CN103410227B - 一种钢筋混凝土现浇框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，其具有柱贯通型梁板柱及楼梯连接节点构造，具体包括：（1）预制柱与柱节点连接构造、（2）钢梁与柱节点连接构造、（3）板与梁、板与板之间连接构造、（4）预制混凝土楼梯与钢梁节点连接构造，本发明的结构可大幅度的减轻结构自重，减少地震力作用，降低成本，提高建筑结构的安全性能，减少建筑材料的用量，达到节能减排、低碳降耗、绿色环保、节约工期的效果。其能够实现建筑产业化，梁板柱全部工厂预制生产，施工现场安装，提高劳动生产率，减少人工投入，降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境。

Description

一种钢筋混凝土现浇框架结构

技术领域

本发明属民用建筑结构装配结构体系领域，特别涉及一种钢筋混凝土现浇框架结构。

背景技术

一个成功的结构设计，往往能做到合理选材，充分发挥材性，同时还能做到一物多用。钢一混凝土组合结构正是基于这种思想而创新出的结构形式。钢.混凝土组合结构构件包括钢.混凝土组合梁和钢.混凝土组合柱。

(1)钢.混凝土组合梁钢.混凝土组合梁是通过抗剪连接件的连接使钢部件和钢筋混凝土板能共同承受外荷载的组合结构构件。其中混凝土板在组合结构中主要起受压作用。钢梁在组合结构中主要起抗拉作用，因为钢材具有较好的抗拉性能。对于跨度小，荷载轻的组合梁，最常用的钢梁截面形式是工字型钢和H型钢，对于跨度较大，荷载较大的组合梁，可以用焊接H型钢或者焊接箱梁。抗剪连接件的作用是为了保证混凝土板与钢梁协同工作，主要用于承担钢筋混凝土板与钢梁之间的纵向水平剪力和掀起力，阻止两者产生滑移，抗剪连接件的类型主要有专用焊钉、端部连接件、槽钢和弯起钢筋四种形式。

(2)钢.混凝土组合柱

对于钢.混凝土组合柱，主要有型钢混凝土(SRC)、钢管混凝土柱(CFST)、钢管混凝土叠合柱、中空夹层钢管混凝土、Fl冲约束钢管混凝土掣。目前国内外应用最广泛的是钢管混凝土柱(CFST)。钢管混凝土柱是指圆形或方形钢管中填充混凝土形成的一种结构构件。钢管混凝土柱由于钢管和混凝土的相互作用，使其具有承载力高、制作和施工方便、耐火性能较好、延性与抗震性能好、经济效果好等许多优点。

(3)钢.混凝土组合框架

由组合构件组成的框架称为组合框架(CompositeFrame)，它包括组合梁与组合柱、组合梁与钢柱、钢梁与组合柱等类型。

组合框架由于钢与混凝土的组合作用，不仅节省了钢材的设计用量，混凝土翼板能有效地抑制钢梁的局部屈曲失稳，提高了构件的延性。组合框架与钢框架相比，刚度和承载力都提高很多，且减小了梁高和楼层结构高度，同时梁柱节点设计成半刚性连接，可以充分利用节点的延性来优化框架的内力分布，提高抗震性能；组合框架的抗侧刚度较大，可减小支撑结构的材料设计用量。因此，组合框架作为一种经济性、受力性能好的结构体系，将被更广泛地应用于高层建筑中。钢混凝土组合框架结构的设计和计算中，节点的设计和计算是关键问题之一。因为节点是连接梁和柱的关键部位，梁和柱的内力通过节点传递，因此节点工作的安全可靠是保证结构正常工作的前提。节点受力复杂，通常处于压弯剪复合应力状态，因此研究并弄清楚节点的受力性能、破坏机理，使节点设计得传力明确、计算可靠，构造合理是非常重要的。在复杂地震作用下，更应该重视节点的合理正确设计。在抗震设计中，提出了“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地位。目前的设计规程中虽然也给出了一些节点连接形式，但节点形式偏少，同时也缺乏较充分的实验依据，对节点的定量研究和分析尚不是很充分。

导致实际工程出现“强梁弱柱”现象的因素有：（1）梁端实际配筋量的影响。由于多种原因实际工程中，梁端截面的实际配筋量不同程度的大于设计配筋量，使梁强度远远超出需要的强度，弹性计算模型增大了梁端负弯矩。（2）现浇楼板对增加框架梁的刚度有很大影响，而板中与梁平行的钢筋也能大大提高梁的承载力。（3）柱的最小配筋率和最小配箍率偏小。（4）柱轴压比偏大。（5）施工质量的影响。在资料中有不少工程施工不合要求，比如柱钢筋绑扎不符合规范，箍筋不符合要求，混凝土强度不达标被压碎等。

混凝土柱-钢梁组合结构是钢与混凝土的一种组合结构形式，这种结构充分发挥了钢与混凝土两种材料各自的优点，其综合性能要优于传统钢筋混凝土框架结构和钢框架结构，被称为“低成本高效率”的结构形式。其主要优势主要体现在：(1)钢-混凝土组合楼盖体系的跨度大、自重轻，在大跨度工业厂房和公共建筑中具有较大的技术优势；(2)节省楼盖混凝土模板和支撑，加快施工进度；(3)在强烈地震作用下容易形成强柱弱梁型破坏机制，且震损的梁可方便替换和重复利用，是一种可持续发展的结构体系。

混凝土柱-钢梁组合结构框架结构中钢梁和钢筋混凝土柱可分别按相应的钢结构规范和钢筋混凝土规范设计，而混凝土柱-钢梁组合结构节点的设计却无规范可依。国内外学者针对混凝土柱-钢梁组合结构节点开展了许多研究工作，开发出一些钢梁贯通型节点和混凝土柱贯通型节点构造。其中，钢梁贯通型节点核心区构造措施较多，浇捣混凝土困难，柱纵筋穿越核心区钢梁翼缘和柱箍筋穿越核心区钢梁腹板等施工操作复杂；端板螺栓连接的柱贯通型节点的螺杆穿越节点核心区，容易造成以下问题：(1)大量横纵向预留螺杆孔削弱了节点区混凝土抗剪能力，节点性能较难保证；(2)贯通柱截面的螺杆较长，节点刚度难以满足刚性节点要求；(3)混凝土柱与钢梁端板接触面容易出现局部承压破坏。这些问题的存在，严重制约了混凝土柱-钢梁组合结构组合结构在工程实践中的应用推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢筋混凝土现浇框架结构，其能够实现建筑产业化，梁板柱全部工厂预制生产，施工现场安装，提高劳动生产率，减少人工投入，降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境。

本发明的技术方案如下：一种钢筋混凝土现浇框架结构，其具有柱贯通型梁板柱及楼梯连接节点构造，具体包括：

（1）预制柱与柱节点连接构造：

预制柱伸出楼面适宜高度，柱伸出部分与上柱用钢板箍（2）连接，钢板箍（2）是用适宜厚度的钢板条（3）焊成同柱截面尺寸相同的方形箍，一半与柱子整浇预制，另一半与上柱连接。钢板箍上下均需安装穿柱栓杆（1），下柱浇筑预制前安装，上柱插入下柱钢板箍后安装穿柱栓杆（1），并与钢板箍（2）焊接后灌浆。

（2）钢梁与柱节点连接构造：

预制柱箍筋采用高强螺旋箍筋，形成约束混凝土柱；柱与钢梁连接采用高强螺栓（5）连接；预制柱预制前在相应位置预埋钢板箍（2），所述的钢板箍有高强螺栓预留孔；钢梁的上翼缘焊抗剪栓钉（4），钢梁（7）的梁端带端板并预留高强螺栓孔；预制柱与钢梁（7）加工完成后现场吊装；

（3）板与梁、板与板之间连接构造：

板与梁、板与板之间连接构造具体包括：

（a）边支座预制板侧与梁交接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，预制板侧甩筋（9）伸入拉梁内；

（b）边支座处预制板板端与梁交接

预制板（8）端U型甩筋伸入支座的长度应≥5d，且伸入到支座中心线，在U型筋内穿入高强钢筋（11），最后浇筑细石混凝土；

（c）钢梁上板侧与板侧连接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，两侧预制板甩筋伸入拉梁内锚固；

（d）钢梁上板端与板端连接

钢梁两侧预制板吊装完成后，保证预制板板端的U型甩筋封闭，在U型筋内穿入高强钢筋，最后浇筑混凝；

（e）板侧与板侧的连接

两侧预制板板侧甩筋（9）相互搭接，在板侧甩筋上绑扎高强钢筋（11），最后板缝（12）间吊模浇筑混凝土；

（4）预制混凝土楼梯与钢梁节点连接构造：

预制混凝土楼梯搭接于钢梁的上翼缘，保证预制混凝土楼梯端部的U型筋与预制空心楼板的U型筋封闭，在U型筋封闭区穿入高强钢筋，最后浇筑细石混凝土。

优选地，预制柱与柱节点连接构造中，预制柱可多层预制装配，以减少连接节点。

优选地，钢梁与柱节点连接构造包括十字形钢梁与柱节点连接构造。

优选地，钢梁与柱节点连接构造包括丁字形钢梁与柱节点连接构造。

优选地，钢梁与柱节点连接构造包括一字形钢梁与柱节点连接构造。

优选地，钢梁与柱节点连接构造包括L形钢梁与柱节点连接构造。

本发明的有益效果在于，本发明的结构可大幅度的减轻结构自重，减少地震力作用，降低成本，提高建筑结构的安全性能，减少建筑材料的用量，达到节能减排、低碳降耗、绿色环保、节约工期的效果。其能够实现建筑产业化，梁板柱全部工厂预制生产，施工现场安装，提高劳动生产率，减少人工投入，降低工人的劳动强度，改善工人的工作环境。

附图说明

图1为装配整体式约束混凝土柱组合梁框架结构基础示意图；

图2为预制柱与柱节点连接构造示意图；

图3为钢梁与柱节点连接构造示意图；

图3.1为十字形钢梁与柱节点连接构造示意图；

图3.2为丁字形钢梁与柱节点连接构造示意图；

图3.3为一字形钢梁与柱节点连接构造示意图；

图3.4为L形钢梁与柱节点连接构造示意图；

图4为装配整体式约束混凝土柱组合梁框架结构平面示意图；

图4.1为图4的1-1截面视图；

图4.2为图4的2-2截面视图；

图4.3为图4的3-3截面视图；

图4.4为图4的4-4截面视图；

图4.5为图4的5-5截面视图；

图5为预制混凝土楼梯与钢梁节点连接构造示意图；

附图标记说明：

1——穿柱栓杆

2——钢板箍

3——钢板条

4——抗剪栓钉

5——高强螺栓

6——预制预应力空心楼板

7——钢梁

8——预制板

9——预制板甩筋

10——现浇带

11——高强钢筋

12——板缝

13——预制楼梯

14——预制楼梯甩筋

具体实施方式

下面用具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。

一种钢筋混凝土现浇框架结构，其具有柱贯通型梁板柱及楼梯连接节点构造，具体包括：

（1）预制柱与柱节点连接构造：

参见图2，预制柱伸出楼面适宜高度，柱伸出部分与上柱用钢板箍2连接，钢板箍2是用适宜厚度的钢板条3焊成同柱截面尺寸相同的方形箍，一半与柱子整浇预制，另一半与上柱连接。钢板箍上下均需安装穿柱栓杆1，下柱浇筑预制前安装，上柱插入下柱钢板箍后安装穿柱栓杆1，并与钢板箍2焊接后灌浆。

（2）钢梁与柱节点连接构造：

参见图3和图2，预制柱箍筋采用高强螺旋箍筋，形成约束混凝土柱；柱与钢梁连接采用高强螺栓5连接；预制柱预制前在相应位置预埋钢板箍2，所述的钢板箍有高强螺栓预留孔；钢梁的上翼缘焊抗剪栓钉4，钢梁7的梁端带端板并预留高强螺栓孔；预制柱与钢梁7加工完成后现场吊装；

（3）板与梁、板与板之间连接构造：

板与梁、板与板之间连接构造参见图4，其具体包括：

（a）边支座预制板侧与梁交接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，预制板侧甩筋9伸入拉梁内，参见图4.1；

（b）边支座处预制板板端与梁交接

预制板8端U型甩筋伸入支座的长度应≥5d，且伸入到支座中心线，在U型筋内穿入高强钢筋11，最后浇筑细石混凝土，参见图4.2；

（c）钢梁上板侧与板侧连接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，两侧预制板甩筋伸入拉梁内锚固，参见图4.3；

（d）钢梁上板端与板端连接

钢梁两侧预制板吊装完成后，保证预制板板端的U型甩筋封闭，在U型筋内穿入高强钢筋，最后浇筑混凝土，参见图4.4；

（e）板侧与板侧的连接

两侧预制板板侧甩筋9相互搭接，在板侧甩筋上绑扎高强钢筋11，最后板缝12间吊模浇筑混凝土，参见图4.5；

（4）预制混凝土楼梯与钢梁节点连接构造：

参见图5，预制混凝土楼梯搭接于钢梁的上翼缘，保证预制混凝土楼梯端部的U型筋与预制空心楼板的U型筋封闭，在U型筋封闭区穿入高强钢筋，最后浇筑细石混凝土。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，其具有柱贯通型梁板柱及楼梯连接节点构造，具体包括：

（1）预制柱与柱节点连接构造：

预制柱伸出楼面适宜高度，柱伸出部分与上柱用钢板箍（2）连接，钢板箍（2）是用适宜厚度的钢板条（3）焊成同柱截面尺寸相同的方形箍，一半与柱子整浇预制，另一半与上柱连接；钢板箍上下均需安装穿柱栓杆（1），下柱浇筑预制前安装，上柱插入下柱钢板箍后安装穿柱栓杆（1），并与钢板箍（2）焊接后灌浆；

（2）钢梁与柱节点连接构造：

预制柱箍筋采用高强螺旋箍筋，形成约束混凝土柱；柱与钢梁连接采用高强螺栓（5）连接；预制柱预制前在相应位置预埋钢板箍（2），所述的钢板箍有高强螺栓预留孔；钢梁的上翼缘焊抗剪栓钉（4），钢梁（7）的梁端带端板并预留高强螺栓孔；预制柱与钢梁（7）加工完成后现场吊装；

（3）板与梁、板与板之间连接构造：

板与梁、板与板之间连接构造具体包括：

（a）边支座预制板侧与梁交接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，预制板侧甩筋（9）伸入拉梁内；

（b）边支座处预制板板端与梁交接

预制板（8）端U型甩筋伸入支座的长度应≥5d，且伸入到支座中心线，在U型筋内穿入高强钢筋（11），最后浇筑细石混凝土；

（c）钢梁上板侧与板侧连接

在钢梁上设置钢筋混凝土拉梁，两侧预制板甩筋伸入拉梁内锚固；

（d）钢梁上板端与板端连接

钢梁两侧预制板吊装完成后，保证预制板板端的U型甩筋封闭，在U型筋内穿入高强钢筋，最后浇筑混凝；

（e）板侧与板侧的连接

两侧预制板板侧甩筋（9）相互搭接，在板侧甩筋上绑扎高强钢筋（11），最后板缝（12）间吊模浇筑混凝土；

（4）预制混凝土楼梯与钢梁节点连接构造：

预制混凝土楼梯搭接于钢梁的上翼缘，保证预制混凝土楼梯端部的U型筋与预制空心楼板的U型筋封闭，在U型筋封闭区穿入高强钢筋，最后浇筑细石混凝土。

2.根据权利要求1所述的钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，预制柱与柱节点连接构造中，预制柱可多层预制装配，以减少连接节点。

3.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，钢梁与柱节点连接构造包括十字形钢梁与柱节点连接构造。

4.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，钢梁与柱节点连接构造包括丁字形钢梁与柱节点连接构造。

5.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，钢梁与柱节点连接构造包括一字形钢梁与柱节点连接构造。

6.根据权利要求1或2所述的钢筋混凝土现浇框架结构，其特征在于，钢梁与柱节点连接构造包括L形钢梁与柱节点连接构造。