专利名称：钢管混凝土柱-板铰接节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及土木工程结构，具体的说是一种钢管混凝土柱-板 铰接节点。
背景技术：
随着居民生活水平的提高，人们对房屋布局的个性化提出更 高的要求，普通住宅户内承重构件，如柱、墙、梁过多，用户无 法根据时代、观念和人员构成的变化，重新设计布局，使住宅很 快落后社会的发展，不具备可持续发展的条件。在减少柱、梁过 多的情况下，现在普遍采用板柱结构体系，板柱结构体系由于没 有了纵横交错的肋梁；使得施工变得简便，减少了楼面的装饰工 作。较梁柱框架结构而言，无梁楼盖体系在同样净高的要求下， 能够明显降低层高，从而降低建筑物的总高度。与梁柱框架同高 度时可以增加层数(约10: 11)，经济效益显著。尽管无梁楼盖体 系虽然以其卓越的使用功能、较高的经济指标以及简便的施工， 受到广大工程人员及业主的喜爱。但是由于板柱结构不设梁，所 以在竖向荷载下板内有较大的弯矩，在节点处还有较大的冲切力； 由其在地震作用下节点处的不平衡弯矩会在板内产生附加剪力， 使板柱结构往往会在节点处发生冲切破坏，所以一般认为板柱结 构的节点较弱，不利于抗震。在地震区不能采用纯板柱结构，只 能采用板柱一抗震墙结构，全部地震作用由抗震墙承担，但板柱 部分应能承担不少于全部地震作用的20%。即便如此，我国的建筑 抗震设计规范(GB 50011-2001)第6. l.l条还是规定，板柱一抗 震墙结构房屋最大高度6度区不应超过40米、7度区不应超过35 米、8度区不应超过30米。比框架结构低20多米，不足框架一抗 震墙结构高度的三分之一。美国在地震区采用板柱结构时，允许将一部分构件设计为仅承受竖向荷载、不承受水平荷载，其结果为一般在建筑周边设梁 柱框架，在内部设一些剪力墙，其余为不承受水平力的板柱结构。在上世纪90年代前美国混凝土设计规范ACI 318-02对于仅承受 重力荷载的板柱结构并没有特殊要求，在1994年北岭地震中有些 此类构件发生了破坏，其原因是由于其节点的抗变形能力不满足， 造成节点发生冲切破坏。所以，在美国现行混凝土设计规范ACI 318-05第21. 11. 5条中要求对不参与承担地震作用的板柱节点应 满足在设计层间位移下不发生冲切破坏。对照ACI318-05的要求 可知，在实际工程中很少能满足设计层间位移的要求，并且由于 地震作用的不确定性和层间位移计算方法的不完善，结构在使用 期存在出现超过设计位移的可能性，不承担地震作用的板柱节点 地震时破坏的可能性依然较梁柱节点大。常规设计下的板柱节点， 一般采用钢筋混凝土柱，近年因钢 管混凝土柱卓越的竖向承载能力也逐渐在板柱体系中有所应用， 但无论哪一种节点型式，其除去需要承担竖向荷载之外，还要承 担地震等水平荷载，其节点设计都是以刚性节点设计为主；这样 的节点在水平和竖向荷载共同作用下，要传递不平衡弯矩引起的 弯矩及剪力，其冲切承载力因此受到一定程度的影响。板柱节点 抗震性能差的根本原因在于节点处在竖向荷载作用下已经是结构 中的应力集中点，受力很复杂，地震时由于不平衡弯矩的作用首 先在节点附近的板内出现塑性变形，塑性变形的发展使板的抗冲 切能力降低而发生冲切破坏。提高板柱节点抗震性能的根本途径 在于使节点的受力简化，避免节点出现不平衡弯矩。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种抗侧移能力强，避免地震时 楼房发生冲切破坏作用的钢管混凝土柱-板铰接节点。 实现上述发明目的采用以下技术方案一种钢管混凝土柱-板铰接节点，包括钢管混凝土柱、混凝土 楼板，所述钢管混凝土柱与混凝土楼板之间通过铰接支座连接。 由于采用了以上技术方案，本发明与现有技术相比，在楼、电梯间设置钢筋混凝土墙或钢管混凝土支撑，构成核心筒体， 主要承受地震作用，在单元周边设置短肢剪力强墙或者框架梁柱 与核心筒体共同承担水平和竖向载荷，在室内不设承重墙和承重 梁，仅设几个只承受竖向载荷的钢管混凝土柱，钢管混凝土柱作 为竖向载荷承重构件在相同用钢量的情况下，其截面积较钢筋混 凝土柱减少一半以上，增加节点的抗变形能力，保证板柱节点的 变形能力大于框架抗震墙的变形能力，当遇到地震强外力破坏作 用下，钢管混凝土柱随着混凝土楼板移动，钢管混凝土上柱和钢 管混凝土下柱之间产生相对滑移，而混凝土楼板不会发生倾斜， 避免建筑物发生倒塌。本发明的有益效果是(1) 在室内采用钢管混凝土板柱结构，将板柱节点部位设计 成铰结节点，使其只承担竖向荷载，不承担或者承担很少的水平 荷载，可以很好的解决地震区由于节点不平衡弯矩造成板抗冲切 能力不足的问题，并与其它受力构件(抗震墙、钢筋混凝土边框 架)配合使用，为板柱结构在地震区特别是高烈度区的应用提供 了必要条件。(2) 该节点的设计特点使其抗侧移能力远远优于常规设计中 的刚性板柱节点，同时采用钢管混凝土柱作为主要竖向承重构件， 可以有效减少柱截面面积，增加节点的抗变形能力，保证板柱节 点的变形能力大于框架抗震墙的变形能力，成为整体结构抗震的 第三道防线(抗震墙、框架、钢管混凝土柱)，避免发生倒塌。(3) 提供了三种不同的节点构造形式，分别适用于密肋双向 板无梁楼盖、有托梁板式无梁楼盖、平板式无梁楼盖，适用范围 比较广泛。
图1是本发明实施例1的结构示意图。 图2是本发明实施例2的结构示意图。 图3是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式实施例1:参见附图1， 一种钢管混凝土柱-板铰接节点，由钢管混凝土下柱l、铰接支座下板2、铰接支座上板3、板底纵筋4、肋板5、 混凝土楼板6、板顶纵筋7、水平推环8、防水密封胶9、钢管混 凝土上柱10组成。钢管混凝土下柱1与钢管混凝土上柱IO之间装有铰接支座下 板2，铰接支座下板2上装有铰接支座上板3，铰接支座上板3套 装在钢管混凝土上柱10上，铰接支座上板3与钢管混凝土上柱10 之间自上而下依次设有防水密封胶9和水平推环8;铰接支支座下 板2的上表面与铰接支座上板3的下表面均呈弧面状，两者的弧 面半径相吻合，并等于结构层高；铰接支座上板3上设有肋板5， 铰接支座上板3支承混凝土楼板6，混凝土楼板6内的板顶纵筋7 和板底纵筋4分别焊接在铰接支座上板3上。当楼层发生相对移动时，由于钢管混凝土上柱IO与铰接支座 上板3间设有水平推环8，钢管混凝土上柱10随着混凝土楼板6 移动，铰接支座上板3与铰接支座下板2之间产生相对滑移，则 混凝土楼板6保持平动不发生倾斜。此方式适应于跨度较大及载 荷较大的密肋双向板墙角梁楼盖。实施例2: '参见附图2， 一种钢管混凝土柱-板铰接节点，由钢管混凝土 下柱1、铰接支座2、混凝土楼板3、钢加强环4、钢管混凝土上 柱5、板顶纵筋6、板底纵筋7组成。钢管混凝土下柱1与钢管混凝土上柱5之间装有铰接支座2， 混凝土楼板3支承在铰接支座2上，铰接支座2的上方设有与钢 管混凝土上柱5连接的钢加强环4，混凝土楼板3内的板顶纵筋6 和板底纵筋7分别与钢加强环4和铰接支座2焊接。在结构发生侧移时铰接支座2在重力载荷和局部弯矩的作用 下将产生塑性变形，其局部弯矩由铰接支座2上的竖向应力差平 衡。此方式适合于跨度及载荷均较小的平板式无梁楼盖。实施例3:参见附图3， 一种钢管混凝土柱-板铰接节点，由钢管混凝土 下柱l、铰接支座2、紫铜垫片3、下加强钢环4、混凝土楼板5、 上加强钢环6、钢管混凝土上柱7、板顶纵筋8、板底纵筋9组成。钢管混凝土下柱1与钢管混凝土上柱7之间装有铰接支座2， 铰接支座2上能过紫铜垫片3装有下加强钢环4,下加强钢环4 上方装有与钢管混凝土上柱7连接的上加强钢环6，混凝土楼板5 通过紫铜垫片3和下加强钢环4支承在铰接支座2上，铰接支座2 的上方设有与钢管混凝土上柱7连接的上加强钢环6，混凝土楼板 5内的板顶纵筋8和板底纵筋9分别悍接在上加强钢环6和下加强 钢环4上。当结构发生侧移时，紫铜垫片3将产生塑性压縮，而混凝土 楼板5保持平动不发生倾斜。此方式适合于跨度及载荷相对较大 的有托梁板式无梁楼盖。
权利要求
1、一种钢管混凝土柱-板铰接节点，包括钢管混凝土柱、混凝土楼板，其特征在于所述钢管混凝土柱与混凝土楼板之间通过铰接支座连接。
2、 根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-板铰接节点，其特 征在于所述铰接支座由铰接支座下板和铰接支座上板构成，该 铰接支座上、下板均呈弧面状，其两者的弧面半径相吻合并等于 结构层高。
3、 根据权利要求2所述的钢管混凝土柱-板铰接节点，其特 征在于所述铰接支座上板与钢管混凝土柱之间自上而下依次设 有密封胶和水平推环。
4、 根据权利要求1所述的钢管混凝土柱-板铰接节点，其特 征在于所述铰接支座上方设有与钢管混凝土柱连接的钢加强环。
5、 根据权利要求4所述的钢管混凝土柱-板铰接节点，其特 征在于所述钢加强环为上、下两层，该下层加强环与铰接支座 之间设有低弹性垫片层。
全文摘要
本发明涉及土木工程结构，具体的说是一种钢管混凝土柱-板铰接节点。它包括钢管混凝土柱、混凝土楼板，所述钢管混凝土柱与混凝土楼板之间通过铰接支座连接。钢管混凝土柱-板铰接节点适合于在建筑物室内不设承重墙和承重梁，仅设承受竖向载荷的钢管混凝土柱，作为竖向载荷承重构件在相同用钢量的情况下，其截面积较钢筋混凝土柱减少一半以上，增加节点的抗变形能力，保证板柱节点的变形能力大于框架抗震墙的变形能力，当遇到地震强外力破坏作用下，钢管混凝土柱随着混凝土楼板移动，钢管混凝土上柱和钢管混凝土下柱之间产生相对滑移，而混凝土楼板不会发生倾斜，避免建筑物倒塌。
文档编号E04B1/38GK101215856SQ200710301338
公开日2008年7月9日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者永 廖, 张玉敏, 鹏 李, 苏幼坡 申请人:河北理工大学;鹏达建设集团有限公司