钢管混凝土梁柱节点连接形式的探讨

关键词：钢管混凝土梁柱 节点 牛腿 加强环 

　　随着现代建筑逐渐往高层与超高层发展，钢管混凝土凭借其优劣的力学性能在工程实际中得到关注。然而在高层建筑中钢管混凝土梁柱节点问题一直是制约其推广应用的主要因素。节点是结构最薄弱的环节之一，是确定结构设计合理的关键问题。我国《钢管混凝土结构设计与施工规程》当中明确要求钢管混凝土梁柱节点需要满足以下几个要求：构造简单，整体性好、传力明确、安全可靠、节约钢材和施工方便。钢管混凝土节点设计合理与否对结构的整体稳定性和施工质量影响很大。本文通过对工程中几种代表性的节点形式进行分析，讨论钢管混凝土梁柱节点连接问题。 

　　1 节点分类 

　　1.1 刚节点 

　　（1）加强环式节点。 

　　加强环式节点属于刚接节点，是当前应用比较多，研究比较成熟的节点形式。加强环式节点又分内加强环和外加强环两种，如图1所示。内加强环只应用于钢管直径≥1 m的情况，直径较小时不方便管内混凝土浇筑。当在弯矩作用下的时候，外加强环外缘受到较大的拉力，钢管闭环环向受压，从而减小了钢管的紧箍作用。采用内加强环的时候，内环的内缘受压，钢管的壁环受力作用，这时候拉力与钢管环向受力相重合，增加了钢管壁的负担，却增大了钢管的紧箍作用。因此从受力特点上来说，内环要好于外环，同时也省钢。 

　　（2）钢筋贯通式节点。 

　　当工程中当框架梁为现浇钢筋混凝土梁时，可以将梁内纵向主筋贯通管柱形成钢筋贯通式节点，如图2所示。这种节点方法必须要在钢管壁上进行开孔，现场穿过钢筋，为了弥补开孔产生的空洞对于钢管壁的削弱需在管壁开孔处加设加劲肋来对其增强。由于在钢管内部贯通双向钢筋，对混凝土浇筑则是不利的，在小直径的钢管混凝土结构应用受到限制，但作为刚性节点还是十分稳定的。 

　　（3）锚定式刚接节点。 

　　锚定式刚接节点须首先在管柱内焊一个T形锚板位置正对钢梁上下翼缘，钢管内混凝土承受梁翼缘传递的拉力，节点连接如图3所示。T形锚板由垂直板和横板组成，它与钢梁的翼缘板垂直。梁翼缘上的拉力经过焊缝传递给钢管，钢管将拉力经过该位置的剖口焊缝传递给锚固件的竖板和横板。横板受到拉力作用，径向挤压混凝土。 

　　1.2 铰接点 

　　（1）穿心牛腿环梁节点。 

　　这种节点布置方式是将普通钢筋混凝土梁的纵向钢筋进行延伸后直接焊接于穿心暗牛腿的上下翼缘，节点设计如图4所示。梁上承载的弯矩及剪力通过钢牛腿传递给钢管混凝土柱。由于牛腿的穿插对于钢管也存在削弱，因此工程上采用对梁柱的交接处设置钢筋混凝土环梁来补强。该节点刚度较大，传力明确，承载力大，因此在工程中应用较多。缺点是穿心牛腿的存在使得管内焊接以及混凝土的浇筑变得困难。 

　　（2）钢筋环绕式节点。 

　　钢管环绕式节点受力特点明确。弯矩通过连续钢筋传递，剪力依靠明牛腿，节点设计如图5所示。这种节点形式构造简单，施工方便，对钢材的用量也相比其他节点要少。缺点是该节点形式只适用于钢管混凝土柱与现浇梁连接，对楼盖梁系布置影响大，同时节点刚度比其他几个常用节点刚度要小，楼盖梁向钢管承受弯矩的能力略差，柱基本不参与弯矩分配。 

　　2 节点的应用及存在的问题 

　　第一，节点传力方式不理想；由于现阶段钢管混凝土梁柱节点主要通过加强环、型钢牛腿等构件来传递弯矩，牛腿和抗剪环等来传递剪力，这导致钢管处于单独受力状态，往往会导致钢管过早发生屈曲。第二，这些节点构造通常都比较复杂，工程上不便于施工。采用加强环、刚牛腿和钢筋贯通的节点，用钢量过大，现场施焊工作量大，同时混凝土也存在浇筑困难等问题。 

　　参考文献 

　　[1] 韩林海.钢管混凝土结构[M].北京：科学出版社，2000. 

　　[2] 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. 

　　[3] 蔡健，杨春，苏恒强，等.穿心钢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.