方钢管混凝土梁柱节点进展

方钢管混凝土梁柱节点研究进展浅析摘要通过对国内外方钢管混凝土梁柱节点的相关研究成果，对其在国内外的研究现状进行了总结，并阐述了方钢管混凝土梁柱节点存在的不足和需要继续研究的方面，争取通过进一步的研究促进方钢管混凝土梁柱节点在实际工程中的广泛应用。

关键词方钢管混凝土节点受力性能研究现状

在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上，经过长期的演变得到了钢管混凝土这种新型建筑结构形式，按照其截面形式的不同，可以划分为矩形钢管混凝土、方钢管混凝土、圆钢管混凝土及多边形钢管混凝土。关于圆钢管混凝土的力学性能和应用的研究已经非常多，而且我国在这一领域也取得了大量的研究成果。对于方钢管混凝土的研究开始的较晚，20世纪60年代以来，人们才逐渐开始对方钢管混凝土进行研究。以往关于方钢管混凝土的研究，大部分是对方钢管混凝土构件的受力性能进行研究，有关梁柱节点的研究相对较少，而且，大部分研究都是以试验研究为主。

1.国外方钢管混凝土梁柱节点研究现状

国外关于方钢管混凝土梁柱节点的研究比国内的要早，最早对方钢管混凝土梁柱节点进行研究的两个国家是日本和美国。在1970年cidecf就以表格的形式发表了neogi等关于钢管混凝土柱的试验结果，并提出了一种新型的节点构造形式，这种节点构造形式通过支托角钢将剪力传递给钢管壁，钢管壁通过与内部混凝土之间的相互摩擦将剪力又传递给混凝土。

1974年p.ansourian[4]进行了方钢管混凝土柱与工字钢梁焊接刚性节点的承载力试验研究，方钢管混凝土柱柱壁板和工字钢的梁端采用对接焊缝连接。根据荷载传递方式不同，节点形式可以分为两种：一种是靠钢梁翼缘板与柱板壁的对接焊缝来承担梁端弯矩；另一种是梁端弯矩以拉力的形式传递到柱的背面。试验数据表明后一种节点构造形式受力更加合理、承载力大，前一种连接形式破坏时为梁柱连接的对接焊缝破坏；

1985年mastui根据试验数据提出了内隔板形式及贯通隔板形式的方钢管混凝土柱-宽翼缘钢梁节点的允许强度公式。在试验的试件设计过程中将梁柱设计的相对较强，这样在试验的过程中节点区和隔板将先发生屈服。试验结果表明，按照允许强度公式设计隔板时，节点的受力性能较好。

1987年，e.dunbcrry等开始进行试验来研究方钢管混凝土梁柱节点的受力性能，通过改变相关参数对混凝土和钢管壁之间的滑移性能进行探讨。

1987年，kanatani等人提出了一种螺栓连接节点，并对分离式t形连接、贯通式隔板连接和外隔板形式节点（如图l一5）进行了垂直荷载作用下的试验研究，首次对节点的平面外变形能力进行了研究。结果表明，隔板连接的节点的强度要远远小于分离式t形连接节点的强度。另外，还进行了周期性水平荷载作用下端板连接节点（如图6）的试验研究，通过和以上试件的试验进行对比，得到了如下结论：

（1）分离式t形连接节点通过螺栓将梁中塑性弯矩传递给柱子，这种节点形式具有与隔板式连接节点同样的受力机理。

（2）当钢管的宽厚比超过42时，最终的破坏形式为柱翼缘的局部屈曲破坏，此时，节点的受力性能与混凝土的强度等级及节点类型无关。

（3）在分离式t形连接节点形式中，螺栓预应力会有一部分损失，但是对节点的工作性能没有影响。

（4）试验过程中，混凝土在较低的荷载作用下就开裂，但是其承载能力不会因此降低。

（5）对于分离式t形连接节点和端板连接节点而言，其有效节点区的等效高度是不同的。分离式t形连接节点的有效高度即为梁高；端板式连接节点的等效高度为外排螺栓之间的距离。

oh，y .s等人在1998年对带有穿过钢管的t形加劲构件的方钢管混凝土柱-钢梁节点进行了拟静力试验研究，试验数据表明，这种节点的水平力与水平位移的滞回曲线饱满、稳定。由此可以说明t形加劲构件的存在使得这种节点具有较好的延性。

2.方钢管混凝土梁柱节点在国内的研究现状

和国外的一些国家相比，国内对方钢管混凝土梁柱节点的研究起步较晚。同济大学对方钢管混凝土柱-钢梁节点进行了一系列探索性试验研究，在试验的过程中取方钢管混凝土柱的柱壁与钢梁一半焊接，模拟钢梁与柱的拉伸受力性能。通过十字形构件的静力拉伸试验，并借助于粘贴在梁翼缘、柱翼缘及内隔板上的应变片，通

过应变片的读数分析节点核心域的受力机制。在试验过程中，由于低估了梁-柱连接区域的极限承载力，最终的破坏都是由于钢梁翼缘被拉断造成的。因此，本次试验得到的梁柱节点的极限承载力准确度不高。在屈服线理论的基础上，提出了方钢管混凝土柱-钢梁连接节点的受拉承载力计算公式。但是，由于忽略了轴压力对节点受力性能及节点域核心混凝土对隔板受力机制的影响，因此得到的极限承载力公式不能很好的反映节点的实际受力性能，还有待进行更多的试验研究和理论研究。

3.方钢管混凝土梁柱节点研究有待进一步解决的问题

尽管国内外的专家对方钢管混凝土梁柱节点有了很多研究，但还有需对问题需要进一步的探讨和研究。

（1）节点的整体刚度对节点受力性能的影响。节点对整个结构而言非常重要，整个结构的受力性能很大程度上受制节点的受力性能。节点的承载力和刚度是决定其力学性能很重要的两个指标。只有当这两个指标满足要求，才能满足我们结构设计的要求。节点的整体刚度对于改善结构的刚度和受力性能非常明显。

（2）进行方钢管混凝土梁柱节点的空间受力性能试验研究。以往的研究大部分是针对节点的平面受力性能，对节点的空间受力性能研究几乎还是一片空白，所以很有必要对节点的空间受力性能进行分析及研究。

4.结语

钢管混凝土作为一种组合结构形式，充分挖掘了钢管和混凝土

的优点，具有塑性和韧性好、施工方便、承载力高、耐火性能好和经济效果好等特点。随着当今社会的快速发展，越来越多的高层建筑拔地而起，对于组合结构构件的应用也越来越多。但由于缺乏钢管混凝土梁柱节点受力性能的相应研究，大大限制了其应用。良好的节点形式应该受力合理、构造简单、施工方便等特点。但现有的钢管混凝土梁柱节点都存在一定的不足。因此对于钢管混凝土梁柱节点的研究是钢管混凝土研究领域一个非常紧迫的课题。

参考文献

[1] 钟善桐.高层钢管混凝土结构[m]哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1999

[2] 陈爱军.新型钢管混凝土柱节点的试验研究[d]广州：华南理工大学，1998

[3] 向黎明，吕西林，曹阳.新型钢管混凝土柱-粱节点抗震性能研究[j].结构工程师，2001，（3）：20-24