裝配式鋼管混凝土柱與梁節點連接構造

孫博煒 林 芹 李馥均

(鹽城工學院土木工程學院,江蘇 鹽城 224051)

鋼管混凝土結構能適應現代化工程結構向高層、超高層和大跨度方向發展的需要，符合現代化設計和施工的要求，越來越廣泛地應用于住宅、辦公樓和工業廠房等。節點是結構設計的重要部位，也是施工的難點，關系到結構的安全和工程的造價，因此合理的選擇節點對結構設計至關重要。本文重點介紹了兩種裝配式鋼管混凝土梁柱節點連接形式，以供工程設計參考。

1 圓鋼管混凝土柱—梁節點的類型

圓鋼管混凝土柱與現有連接梁的種類按節點形式劃分為兩種：圓鋼管混凝土柱—鋼梁節點和圓鋼管混凝土柱—鋼筋混凝土梁節點。從受力的角度，將上述的鋼管混凝土節點分為三類，即：剛性節點、半剛性節點和鉸接節點。

1.1 剛性節點

該類節點在受力過程中能有效的將梁端彎矩、剪力和軸力傳給柱子。具體介紹四類剛接節點的構造形式和特點。

1)加強環式剛接節點：該節點是目前工程中應用最廣泛的節點之一，分為外加強環和內加強環兩種。其具體構造為：鋼梁腹板可以通過焊縫或高強螺栓固定在環板間的豎板上，鋼梁翼緣與上下環板連接，梁端彎矩由上下加強環來承擔，基本構造見圖1。該類節點的優點是：適應性強、承載力高、傳力簡單，綜合性能比較突出；合理的設計加強環，可以滿足“強柱弱梁”的要求；在外荷載作用下，塑性鉸首先出現在梁端，節點設計符合抗震要求。該類節點的缺點是：外加強環用鋼量大，且裸露在外影響建筑效果。內加強環節點只適用于直徑較大的鋼管柱，當管徑較小時，施工難度大。

2)十字板式剛接節點:該節點通過鋼管內焊接十字板來提高節點的剛度和承載力，基本構造見圖2。該類節點的特點是：在管內焊接了十字加勁板，增加了節點域的剛度，但管內施工難度有所增加，并且鋼管節點容易產生局部破壞，從而影響整個結構的承載力。

3)錨定板式剛接節點:該節點是在鋼管內壁正對鋼梁上下翼緣處焊接一個T形錨板，然后澆筑混凝土，梁端產生的內力由梁翼緣焊縫和錨定板承受，具體構造見圖3。此類節點的特點是：剛度不大，節省鋼材，構造簡單，主要應用于受力較小的節點連接，但是該節點施工較復雜，主要因為在鋼管內焊接錨固件。

4)鋼筋貫通式剛性節點:該節點是在鋼管壁上打孔，將梁上下的縱筋貫通穿過，以傳遞彎矩，基本構造見圖4。該類節點的特點是：鋼管壁上開孔，影響鋼管剛度，需采取措施加以補強(如加勁肋)。鋼管需穿通鋼筋，不易澆筑混凝土，施工困難，工程中較少采用。

1.2 半剛性節點

鋼筋混凝土環梁式節點是目前應用較多的半剛性節點。該節點域采用環板進行加強，圍繞鋼管設置的鋼筋混凝土梁主要來傳遞彎矩，剪力是由環梁中部或底部的焊接環形鋼筋來傳遞，基本構造見圖5。該類節點的特點是：采用環梁節點，避免了鋼筋穿心，制作簡單，施工難度不大。梁柱節點剛度大，彎矩傳遞能力強，但環內配置較多鋼筋，澆筑混凝土困難。

1.3 鉸接節點

鋼筋環繞式節點是鉸接節點的一種。該節點的主要構造為：節點域采用環板進行加強，鋼筋混凝土梁內縱筋焊接于外挑的鋼梁上下翼緣，并通過鋼牛腿傳遞混凝土內力，基本構造見圖6。該類節點的特點是：構造簡單，節省鋼材，造價低，但節點應力較為集中容易導致截面開裂，影響承載力。

2 方鋼管混凝土柱—鋼梁節點的類型

方鋼管混凝土柱與鋼梁連接的種類按照受力特點也將其分為三類：剛性節點、半剛性節點和鉸接節點。下面將對其進行具體介紹。

2.1 剛性節點

剛接連接認為梁柱間無相對轉動，既能傳遞彎矩，也能傳遞剪力。主要介紹帶懸臂梁段的內隔板式剛接節點和外隔板式剛接節點。

1)帶懸臂梁段的內隔板式剛接節點：在鋼梁和鋼管柱連接時，現場焊接或栓接質量難以保證，可預先在柱端連接一段鋼梁，形成帶懸臂段的柱。這種節點的具體做法為：在鋼管壁內設隔板，鋼梁腹板與短鋼梁栓接，鋼梁翼緣與短鋼梁焊接，基本構造見圖7a)。該節點的特點是：內隔板與梁翼緣在同一平面內，節點滿足剛性要求。該節點適用于柱截面較大的情況，截面較小時，內隔板與鋼管焊接不方便，澆筑混凝土困難。帶懸臂柱的短梁工廠生產，節點質量容易保證，但運輸困難。

2)外隔板式剛接節點：此節點在鋼管外設隔板，鋼梁翼緣焊接在外隔板上，鋼梁腹板與短鋼梁栓接，其具體做法見圖7b)。該節點受力明確，不受鋼管尺寸限制，避免了連續施焊導致應力集中。節點區域剛度較強，控制塑性鉸出現在鋼梁上，有利于抗震。外隔板式節點尺寸較大，影響建筑使用空間。

2.2 半剛性節點

此類節點不僅能傳遞剪力，還能傳遞部分彎矩。本文主要介紹通過連接件連接和長螺栓連接的半剛性節點。

1)連接件連接的半剛性節點：該節點通過角鋼、T型鋼或組合鋼板等將鋼梁翼緣與鋼管連接，鋼梁腹板借助于連接板與柱栓接，基本構造見圖8a)。該節點利用連接件連接鋼柱和鋼梁翼緣，連接質量容易保證，抗震性能較好。

2)長螺栓連接的半剛性節點：該節點用長螺栓穿過鋼管混凝土柱，并借助于連接件和鋼梁連接，混凝土達到一定強度后，需對螺栓施加預應力，基本構造見圖8b)。該節點對螺栓施加預應力，施工復雜，且會造成鋼管壁局部應力集中。

2.3 鉸接節點

此類節點一般只將鋼梁腹板與焊在柱上的連接件通過螺栓連接，如圖9a)所示。當節點所受剪力過大，可以設置傳力牛腿來傳遞剪力，如圖9b)所示。鉸接連接形式構造簡單、施工方便、受力明確。梁柱采用鉸接連接時，結構整體抗側剛度較小，變形不容易滿足，此類節點在重要工程設計中應用不多，一般用在次要構件的連接時使用。

3 結語

裝配式結構的整體性比現澆混凝土結構差，但裝配式建筑建造速度快，施工周期短，且工廠生產質量得到保證，因此在民用建筑和工業建筑中應用將越來越廣。在裝配式建筑中，合理的選擇節點的連接形式是至關重要，上述對鋼管混凝土柱與梁的連接節點構造以及特點進行了詳細全面的介紹，以供設計人員參考。

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