型钢混凝土组合结构梁柱节点性能研究

涂星亮

摘要： 对型钢混凝土组合结构梁柱节点的性能进行了研究，通过对型钢混凝土组合结构的结构类型，型钢混凝土组合结构的优点及特点分析，探讨了型钢混凝土组合结构梁柱节点的抗震性能、型钢混凝土组合结构的计算方面，并提出了型钢混凝土组合结构的具体应用措施。

关键词：型钢混凝土组合结构；梁柱节点；性能

引言

目前，型钢混凝土结构在建筑工程施工中的充分应用，可以提高建筑物的牢固性和承载力。为了保证施工质量，有必要对型钢混凝土梁柱节点的钢筋和钢构件连接过程中的施工要点进行分析。同时，需要利用科学合理的施工质量控制工作来分析型钢混凝土组合结构梁柱节点的性能，以防止建筑头部使用后出现安全问题。

1型钢混凝土组合结构的结构类型分析

在型钢混凝土结构的组合中，所有构件可以采用型钢混凝土，或者部分构件可以采用型钢混凝土。这两种组合可广泛应用于各种结构体系，如核心筒、框架-剪力墙结构和大空间结构体系。型钢混凝土构件的应用形式主要有：第一，型钢混凝土框架结构；（2）型钢混凝土框筒或核心筒结构；（3）地下结构或底部几层采用型钢混凝土，地上采用钢结构；（4）框架柱使用型钢混凝土，梁使用钢或钢筋混凝土。如果通过受力科学、经济实惠、施工便捷等可行性分析及验证，还可以使用另外的组合形式。

2简述型钢混凝土组合结构的优点及特点

与传统的钢筋混凝土相比，型钢混凝土组合的优点在于：(1)自重更轻，型钢混凝土的含钢量更高，在建造同等强度的建筑时需要的建筑材料更少，可以用来增加层高和使用面积，可以广泛应用于高层建筑中。（2）承载能力强，型钢混凝土具有更好的伸展性、承载能力以及抗震效果，其力学表现优于传统钢筋混凝土。（3）减少施工成本，型钢混凝土承载力强，可以节省 50% 以上的钢材或更多，施工过程中不需要支撑设施，因此可以简化施工过程，缩短施工工期，降低施工成本。

3型钢混凝土组合结构梁柱节点性能

3.1型钢混凝土组合结构节点抗震性能分析

型钢混凝土组合结构梁柱节点的延性和耗能。延性系数反映了构件的塑性变形能力，也可以衡量构件的抗震性能。传统框架结构节点的破坏模式主要是节点的剪切斜压破坏或梁端的弯曲剪切破坏。但由于型钢的延性优于普通钢筋混凝土，组合结构的梁柱节点表现出延性破坏，具有良好的变形能力，其延性系数高于普通钢筋混凝土节点。影响延性的因素有很多，对其影响最大的为节点所处的位置，中节点、边节点的延性各不相同，另外试件加工、加载等误差会使节点核心区承受扭转的作用; 不同的内配型钢形式对构件的延性同样具有影响，一般来说，实腹式内配型钢的延性优于空腹式内配型钢。这是由于节点达到极限承载力之后，混凝土被压缩剥落，失去了其承载能力，型钢将承担大部分，而由于型钢良好的变形性能，使得节点在后期具有较好的变形能力，同时由于实腹钢板较好的约束，核心区混凝土可以产生较大的变形。对于空腹式内配型钢的节点，配 T 型钢的试件延性优于配槽钢的节点，配槽钢的节点在达到承载力极限后，柱中往往出现较宽的黏结裂缝，从而影响了其延性。

3.2 型钢混凝土组合结构的计算

(1)在试验和数值计算的基础上，从钢结构的计算理论出发，考虑混凝土对钢材刚度的提高，按照钢结构的稳定理论进行计算。该算法适用于高含钢率的情况。(2)根据钢筋混凝土的计算理论，将型钢和混凝土视为一个整体，分析这个整体构件的应力，计算内力。这种方法没有考虑型钢与混凝土之间的粘结，不能全面反映型钢与混凝土的受力状态。（3）承载力叠加法。该方法于1950年被日本学者提出，该方法将型钢与混凝土分别单独计算，假设二者相互独立，且在型钢不发生屈曲，对型钢与混凝土的内力分别进行计算，然后将二者承载力与刚度的计算结果进行叠加，该结果就是型钢混凝土刚度与承载力情况。承载力叠加法计算方法下，型钢与混凝土并没有真正达成同步工作状态，仅仅是将二者内力计算结果进行叠加，作为型钢混凝土组合构件的抗弯能力。除此之外，这个方法对构件的刚度计算时将弹性理论作为基础，也就是取两者的弹刚度作为构件刚度。

4型钢混凝土组合结构的具体应用措施

4.1节点中的应用

在型钢混凝土组合结构中，两柱的连接处是设计和施工中的一个重要控制点。在梁柱连接位置，应处理好钢筋与内部钢筋的连接，并选择套筒连接形式，将套筒与柱翼缘连接。在施工阶段，梁与柱的连接点是施工难点，施工操作难度大。为了便于施工，可以设置不通长布置的加劲肋，在翼缘之间以及梁水平筋的位置，合理设置加劲肋，翼缘板周边一定范围内合理设置加劲肋。在加劲肋高度设置上，必须经过验算，确定高度能够满足要求。这样能够最大限度保证梁结构翼缘拉力可以成功传达给桩基，并且防止翼缘板出现弯曲的现象。

4.2 钢板墙钢筋连接

（1）钢板混凝土剪力墙中的钢板与两侧、上下两侧的钢筋焊接。钢板混凝土剪力墙端部箱形钢柱的混凝土保护层厚度为150毫米。水平分布的钢筋应绕过墙端的钢柱，并满足钢筋锚固长度的要求。(2)钢板与周边箱形型钢焊接连接的钢板混凝土剪力墙，其暗柱或端柱内的箍筋应穿过钢板，为此需在钢板上预留孔洞；当暗柱或端柱内箍筋较密时，可采用隔一根箍筋穿过钢板，另一根采用分段箍筋。（3）钢板和墙端部的箱型钢与筏板基础焊接连接的做法：钢板和墙端部的箱型钢应延伸至筏板基础底筋上，上部筋垂直钢板和箱型钢方向的钢筋，须在钢板和型钢上预留孔洞应将钢筋隔一根穿过；间隔的钢筋截断向下弯折锚固（应满足锚固长度）。（4）楼层标高处设置的箱型钢暗梁应与竖向钢板和箱型钢焊接连接，楼面钢筋应型钢上预留孔洞后穿过。

 4.3施工阶段质量控制

在型钢混凝土组合结构施工阶段，要根据施工情况合理安排工序，严格按照施工流程进行管理，确保各阶段满足施工要求。钢骨混凝土组合结构施工前期，需要在筏板底板钢筋绑扎完成后定位安装柱脚，在主筋和箍筋套好后安装钢柱，再安装钢梁，完成整个钢结构体系。型钢混凝土组合结构施工质量控制的要点是：（1）型钢梁柱安装，该阶段需要严格控制型钢梁柱的定位和标高，施工阶段需要预防偏位，同时做好防锈保护。（2）钢筋绑扎，明确钢筋尺寸，设置钢筋接头，然后选择合适的梁柱节点连接方式，控制焊接和机械连接质量。（3）模板工程，注重施工顺序以及焊接质量，普通加固方式难以应用于型钢紧固，因此可以选择方圆扣夹具进行焊接加固，该种方式对施工人员要求很高，需要施工人员控制焊接质量、计算模板侧面压力选择夹具数量。（4）混凝土浇筑，相比于普通混凝土结构，型钢混凝土组合结构中梁柱节点的钢筋较多，钢筋密度较大，因此需要严格控制混凝土浇筑质量，严格控制配比和塌落度，确保混凝土符合施工需求。

 结束语

近年来，随着新型建筑材料和建筑新技术的出现，型钢混凝土组合结构的性能有了很大的提高，具有更广阔的应用前景。对于一种结构体系，由于节点等细部对结构的整体性能起着很大的作用，所以有必要对细部进行研究。本文对型钢混凝土组合结构梁柱节点的性能进行了研究，仅供参考。

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