暗牛腿钢管混凝土柱节点试验和分析.pdf

华南理工大学学报(自然科学版) JournalofSouthChina of V01．36No．3 第36卷第3期 UniversityTechnology Science 2008 2008年3月 (Natural Edition) March 14-07 文章编号：1000-565X(2008)03．01 新型穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点试验及分析 季静 吴爱明 王燕琚 韩小雷 (华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州510640) 摘要：提出了一种取消环梁仅带环筋的穿心暗牛腿钢管混凝土柱节点型式，该类节点 外形与普通钢筋混凝土梁柱节点类似，且能很好地满足建筑及装饰设计要求．文中首先通 过对中节点与边节点的试验研究，验证了板放射筋和环筋具有较理想的控制裂缝的能力 以及螺纹套筒连接主筋在往复荷载作用下的实际工作性能满足抗震设计要求，并分析了 该节点型式的变形、应变、裂缝开展、破坏形态及最终承载能力．然后基于试验结果，应用 有限元程序对试件进行非线性模拟，进一步分析了此节点的受力机理． 关键词：钢管混凝土柱节，最；环筋；变形；承载能力；有限元分析 中图分类号．：TU375 文献标识码：A 目前，越来越多的高层建筑及大跨度结构采用 1 试验概况 了钢管混凝土柱，由于建筑和装修设计的要求，钢管 混凝土柱与钢筋混凝土梁之间不能采用带环梁的节 1．1 试件设计 点，而现有的节点中不带环梁的较少，文献[1．2]对 分别模拟实际工程的中节点和边节点，按照 不带环梁的穿心暗牛腿式节点进行了研究．研究表 1：1．2的比例设计了两个带环筋的穿心暗牛腿节点 明该节点是一种传力可靠的节点，但在板柱交接处 试件SJl和SJ2．节点为工字型的穿心暗牛腿节点， 存在较大的素混凝土区域，容易过早产生裂缝，影响 牛腿是由三块钢板焊接而成工字型钢，穿过钢管在 房屋正常使用．文献[3]提出的带环板的穿心暗牛 钢管内部焊接．在牛腿端部焊接螺纹套筒，把梁纵筋 腿式节点，虽然有效地控制了板柱裂缝的发展，但其 开丝．现场施工时把梁纵筋拧进螺纹套筒内，梁的弯 板放射筋需要焊接在环板上，旋工复杂、现场工作量 矩和剪力通过钢牛腿传给钢管混凝土柱．牛腿的上 大且焊缝质量不易保证．根据试验及有限元分 翼缘焊接一根直径18nlln的环筋，板上两根梁之间 析【4J，发现实际环板受力较小，所以本研究取消环 沿钢管外均匀布置7根放射筋，并将放射筋扣在环 板，提出了仅带环筋的穿心暗牛腿式节点，在满足控 筋上，用钢丝固定．图1为中节点试件sJl及边节点 制裂缝发展的基础上减少了施工量；同时还提出了 试件sJ2的几何尺寸及构造图．试件的钢管和牛腿采 另一项减少现场施工量的改进，即在钢牛腿上焊接 用Q235钢，质量等级B级．钢筋全部采用HRB335 螺纹套筒，这项工作可以在工厂完成，现场施工时梁 级，混凝土强度等级为C35． 主筋端部墩粗开丝拧进螺纹套筒内，减少现场焊接 1．1．1 工字型钢牛腿的截面设计 量．但是由于该节点形式在实际工程中没有使用过， 钢牛腿的高度为梁高减去两端螺纹套筒直径与 其环筋控制裂缝的能力和螺纹套筒连接主筋在往复 保护层厚度；其外伸长度根据环筋的焊接位置和螺 荷载作用下的实际工作性能能否满足规范的要求，