CN103306367A - 一种混合式组合框架防火结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种混合式组合框架防火结构。该结构由框架柱、框架梁、楼板和梁柱连接节点构成，框架柱采用不锈钢管混凝土柱，框架梁采用工字钢梁，若干框架柱和框架梁组成网格式结构；楼板设置在各框架柱之间，通过抗剪连接件与框架梁连接；框架柱和框架梁之间通过梁柱连接节点连接。新型的梁柱连接节点构造，使得该类框架结构在火灾下具有良好的整体性，提高了框架结构的耐火性能。本发明可以应用于框架、框架-剪力墙等结构形式中的梁柱体系，适用于防火要求较高的大型高层、超高层或巨型结构。

Description

一种混合式组合框架防火结构

技术领域

本发明属于土木工程中的结构工程领域，特别涉及一种混合式组合框架防火结构。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展和建筑结构技术的不断提高，各地对高层、超高层建筑的需求不断增加，性能优越、施工方便、外形美观的建筑结构越来越受到建筑行业的青睐。钢-混凝土组合结构可以充分发挥钢和混凝土材料各自的优势，具有较好的结构性能和经济效益，在高层、超高层建筑中得到了越来越广泛的应用。

不锈钢具有外形美观、耐腐蚀性能好等优势，受到建筑和结构工程人员的青睐，采用不锈钢材料的不锈钢管柱或不锈钢管混凝土柱在实际工程中有了一定应用。对于高层和超高层建筑，消防难度大，对耐火性能有要求较高。没有防火保护的不锈钢在火灾下由于材性劣化，特别是梁柱连接节点功能的失效，使得无防火保护的采用不锈钢的结构易于破坏。对于传统的碳素钢结构，为提高其耐火性能，通常对钢材表面喷涂防火涂料，这可以有效提高结构的耐火性能，但对于不锈钢结构，该种喷涂防火涂料的方法会影响不锈钢的外观，使得不锈钢材料的优势无法得到发挥。因此，采用更合理的结构体系，特别是特殊的梁柱连接节点抗火构造，提高组合框架结构的抗火性能，成为现代建筑发展的新需求。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中所述的不锈钢设置防火保护层会影响美观、不设置防火保护层会降低结构耐火性能的矛盾，提供一种外形美观、造价合理、抗火性能优越、耐腐蚀性能好的混合式组合框架防火结构。

本发明采用的技术方案为：

该结构由框架柱、框架梁、楼板和梁柱连接节点构成，所述框架柱采用不锈钢管混凝土柱，框架梁采用工字钢梁，若干框架柱和框架梁组成网格式结构；楼板设置在各框架柱之间，通过抗剪连接件与框架梁连接；

框架柱和框架梁之间通过梁柱连接节点连接；梁柱连接节点包括半贯通式腹板、贯通式腹板、端板组件、单边螺栓和高强螺栓；框架柱与端板组件通过单边螺栓固定，框架梁与端板组件通过高强螺栓固定，且设置半贯通式腹板或贯通式腹板对框架柱和框架梁进行辅助固定。

所述楼板采用钢板和楼板混凝土组合而成，或采用压型钢板和楼板混凝土组合而成。

所述框架柱的横截面是圆形或矩形。

所述框架梁的横截面是工字型。

所述框架梁、钢板以及压型钢板的材料为碳素钢。

所述框架柱中填充的混凝土和楼板混凝土采用普通混凝土或高强混凝土。

本发明的有益效果为：

（1）和目前常用的碳素钢管混凝土柱结构相比，该结构体系采用不锈钢管混凝土柱，使得该类结构外形美观。

（2）和目前常用的喷涂防火涂料的结构相比，该结构体系的梁柱连接节点构造可以提供有效的火灾下工作性能，使得结构具有优越的耐火性能。

（3）和完全使用不锈钢材料的结构相比。该结构体系只在柱钢管处采用了不锈钢材料，而其他部件采用了碳素钢，可以有效较低该类结构体系的造价。

（4）组合楼板和钢梁之间的组合作用可提高框架结构的整体性能，采用半贯通式腹板、贯通式腹板、端板组件、单边螺栓和高强螺栓组成的梁柱连接节点可以提供可靠梁柱连接，充分利用火灾下钢梁的悬链线效应和楼板的膜效应，大大提高了该类框架结构的耐火性能。

附图说明

图1为混合式组合框架防火结构体系的平面示意图；

图2为图1中不锈钢管混凝土柱截面剖视图；

图3为图1中工字钢梁和钢板-钢筋混凝土组合楼板截面剖视图；

图4为图1中工字钢梁和波形钢板-钢筋混凝土组合楼板截面剖视图；

图5为图1中的不锈钢管混凝土柱（柱号：A）为边柱时梁柱连接节点平面示意图；

图6为图1中的不锈钢管混凝土柱（柱号：B）为中柱时梁柱连接节点平面示意图；

图7为图1中的不锈钢管混凝土柱（柱号：C）为角柱时梁柱连接节点平面示意图；

图8为混合式组合框架防火结构体系所采用的梁柱连接节点立面示意图。

图中标号，

1-框架柱，2-框架梁，3-楼板，4-梁柱连接节点，5-不锈钢管，6-混凝土，7-楼板混凝土，8-抗剪连接件，9-钢板，10-压形钢板，11-单边螺栓，12-高强螺栓，13-半贯通式腹板，14-贯通式腹板，15-端板组件。

具体实施方式

本发明提供了一种混合式组合框架防火结构，下面结合附图的实施例对本发明的结构及具体实施方式作进一步的说明。

图1为本发明实施例混合式组合框架防火结构体系的平面示意图，由框架柱1、框架梁2、楼板3和梁柱连接节点4构成。所述框架柱1采用采用不锈钢管5，并浇灌混凝土6，构成不锈钢管混凝土柱（如图2所示），框架梁2为工字钢梁，可采用钢板焊接而成也可采用冷压或热压型钢，若干框架柱1和框架梁2组成网格式结构；楼板3设置在各框架柱1之间，通过抗剪连接件8与框架梁2连接，所述楼板3采用钢板9和楼板混凝土7组合而成（如图3所示），或采用压型钢板10和楼板混凝土7组合而成（如图4所示）；框架柱1和框架梁2之间通过梁柱连接节点4连接；梁柱连接节点4包括半贯通式腹板13、贯通式腹板14、端板组件15、单边螺栓11和高强螺栓12；框架柱1与端板组件15通过单边螺栓11固定，框架梁2与端板组件15通过高强螺栓12固定，且设置半贯通式腹板13或贯通式腹板14对框架柱1和框架梁2进行辅助固定，柱号为A的边柱的结构如图5所示，柱号为B的中柱的结构如图6所示，柱号为C的角柱的结构如图7所示，梁柱连接节点4的立面结构如图8所示。

框架柱1的横截面是圆形或矩形，本实施例中采用矩形。框架梁2的横截面是工字型。框架梁2、楼板3内所用钢板9或压型钢板10的材料是碳素钢。框架柱1中的混凝土6和楼板混凝土7的材料是普通混凝土或高强混凝土。

本发明的结构体系具有外形美观、造价合理、抗火性能优越、耐腐蚀性能好等优点，是改善结构耐火性能、充分利用不锈钢优点的有效途径，适用于作为高层、超高层结构的主体结构体系。

Claims (6)

1.一种混合式组合框架防火结构，由框架柱（1）、框架梁（2）、楼板（3）和梁柱连接节点（4）构成，其特征在于，所述框架柱（1）采用不锈钢管混凝土柱，框架梁（2）采用工字钢梁，若干框架柱（1）和框架梁（2）组成网格式结构；楼板（3）设置在各框架柱（1）之间，通过抗剪连接件（8）与框架梁（2）连接；

框架柱（1）和框架梁（2）之间通过梁柱连接节点（4）连接；梁柱连接节点（4）包括半贯通式腹板（13）、贯通式腹板（14）、端板组件（15）、单边螺栓（11）和高强螺栓（12）；框架柱（1）与端板组件（15）通过单边螺栓（11）固定，框架梁（2）与端板组件（15）通过高强螺栓（12）固定，且设置半贯通式腹板（13）或贯通式腹板（14）对框架柱（1）和框架梁（2）进行辅助固定。

2.根据权利要求1所述的一种混合式组合框架防火结构，其特征在于，所述楼板（3）采用钢板（9）和楼板混凝土（7）组合而成，或采用压型钢板（10）和楼板混凝土（7）组合而成。

3.根据权利要求1所述的混合式组合框架防火结构体系，其特征在于，所述框架柱（1）的横截面是圆形或矩形。

4.根据权利要求1所述的混合式组合框架防火结构体系，其特征在于，所述框架梁（2）的横截面是工字型。

5.根据权利要求2所述的混合式组合框架防火结构体系，其特征在于，所述框架梁（2）、钢板（9）以及压型钢板（10）的材料为碳素钢。

6.根据权利要求2所述的混合式组合框架防火结构体系，其特征在于，所述框架柱（1）中填充的混凝土和楼板混凝土（7）采用普通混凝土或高强混凝土。

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