与钢管未开孑L时相差不大.其原因是钢管开孑L后对管芯混凝土约束力无明显减小. (2)由于钢管开小孑L后其截面被削弱.均匀布置
的竖向短加劲肋可把钢管削弱截面中的内力分流传递.梁中间短肋和梁边短肋承担的内力基本相同,且为弹性工作
(3)在节点处设置水平加强环和竖向短加劲肋
后.与未开小孑L的钢管混凝土承载力比较.仅相差不足1%.且破坏均不发生在节点区.即开小孑L后不影响钢管混凝土柱的承载力.
(4)节点四周的现浇混凝土梁板对节点的约束
能力在模型试验中未加以考虑.现浇混凝土梁板对
节点约束能力可以起到附加保证的作用.
5工程实例
『实例3]深圳诺德金融中心大厦:2003年10月
完成施工图设计.钢筋混凝土框架一核心筒结构.结构高度192m.首层层高12m.15层及以下采用钢管
混凝土组合框架柱.如图2c所示.
『实例4]深圳香港中旅大厦:2006年7月完成
施工图设计.钢筋混凝土框架一核心筒结构.结构高度152m.首层部分层高19.4m.4层及以下采用钢管混凝土组合框架柱.如图2d所示.
6结束语
6.1钢管按一定的构造要求开穿钢筋小孑L.对钢管
截面损伤不大.梁钢筋直接穿过钢管.使得梁内力可
以可靠地传递
6.2适当设置水平加强环和竖向短加劲肋.不会降
低钢管混凝土柱的承载能力和变形能力.可保证节
点刚性.
6-3该法的可靠性和可行性已被模型试验和工程实
例所证实.可大幅节约梁柱节点钢材.且施工方便.
参考文献
[1]蔡绍怀.钢管混凝土结构的计算与应用[M].北京:中国
建筑工业出版社.1989
[2]钟善桐.钢管混凝土结构[M].哈尔滨:黑龙江科学技术
出版社.1994
[3]CECS28:90钢管混凝土结构设计与施工规程[S]
[4]深圳市邮电局工程RC梁钢筋穿过钢管混凝土柱对管柱
『实例1]深圳邮电信息枢纽大厦:1996年10月承载力影响的试
完成施工图设计.钢筋混凝土框架一核心筒结构.结验[M].中国钢结
构高度199m.23层及以下采用钢管混凝土框架柱.构协会钢一混凝土部分框架梁为圆弧形.如图2a所示.组合结构协会,1997
『实例2]深圳招商银行大厦:1998年5月完成[5]CECS188:2005
施工图设计.钢筋混凝土框架一核心筒结构.结构高钢管混凝土叠合柱度237m.采用矩形钢管混凝土组合柱,型钢混凝土结构技术规程[s]
柱及钢管混凝土柱.如图2b所示.
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(b)深圳招商银行大厦(c)深圳诺德金融中心大厦
图2钢管开小孔连接节点工程实例的结构平面布置图
(a)深圳邮电信息枢纽大厦
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(d)深圳香港中旅大厦。