谈牛腿式钢管混凝土柱—混凝土梁的节点做法

邹国强

(深圳市欧博工程设计顾问有限公司，广东深圳 518053)

钢管混凝土柱将钢管与混凝土共同使用在构件上，改变了各自本身的材料性质，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，在高层建筑工程中得到越来越多的应用。在实际工程中，往往框架柱采用钢管混凝土，而框架梁则采用钢筋混凝土的形式，所以两者的连接节点成为工程中的难点之一［1-3］。目前在工程中常用的连接节点有环梁法、双梁法、钢管开大洞后补强法等［4，5］。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使得钢管在节点区不连续，难以保证节点原有的刚性。本文简单阐述一种钢牛腿式的钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式，该节点构造简单、传力明确，能够确保节点区的可靠性。

1 工程概况

本工程位于广东省深圳市，总建筑面积约为10．7万m2。建筑含地下室3层、裙楼4层以及塔楼四座(T1～T4)，其中除T2塔楼为混合框架—核心筒外，其余三座塔楼均为混合框架—剪力墙结构。连接节点为圆钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁节点。

2 连接节点构造

如图1所示，分别在钢管柱内对应于牛腿上下翼缘的位置设置两道水平内环板，在水平内环板之间隔45°设置加劲板，以保证内环板的共同工作。水平内环板的设置对混凝土的承载能力没有影响，且加强了节点的约束能力，对节点薄弱位置进行了补强。钢牛腿与钢管柱采用焊接连接，避免了在钢管柱上开洞，因而对柱的原有截面及母材没有影响，相对于开小洞后将钢筋穿进柱截面的做法，大大提高了节点区的可靠性。图2为牛腿的构造以及牛腿上加劲肋的布置形式，该节点采用的是环板牛腿的构造形式。加劲板a布置在柱与牛腿相交处，以提高抗剪承载力。加劲板b间隔250 mm布置在牛腿腹板上。设置加劲板的目的是为了能够提高牛腿的整体刚度及承载力，且不会发生变形。在节点处设置钢牛腿，则梁端的塑性破坏就会远离柱表面［6］，从而使塑性铰外移，这样就可以实现工程中“强节点弱构件”的设计要求［7］。钢筋混凝土梁中纵筋在钢管混凝土柱表面处的锚固问题一直是该类节点做法中比较难处理的一个部分。在钢牛腿式的节点中，梁的纵筋可直接焊在牛腿及短钢板上。梁面筋和梁底筋的第二排钢筋伸至离钢管混凝土柱100 mm处，并双面焊接于牛腿上，焊缝长度为5d。梁面筋和底筋的第一排钢筋伸至钢管柱外壁的竖向环板，并与其四面围焊，焊角尺寸hf≥12 mm。在牛腿上合理的布置抗剪栓钉，以保证钢牛腿与钢筋混凝土梁的共同作用，栓钉间距100 mm，宽度方向上的排数应根据牛腿翼缘宽度进行调整。通过设置抗剪栓钉，可以有效地将牛腿上的力传递至钢管柱(见图3)。

图1 钢牛腿连接大样平面示意图

3 结语

1)钢牛腿式钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁的连接节点对钢管柱的原有截面及母材无任何影响，且牛腿的设置能够保证有效的从混凝土梁传递至钢管柱。2)该节点形式具有足够的整体刚度与承载力，牛腿的设置可使塑性铰外移，可以满足“强节点弱构件”的设计要求。3)在钢牛腿上设置横向加劲肋可提高牛腿的整体刚度，且在钢管柱内外设置水平环板，可提高牛腿在整体工作时的稳定性。

［1］钟善桐．钢管混凝土结构［M］．哈尔滨:黑龙江科技出版社，1994．

［2］陈绍蕃．钢结构基础［M］．北京:中国建筑工业出版社，2003．

［3］CECS 28∶90，钢管混凝土结构设计与施工规程［S］．

［4］黄 斌．钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接节点设计［J］．广东土木与建筑，2007，2(2):29-30．

［5］王宇平．钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接［Z］．

［6］尧国皇．新型钢管混凝土柱—钢筋混凝土梁节点抗震性能研究［J］．工业建筑，2011，41(2):97-102．

［7］陈振明．钢牛腿式钢管混凝土柱与型钢混凝土梁节点实验研究［J］．工业建筑，2012，42(12):96-103．