钢-混凝土组合结构复杂节点汇总

                 钢-混凝土组合结构复杂节点汇总

一、钢板条

1、16G523-2复杂型钢混凝土结构节点构造图集给出几种纵筋与型钢的连接方式。

其中，钢板条连接介绍如下：

2、典型的节点做法

3、钢板连接器可以避免采用短牛腿连接时柱钢筋穿翼缘的情况，并且钢板条长向为竖向向下，板条之间留有空隙，便于混凝土浇筑，相对于传统的钢筋焊接于水平短牛腿情况更便于施工。

二、钢板箍

在钢-混凝土混合结构中,梁柱节点区域的设计是一大难点,由于型钢和钢筋交错纵横,柱子箍筋遇钢柱牛腿时常需要在牛腿上穿孔(图1)。

1、节点区采用传统箍筋的主要缺点：

（1）为了保证型钢的强度,型钢上的孔应尽量小.由于施工及制作误差.箍筋很难从预留孔中穿过.为施工带来极大困难。

（2）当柱内箍筋数量较多时,一侧牛腿上可能预留3列以上的孔,如此对牛腿型钢截面削弱很大。

（3）由于梁柱节点区域大量钢筋的存在,导致混凝土的浇灌十分困难,难以振捣,不能保证节点区及下部混凝土的密实。

2、钢板箍的提出

 借鉴钢板箍在结构抗震方面的应用, 在设计时引人钢板箍取代梁柱节点区域的箍筋。

做法： 在与钢柱相连最高的钢梁高度内均使用钢板箍。 钢板箍在钢构件制作厂焊接于柱牛腿上现场施工时柱纵筋与钢板箍绑扎在一起，既加快了施工进度又保证了施工质量。

3、 制作流程

1）、首先根据深化图纸中的钢板箍尺寸, 采用对应材质、厚度的钢材进行排版、下料切割为条状矩形零件,再采用相关机械设备进行折弯, 使零件成型并待下一步焊接(图4)。

2）、焊接

打磨加工成型的钢板箍根据深化图纸,采用CO2气体保护焊焊接于钢柱指定位置。根据钢板箍厚度不同及设计要求.采用单边坡口焊接或角焊缝焊接以满足强度要求、焊接完成后需打磨平整。

3）、运输

在运输过程中,加工完成的带有钢板箍的钢柱由于质量较大,将会产生较大变形,因而需采取保护措施以避免钢板箍出现变形。此外,钢板箍还可采取工厂加工-现场焊接的形式进行施工.钢板箍加工完成后与型钢样分开发至施工现场,再在现场进行钢板箍焊接。

4）、现场实际施工效果对比

日前梁柱节点区域用钢板箍代替箍筋已在某项目成功运用(图7b)。采用此方法,一方面大大提高了施工速度,节约了人工成本.缩短了施工工期:另一方面使得施工质量得到提高,节点区域采用箍筋施工时.箍筋在绑扎模板施工、混凝土浇筑过程中容易出现移位现象,使用钢板箍代换后,可有效避命此类情况发生。

4、 优缺点对比

1）、对比 梁柱节点区域采用箍筋施工时 , 不可避免地需在型钢牛腿上进行穿孔 。根据相关规范要求,应尽量避免在型钢的翼缘穿孔,当必须在型钢腹板上预留贯穿孔时,型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积的25%, 当钢筋穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求时.可采取型钢截面局部加厚的办法补强按此方法施工.一方面箍筋穿人预留孔的绑扎难度较大,施工周期较长:另一方面,当钢筋穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求需采取补强措施时,将进一步延长施工时间并增加资源(补强用材料)的投入。

2）、采用钢板箍代替箍筋后节点区域钢板箍直接焊接于柱牛腿上 避免了型钢腹板的截面损失 。此外,钢板箍的焊接一般在工厂完成后直接发运至现场、现场施工时仅需将柱纵筋穿入钢板箍后进行绑扎，大大 缩短了施工周期 。

参考文献：1、16G523-2复杂型钢混凝土结构节点构造；

2、钢板箍在超高层钢-混凝土组合结构中的应用-宋利鹏 钢结构

三、钢管混凝土柱-混凝土梁节点

01

穿绕+型钢抗剪

杭州东站： 钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱之间较常用的节点连接方式为环梁连接，对本工程站台层而言，若采用此类型梁柱节点，存在以下两个问题:

1 ) 由于该节点位于室内外交界处，室 内 外 高 差 为 200mm ，位于室外的环梁会高于室外楼面，影响室外的使用功能和外观; 

2 ) 与钢管柱相连的预应力梁的梁宽 ≥ 1 000mm ，钢管柱直径为 1 600mm ，按照环 梁节点构造要求，环梁的直径不小于 3 600mm ，尺寸太大，不经济也不美观 。

工程中梁柱节点做法如下:  预应力混凝土梁梁端截面加宽并在梁内设置  H  形钢牛腿，在钢管混凝土柱内对应于钢牛腿翼缘板处设置横隔板; 梁中全部预应力筋穿过钢管柱或绕过钢管柱，梁中部分普通钢筋也穿过或绕过钢管柱，其余普通钢筋与钢牛腿的翼缘板焊接连接; 为了补强因开洞而削弱的钢管柱，在梁柱节点区域，将钢管柱的壁厚加厚，避免在洞口补强板焊接，并进一步提高节点承载力 。

该节点梁端弯矩在节点区域传递直接，梁端剪力传递途径:  1 ) 钢牛腿腹板传递部分梁端剪力至柱壁和柱内混凝 土 上;  2  ) 在 梁 截 面 下 部 区 域，将 钢 筋水平焊在钢管混凝土柱的钢管上，将梁中混凝土所受剪力传至柱上，预应力梁中的压应力也有利于将梁端混凝土剪力传至柱上，并防止梁柱结合面开裂; 3 ) 沿柱内壁焊水平钢筋作为抗剪筋，确保柱内混凝土与柱壁之 间 剪 力 的 传 递，典 型 节 点 见 图  4 。 该 节点尺寸小 、 刚度大，具有良好的抗震性能。

参考文献：杭州东站站房主体结构设计与分析_周德良

02

穿+下部型钢抗剪

贵阳北站： 框架梁的预应力筋在混凝土柱处张拉锚固，在钢管柱处优先采用连续贯通，从而避免了过多的预应力筋对钢管造成过大削弱，补强构造较简单 。 当钢管柱两侧跨度和荷载差别较大，需要采用不同数量的预应力筋时，也可以将两侧预应力筋中心高度错开，加大钢管竖向开口长度，减少水平削弱，见图

参考文献：贵阳北站站房结构设计_邱剑

03

环形牛腿连接

红岛站： 各层钢筋混凝土梁须与钢骨混凝土柱连接，其典型连接做法如图  33  所示 。 梁纵筋伸入钢筋混凝土叠合层后通过外环板与钢管柱连接，外环板内侧设置加强内隔板 。 置于外环板上部的钢筋可以现场焊接，置于外环板下部的钢筋因为需要仰焊，为了保证焊接质量要求工厂先焊接钢筋头，后采用机械连接器连接 。

参考文献：济青高铁青岛红岛站站房主体结构设计_孙会郎

03

H牛腿连接+转换

本文转换节点主要适用于上部为圆钢管柱、下 部为钢筋混凝土圆柱的情况。混凝土柱的纵向受力钢筋与节点域的钢管侧壁焊接，混凝土框架梁的纵 向受力钢筋与节点域的  H  型钢牛腿焊接。钢管柱与钢筋混凝土框架转换节点的基本形式见图  1 。在设计钢管柱 - 混凝土框架转换节点时，主要遵循以下原则： 1)  混凝土结构能够对顶部钢柱进行可靠锚固，实现悬臂钢管柱底部的嵌固条件； 2)  下部混凝土框 架能够满足“强节点、弱构件”的抗震性能要求。

转换节点的顶部与钢管柱相连，底部与钢筋混 凝土柱连接，故此，节点中部为变径钢管，变径段 的斜度不宜大于  1 ∶ 6 ，变径段应设置在  H  型钢牛 腿高度范围内。变径段的壁厚不小于钢管柱的壁 厚，当斜度大于  1 ∶ 6  时，变径段的壁厚应适当 加大。