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钢管混凝土柱与混凝土梁有哪些常用连接节点？
01 工程背景
钢管混凝土柱工程中具有多种优势。在力学性能上能够发挥钢材与混凝土材料的优势，可有效减小构件的截面尺寸，提高建筑的实用性能；此外，在施工方面还有不用支模等优势。因此高层结构中得到普遍运用。
(注：截图来自于网络，如有侵权，请联系作者删除。 )
图1.1 钢管混凝土柱工程案例
工程中，与钢管混凝土柱连接的主要有钢梁、SRC梁、钢筋混凝土梁几种形式的梁。施工上钢梁连接节点比较简单方便、技术也比较成熟，但成本比较高；钢筋混凝土梁连接节点比较复杂，施工质量要求高，但成本较低。考虑到材料成本、施工等因素，钢管混凝土柱+混凝土梁+钢筋混凝土核心筒的混合结构在高层建筑中有比较普遍的应用。
钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱的连接构造应同时满足梁剪力、弯矩及轴力传递的要求。常用的连接方式主要有环梁连接、环形牛腿连接、型钢牛腿连接、钢管开孔连接、双梁式连接、变宽度梁等几种连接节点类型。下面对以上几种连接节点进行介绍。
02 环梁连接
环梁节点传力可靠，通过混凝土环梁保证节点区弯矩的传递；通过抗剪环保证剪力的传递；通过加大节点核心区的面积，同时提高了节点的承载能力。但环梁节点需要在钢管环向布置大量钢筋，大直径钢筋在施工现场冷加工较为困难，施工精度很难保障；此外，环梁节点对建筑造型影响较大，可能会影响建筑的品质。
图2.1 环梁节点构造图
图2.2 环梁节点相关规范构造要求
图2.3 工程中环梁节点照片
03 环形牛腿连接
环形牛腿适用于截面较小的钢管混凝土柱，通过环形牛腿传递弯矩和剪力。环形牛腿由上下加强环与其间肋板肋板组成，通过角焊缝与钢管壁连接。连接节点内钢管无开洞；节点区框架梁可灵活布置；施工方便，对建筑影响较小。但现场焊接量大（梁纵筋需与环板焊接）节点用钢量较大。
图3.1 相关规范环形牛腿构造示意
图3.2 工程中环形牛腿照片
04 型钢牛腿连接
型钢牛腿与环形牛腿类似，通过型钢牛腿与环板（柱截面较小时采用外环板，柱截面较大时采用内环板）传递弯矩和剪力。该节点的环板尺寸不需要太大，比环形牛腿的环板小，对建筑品质影响小；水平环板的设置不收限值，框架梁可灵活布置，适用不等高楼盖布置小但节点用钢量较大；可根据牛腿的长度可采用混凝土梁纵筋焊接或不焊接的连接方式；节点施工方便，可在工厂内安装好水平环板和加劲板，现场安装型钢牛腿即可；但节点用钢量较大。
（a）抗剪牛腿构造示意图
（b）牛腿截面示意图
（c）钢牛腿高度不同或梁面有高差时水平环板和竖向环板设置示意图
图4.1 相关规范型钢牛腿构造示意
图4.2 工程中型钢牛腿照片
05 钢管开孔连接
钢管开孔连接时，混凝土梁纵筋穿过钢管混凝土柱，通过混凝土梁自身传递弯矩和剪力。钢管开孔连接的节点因钢管孔洞导致核心区承载力降低，容易发生节点核心区剪切破坏，受力比较复杂；该节点施工精度差，孔洞需要在工厂开洞，难以与现场纵筋对齐。该节点用钢量较少，对建筑品质影响小。
图5.1 相关规范钢管开孔连接构造示意
图5.2 工程中钢管开孔照片
06 双梁式连接
双梁式连接主要靠混凝土与钢管间摩擦力或设置抗剪环传递剪力，双梁纵筋传递弯矩。双梁式连接节点传递弯矩与剪力的能力差，钢管柱只能部分参与弯矩的传递，而且节点刚度不大。该节点节点用钢量较少，对建筑品质影响较大。
图6.1 相关规范双梁连接构造示意
图6.2 工程中双梁连接照片
07 变宽度梁连接
钢管柱截面较小且梁纵筋不多时可采用变宽度梁连接。变宽度梁连接节点靠混凝土与钢管间摩擦力或设置抗剪环传递剪力，通过变宽度梁纵筋传递弯矩。变宽度连接节点传递弯矩与剪力的能力差，钢管柱只能部分参与弯矩的传递，而且节点刚度不大。该连接节点现场焊接量少，施工简单；节点用钢量较少，对建筑品质影响较小。
图7.1 相关规范变宽度梁连接构造示意
08 适用性总体对比
上面提到了六种钢管混凝土柱与混凝土梁的连接方式，其特点各有不同，下表列出了各节点连接方式的适用性总体对比。
表1 各种连接节点适用性总体对比
| 节点构造 性能 | 力学性能 | 施工性能 | 经济性 | 建筑品质 |
| 环梁连接 | 较好
（节点核心区面积大，提高节点承载力） |
一般
（大直径钢筋弯曲困难，钢筋密集，浇筑空间较小） |
一般
（增加钢筋用量和人工成本） |
较差
（环梁面积较大，影响建筑） |
| 环形牛腿连接 | 较好
（环板可将钢筋应力均匀传递给钢管，延性较好） |
一般
（焊接工作量大） |
较差（节点增加型钢用量与人工焊接成本） | 一般
（存在一定环梁面积，影响建筑） |
| 型钢牛腿连接 | 较好
（钢牛腿与环板保证弯矩和剪力的有效传递） |
一般（采用焊接时焊接工作量大）/较好（采用搭接连接时施工方便）
|
较差（节点增加型钢用量与人工焊接成本） | 较好
（基本不增加节点面积） |
| 钢管开孔连接 | 较差
（开孔易导致局部过早破坏，延性较差） |
一般
（需要提前制作孔洞，钢筋密集，浇筑空间较小）
|
较好
（材料用量少，人工成本低） |
较好
（基本不增加节点面积） |
| 双梁式连接 | 一般
（剪力、弯矩无法充分传递） |
较好
（钢筋在核心区内穿过，不需要额外连接件）
|
较好
（材料用量少，人工成本低） |
较差
（需要设置双梁，增加节点面积） |
| 变宽度梁 | 一般
（剪力、弯矩无法充分传递，只适用小直径钢管柱） |
较好
（钢筋在核心区内穿过，不需要额外连接件） |
较好
（材料用量少，人工成本低） |
一般
（变宽度梁增加一定节点面积，影响建筑） |
参考文献
●《钢管混凝土结构技术规范》●《DBJ T 15-128-2017高层建筑钢—混凝土混合结构技术规程》
● 广东省标准《高层建筑混凝土结构技术规程》
●《钢结构设计标准[附条文说明]GB 50017-2017》
●《组合结构设计规范[附条文说明]JGJ 138-2016》
● 马丹阳《钢管混凝土加劲混合柱-RC 梁连 接节点抗震性能研究》
● 孔亮《RC环梁连接的钢管混凝土柱与RC梁节点抗剪性能分析研究》
● 陈文浩《钢管混凝土组合柱-钢筋混凝土梁节点的力学性能研究》
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本文编者
结构设计/软件研发/抗震抗风/振动控制/减隔震/参数化
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