环向橡胶垫圈套箍RCS结构组合节点

张 靖 韩宇平

0 引言

环向橡胶垫圈套箍RCS结构组合节点为一种钢梁与钢骨混凝土连接节点(也称 RCS组合节点)，整个节点为柱贯通式，主要由型钢梁和钢骨混凝土柱两部分连接而成。节点是连接梁和柱、梁和墙的关键部位，地震作用下节点安全可靠地工作是保证结构正常工作的前提。由于节点一般都处于压弯剪复合应力状态，受力比较复杂，因此研究并掌握节点的受力性能、破坏机理，使节点设计传力明确，计算可靠，构造合理是十分重要的，尤其在复杂地震作用下，更应重视节点的合理设计。在抗震设计中，提出“强柱弱梁，节点更强”的设计原则，充分体现了节点在整体结构中的重要地位。在节点的上部和下部做钢箍补强，以提高节点核芯区的刚度和强度，防止节点区开裂破坏。整个节点结构简单，受力合理，节点区的刚度和强度能够得到有效保证，具有较高的经济价值和工程应用价值。

1 RCS结构组合节点的构造及特征

1.1 RCS结构组合节点的构造

环向橡胶垫圈套箍RCS结构复合装置，包括上、下预制钢板，螺栓，钢板橡胶垫，该钢板橡胶垫于其上，下部预制钢板粘贴后与连接预制钢板的螺栓共同构成复合套箍装置，利用橡胶垫和节点处钢板的挤压和螺栓的高强性能够提高节点处钢梁与钢骨混凝土连接;套箍起到了箍筋的作用。安装套箍复合装置就相当于在节点处进行了箍筋的加密。该复合套箍装置主要部分为四块钢板(可根据节点形状增加钢板的数量)，每块钢板内侧布置2个橡胶垫，在每个钢板的端部设置螺栓孔，以便组合钢板时，螺栓的连接。

1.2 RCS结构组合节点的构造特征

框架结构在正常工作时受竖向和水平两种荷载作用，进行节点的抗震设计时，梁端和柱端的弯矩分布形式基本与水平荷载下的情况相似，以中间十字形节点为例，各种外荷载作用下节点域的受力和变形形式较为复杂，节点域受梁、柱端影响而弯矩、剪力、轴力共存。这里需要强调的是，实际工程设计中，按照“强柱弱梁、节点更强”原则及构造层结构柱子壁板的厚度一般都不小于梁高度，节点域内隔板的厚度要求不小于梁翼缘且要保证内隔板受拉时的净截面积不小于截面积。同时，在节点域柱子的四块壁板之间与内隔板间均为熔透的对接焊缝连接，完全等强连接，这样一来，节点核芯区一般不发生破坏，破坏只会发生在较弱的梁端核芯区，混凝土由于三向约束作用虽有裂缝但不会完全压溃，鉴于此，对满足前述构造要求的高层框架节点，因节点域内隔板的抗拉能力大于梁翼缘，且由于核芯区混凝土的存在而节点域较梁端“强”得多，不可能发生内隔板先于梁端的屈服情况。所以，设计中只要保证了梁柱连接处梁端的受弯承载力，节点域的受弯承载力自然就能满足。套箍复合装置通过其自身的约束作用，保证了梁柱连接处梁端的受弯承载力，从而对节点起到了保护作用。

2 技术领域和技术作用

2.1 方案技术领域

文章中的组合节点装置为一种刚性节点装置，能够为型钢梁与钢骨混凝土柱构件提供可靠连接，能够有效地提高节点连接区域的刚度和强度，同时能够满足整体结构受力要求和整个结构的抗震性能。

20世纪80年代初，美国就已经率先在传统的钢筋混凝土框架，钢结构以及后继发展的钢骨混凝土结构(SRC)复合式框架结构的基础上，成功的开发研制了一种充分利用和发挥钢构件和钢筋混凝土构件各自在抗弯或抗压强度，刚度，延性及建筑功能适用性方面优势的新型组合式框架结构提议，也即钢筋混凝土柱与钢梁组成的RCS组合框架结构体系，并已经成功的应用在高层建筑中。日本学者和AIJ(日本建筑研究院)逐渐认识到RCS结构相比SCR具有的优越性，并且对RCS组合节点的复杂内力传递做了深入的研究，得到了一些成果。

RCS组合框架结构在我国起步较晚，我国土木工程科研和设计工作者已经做了一些工作，在借鉴国外既有研究成果的基础上，结合我国实际情况，已经取得了一些科研成果，对于RCS结构的一些受力性能有了一些认识，但是对于RCS组合节点区的复杂的受力性能仍然在探索研究之中。

2.2 方案技术作用及实施方式

RCS结构组合节点是为了保证型钢梁与钢骨混凝土柱的可靠连接，在充分考虑了型钢梁与钢骨混凝土构件的受力特性基础上，结合实际工程中具体构件的应用情况和我国抗震规范对于强柱弱梁，强剪弱弯，强节点弱局部的抗震设防要求，以及施工方便性能的要求，能够有效地提高组合节点区的强度和刚度，结构设计受力合理，结果措施安全可靠。

该方案可以对型钢梁与钢骨混凝土柱起到有效的连接。套箍装置可以与节点区钢板共同承担型钢梁受力而产生的荷载，具有较高的承载能力，在建筑结构物正常使用情况下，可以安全支撑节点的常规荷载，保证建筑结构物的正常使用要求，并且由于装置制作简单，施工方便，所以在实际工程中可以得到较大的运用。套箍均布在节点的上下，可以对节点做到有效的补强和较好的稳定。另外，该装置具有较大的伸缩性，易于调整，可适用于大小不同节点的补强，性能稳定(见图1)。

3 方案存在问题

虽然目前对于抗震节点的研究很多，但还存在以下一些问题:由于抗震节点装置的构造过于复杂，直接影响到抗震节点装置的造价，不利于抗震节点装置的推广;抗震节点模型力学参数与设计参数对应的定量化关系尚不确切，需要进一步研究;抗震节点结构在地震力作用下的三向耦合分析、倾覆、简化计算等问题都有待于进一步的研究。

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