钢套箍钢筋混凝土梁柱节点

摘要

本发明公开了一种钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，包括钢筋混凝土柱和至少一条钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土柱内设有柱纵筋，所述钢筋混凝土梁内设有梁纵筋，还包括设置在所述钢筋混凝土梁柱节点内与钢筋混凝土柱同轴的钢套箍，所述钢套箍上与所述梁纵筋一一对应设有穿孔，所述梁纵筋延伸穿过所述穿孔后固定在所述钢套箍上，所述柱纵筋布置在所述钢套箍外的混凝土层内，且所述钢套箍外设有用于约束所述柱纵筋的箍筋。本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，通过设置钢套箍，并将梁纵筋固定在钢套箍上，避免了梁纵筋贯通节点时组成相互交织的密集钢筋网，能够有效地减轻节点中钢筋拥挤的局面，非常有利于混凝土的浇筑和振捣，保证节点区混凝土的密实性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土梁柱节点，具体的为一种采用钢套箍的钢筋混凝土梁柱节点。

背景技术

目前在我国大部分地区，钢筋混凝土结构以其良好的受力性能和经济性成为工程建设中首选的建筑结构形式。在这种结构形式当中，梁柱节点是受力非常复杂的部位，是结构设计与施工中的重要一环。在抗震设计中，“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，充分体现了节点在结构中的重要性。如何既能保证节点具有良好的受力性能和抗震性能，又能使其具有良好的施工便利性，具有重要的工程意义。

钢筋混凝土梁柱节点是梁、柱纵筋相遇、交叉的部位，加上节点本身的配筋，节点内部通常十分拥挤。以常规框架结构中间层中间节点为例：两个正交方向的梁上部纵筋均贯通节点区，便会在节点内相互交织成一张钢筋组成的“网”。当梁上部纵筋增加时，这张网的空隙面积便会相应减小，从而导致在浇筑节点区混凝土时，混凝土无法通过，振捣棒无法插入节点区的情况，造成施工质量的降低。当然，梁下部纵筋也会形成类似的局面。此外，由于通常情况下节点四周的梁顶面均处在同一标高，一个方向的梁上部纵筋直接贯通节点区之后，另一个方向的梁上部纵筋必须要经过变形才能通过。这既影响了构件的受力性能，又会在梁纵筋直径较大时带来“变形”的不便，影响施工。

在提高钢筋混凝土结构的承载能力方面，国内外做了大量的研究和创新，先后出现了钢骨劲性混凝土（SRC）、钢管混凝土、RCS组合结构等改良的结构形式。钢骨劲性混凝土（SRC）结构对于提高施工的便利性方面，没有明显的贡献；与钢管混凝土柱配套的环梁体系，虽然解决了节点中钢筋拥挤的问题，但却增大了节点的体积，既增大了空间的占用率，又明显增大了节点部位的施工费用；RCS组合结构用钢梁替代钢筋混凝土梁，采用端板与钢筋混凝土柱连接，虽然施工方便，但采用高强螺杆贯通节点区连接两侧钢梁的方式，还是没有明显减轻节点区拥挤的状况，并且采用钢梁可能导致不经济，而且与其他结构主体构件的施工工艺也不统一。

有鉴于此，本发明旨在探索一种钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，该钢套箍钢筋混凝土梁柱节点能够有效的减轻节点中钢筋拥挤的局面，增大节点内的空隙，非常有利于混凝土的浇筑和振捣，保证节点区混凝土的密实性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，该钢套箍钢筋混凝土梁柱节点能够有效的减轻节点中钢筋拥挤的局面，增大节点中的空隙，非常有利于混凝土的浇筑和振捣，保证节点区混凝土的密实性。

要实现上述技术目的，本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，包括钢筋混凝土柱和至少一条钢筋混凝土梁，所述钢筋混凝土柱内设有柱纵筋，所述钢筋混凝土梁内设有梁纵筋；还包括设置在所述钢筋混凝土梁柱节点内并与钢筋混凝土柱同轴的钢套箍，所述钢套箍上与所述梁纵筋一一对应设有穿孔，所述梁纵筋延伸穿过所述穿孔后固定在所述钢套箍上，所述柱纵筋布置在所述钢套箍外的混凝土层内，且所述钢套箍外设有用于约束所述柱纵筋的箍筋。

进一步，所述钢套箍为两个，并分别与所述钢筋混凝土梁内设置的上部梁纵筋和下部梁纵筋对应设置。

进一步，两个所述钢套箍之间设有节点箍筋。

进一步，还包括与所述梁纵筋配合的直螺纹套筒，所述梁纵筋的端部延伸穿过所述穿孔后与所述直螺纹套筒相连。

进一步，所述钢套箍为矩形。

进一步，所述钢套箍采用等厚的钢板焊接制成。

本发明的有益效果为：

本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，通过设置钢套箍，并将梁纵筋固定在钢套箍上，避免了梁纵筋贯通节点时组成相互交织的密集钢筋网，能够有效的减轻节点中钢筋拥挤的局面，非常有利于混凝土的浇筑和振捣，保证节点区混凝土的密实性。

附图说明

图1为本发明钢套箍钢筋混凝土梁柱节点实施例的横向截面结构示意图；

图2为本实施例钢套箍钢筋混凝土梁柱节点实施例的纵向截面结构示意图；

图3为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品结构图；

图4为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点的钢套箍结构图；

图5为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品结构图；

图6为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点的钢套箍结构图；

图7a为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的加载制度；

图7b为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的加载制度；

图8a-8d为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品右侧的柱纵筋应变曲线；

图9a-9d为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品右侧的柱纵筋应变曲线；

图10a-10d为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋应变曲线；

图11a-11d为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋应变曲线；

图12a-12b为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋滑移和变形曲线；

图13a-13b为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋滑移和变形曲线；

图14a-14d为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的节点箍筋在不同测点处测得的应变曲线；

图15a-15d为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的节点箍筋在不同测点处测得的应变曲线；

图16a为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的左钢筋混凝土梁滞回曲线；

图16b为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的右钢筋混凝土梁滞回曲线；

图17a为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的左钢筋混凝土梁滞回曲线；

图17b为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的右钢筋混凝土梁滞回曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1所示，为本发明钢套箍钢筋混凝土梁柱节点实施例的横向截面结构示意图。本实施例的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，包括钢筋混凝土柱1和至少一条钢筋混凝土梁2，以及设置在钢筋混凝土梁柱节点内并与钢筋混凝土柱1同轴的钢套箍3，钢筋混凝土柱1内设有柱纵筋4，钢筋混凝土梁2内设有梁纵筋5，钢套箍3上与梁纵筋5一一对应设有穿孔3a，梁纵筋5延伸穿过穿孔3a后固定在钢套箍3上，柱纵筋4布置在钢套箍3外的混凝土层内，且钢套箍3外设有用于约束柱纵筋4的箍筋。

本实施例的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点，通过设置钢套箍3，并将梁纵筋5固定在钢套箍3上，避免了梁纵筋5贯通节点时组成相互交织的密集钢筋网，能够有效的减轻节点中钢筋拥挤的局面，非常有利于混凝土的浇筑和振捣，保证节点区混凝土的密实性。

进一步，如图2所示，本实施例的钢套箍3为两个，并分别与钢筋混凝土梁2内设置的上层梁纵筋5a和下层梁纵筋5b对应设置，通过将钢套箍3设置为两个，可根据钢套箍钢筋混凝土梁柱节点的承载力要求，选用合适高度的钢套箍3。优选的，两个钢套箍3之间设有套装在柱纵筋4上的节点箍筋6，增强受力性能。

进一步，本实施例的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点还包括与梁纵筋5配合的直螺纹套筒7，梁纵筋5的端部延伸穿过穿孔3a后与直螺纹套筒7相连，通过设置直螺纹套筒7，能够方便地将梁纵筋5固定在钢套箍3上，确保梁纵筋5在节点内的锚固。

进一步，钢套箍3为矩形，钢套箍3的具体结构根据钢筋混凝土梁2的数量和分布情况确定。本实施例的钢套箍3为正方形，即本实施例的钢套箍3能够适用于两根处于一条直线的钢筋混凝土梁2与钢筋混凝土柱1相交的节点或2-4根正交的钢筋混凝土梁2与钢筋混凝土柱1相交的节点。优选的，钢套箍3采用等厚的钢板焊接制成，制作简便，成本低廉。

下面结合具体的试验对本发明钢套箍钢筋混凝土梁柱节点的力学性能、裂缝发育规律、位移延性、滞回耗能性能、节点核芯区抗剪承载力、钢套箍受力特性以及钢套箍面板尺寸对试件性能的影响进行分析说明。

如图3和图5所示，分别为为GJ-1号和GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品结构图，表1为GJ-1号和GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的参数性能表：

表1

试验过程中的加载制度如图7a和图7b所示，目前通用的试件失效定义方法是当梁端滞洄曲线P-Δ的荷载值降至该方向最大荷载P_max的85%时即认为试件失效，但在本次试验中，当梁端荷载值降至预定状态时不终止试验，而是继续进行，直至梁端不能继续承担所施加的荷载时，或者加载至层间位移角1/15时才宣告试验终止。

柱纵筋应变：

1、GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的加载过程：在钢筋混凝土柱1的柱顶分三次施加竖向荷载(200kN、600kN、960kN)，使其达到试验要求的轴压比，并在试验过程中保持轴向力恒定，然后在钢筋混凝土梁2的两端施加低周反复交变荷载，加载制度见图7a。

GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的柱纵筋4的应变如图8a-8d所示，纵坐标-200mm~200mm表示节点高度范围；横坐标表示柱纵筋4的应变值，柱纵筋4屈服应变=2300με。

由图8a-8d可知，GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品右侧的柱纵筋4应变值，在正向和反向加载时均变化较大。试验结束后，将试件节点处保护层剥离，观察到柱角部纵筋受钢套箍的作用很小，无肉眼可见塑性变形。而从其应变值判断，已经有很大的塑性变形，这与实际不符。据此可以判断，GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的右侧柱纵筋4有很大的应变值失真。

2、GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的加载过程：在钢筋混凝土柱1的柱顶分三次施加竖向荷载(200kN、600kN、804kN)，使其达到试验要求的轴压比，并在试验过程中保持轴向力恒定，然后在钢筋混凝土梁2的两端施加低周反复交变荷载，加载制度见图7b。

GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的柱纵筋4的应变如图9a-9d所示，纵坐标-200mm~200mm表示节点高度范围；横坐标表示柱纵筋4的应变值，柱纵筋4屈服应变=2800με。

由图9a-9d可知：

1）在节点区钢套箍3的位置，柱纵筋产生了较大的受拉应变，并且正向加载时超过屈服应变，说明在加载过程中钢套箍3对柱纵筋4产生了向外挤压的作用，也就是说柱纵筋4对钢套箍3产生了约束。如图9a所示，当正向加载时，节点区下部钢套箍4在左侧梁下部钢筋的拉力作用下，产生向左的变形，从而受到左侧柱纵筋的约束作用。在应变图中表现为，位于柱左侧的纵筋，在节点区下部钢套箍的位置，产生了较大的拉应变；

2）反向加载时，在钢套箍与柱纵筋作用位置（图9c中200mm和图9d中-200mm附近）的应变值，比正向加载时钢套箍3与柱纵筋4作用位置（图9a中-200mm和图9b中200mm附近）的应变值小，而且变化相对平缓。这可能是由于所测量的柱纵筋4是位于钢套箍3角部，而在钢筋绑扎和浇筑过程中，钢套箍定位不理想，导致其与角部柱纵筋4的接触长度不尽相同而造成的；

3）在反向加载应变图中可以看到，在预计的正向加载时钢套箍3与柱纵筋4作用位置在加载后期（如梁端位移到达36mm以后），依然会产生比较大的应变值，但加载前期应变值较小，并未表现出异常。这可能是由于，正向加载时，钢套箍与柱纵筋的接触面很小，使柱纵筋在接触位置产生了应力集中，导致该处应力特别大，从而使柱纵筋产生了不可恢复的塑性变形造成的。

梁纵筋应变：

如图10a-10d所示，为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋应变。横坐标-200~200mm表示节点宽度范围（图中用沿Y轴方向的虚线表示）；纵坐标表示柱筋应变值，沿X轴方向的虚线表示柱纵筋屈服应变=2500με。

如图11a-11d所示，为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋应变。GJ-2梁筋应变发展如图3.8所示：横坐标-200mm~200mm表示节点宽度范围，图中用沿Y轴方向的虚线表示；纵坐标表示柱筋应变值，沿X轴方向的虚线表示柱纵筋屈服应变=2340με。

梁纵筋滑移和变形：

如图12a和图12b所示，为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋滑移和变形，图中Y坐标负值表示推入，正值表示滑出。

如图13a和13b所示，为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的梁纵筋滑移和变形。

两个钢套箍3之间的核芯区节点箍筋6应变：

如图14a-14d所示，为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的节点箍筋6在不同测点处测得的应变曲线；图15a-15d为GJ-2号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的节点箍筋6在不同测点处测得的应变曲线。图中纵坐标-200mm~200mm表示节点高度范围；横坐标表示箍筋应变值，GJ-1号节点箍筋6的直径为8mm，屈服应变=1400με，GJ-1号节点箍筋6的直径为10mm，屈服应变=1580με。

梁外端P-Δ滞回曲线：

图16a和图16b分别为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的左钢筋混凝土梁2滞回曲线和右钢筋混凝土梁2滞回曲线；图17a和图17b分别为GJ-1号钢套箍钢筋混凝土梁柱节点试验样品的左钢筋混凝土梁2滞回曲线和右钢筋混凝土梁2滞回曲线。

通过试验现象，可知本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点具有以下特点：

1）从试验现象来看，两个试验样品均在试验终止时均达到了较大的层间位移角1/15，产生了较大的变形，但节点核芯区都保持了较好的完整性；

2）GJ-1号试验样品与GJ-2号试验样品的失效状态不同：GJ-1号试验样品是由于钢套箍3面板抵抗平面外变形的能力不足，导致的组合体承载力不足而失效；GJ-2号试验样品是由于梁端出现塑性铰，达到不适宜继续加载的变形状态而失效；

3）GJ-1号试验样品的滞回曲线捏缩程度较大，但承载力退化速度慢，延性较大；GJ-2号试验样品承载力较高，滞回曲线形状比较饱满，更有利于结构抗震；

4）在钢套箍3承载力不足时，梁纵筋5可能不会进入屈服状态，试件即破坏。钢套箍3的微小变形量会引起组合体产生明显的附加变形，因此当其面板抵抗变形的能力不足而发生较大变形时，会导致组合体变形加剧；

5）节点箍筋与柱纵筋对钢套箍的约束作用不可忽略；

6）梁纵筋的滑出量大于推入量，但随着钢套箍3抵抗平面外变形的能力增强，滑出量与推入量均有所减小；

7）钢套箍3连接面在加载过程中起到了在锚固面和承压面之间传递拉力的作用。

通过对试验数据的分析，可知本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点具有以下优点：

1）本发明的钢套箍钢筋混凝土梁柱节点的受力机理与常规钢筋混凝土节点类似；

2）试验证明，当钢套箍的强度和刚度足够，则钢套箍钢筋混凝土梁柱节点经良好设计，同样能够实现理想的失效模式，满足抗震设计的要求；

3）试验证明，钢套箍钢筋混凝土梁柱节点能够具有足够的节点抗剪承载力，满足规范“强节点弱构件”的设计要求。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。