CN105133731B - 一种装配式钢与混凝土组合结构 - Google Patents

一种装配式钢与混凝土组合结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式钢与混凝土组合框架,包括相互连接的框架柱和框架梁,框架梁由相互连接的纯钢梁区和钢‑混凝土组合梁组成,其中,框架梁的节点核心区为纯钢梁区,每两个纯钢梁区之间的部分采用钢‑混凝土组合梁连接。本发明还公开了一种装配式钢与混凝土组合框架‑剪力墙结构,包括装配式钢与混凝土组合框架和填充在装配式钢与混凝土组合框架内侧的钢筋混凝土墙板。本发明解决了现有技术中装配式钢筋混凝土结构的受力和变形能力差,以及钢结构造价高的缺点。

Description

一种装配式钢与混凝土组合结构
技术领域
[0001] 本发明属于建筑结构技术领域,涉及一种装配式钢与混凝土组合结构,具体涉及 一种装配式钢与混凝土组合框架,本发明还涉及一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙 结构。
背景技术
[0002]目前常用的建筑结构体系以建造材料可划分为分:钢筋混凝土结构、钢-混凝土组 合结构、钢结构三类。前两类体系施工时现场湿作业量大、工业化程度低;而钢结构为全工 厂加工、现场安装,工业化程度较高。近年来,为促进建筑行业转型升级,建立节能减排、低 碳环保型产业,我国鼓励推进装配式建筑的发展,推进建筑工业化,以此带动整个建筑产业 化的发展。
[0003]目前的装配式结构(工厂加工、现场拼装、安装)主要有混凝土结构和钢结构两种。 装配式混凝土结构是建筑工业化发展的重点,但其技术层面尚存在建筑体型受限、装配率 低、节点连接复杂、抗震性能差等缺点,且构件的生产、运输、安装在技术、管理环节尚与发 达国家存在明显差距,造成目前质量参差不齐,与传统现浇结构相比也无经济性优势,发展 缓慢。另一方面,工业化程度较高的钢结构建筑,其连接简单、抗震性能优良,但由于存在建 造、维护费用高等问题,同样发展受阻。
[0004]另外,我国一直推进高强钢、高强混凝土等高性能环保节能材料在建筑工程领域 的应用,但受制于规范要求的材料脆性、稳定性等限制因素,推进速度明显低于预期。
[0005]由于装配式结构采用工厂化生产方式,为加工不同材料组合的结构构件提供了技 术和质量保障。基于此,根据不同结构及构件的地震破坏机理,将高强钢、普通钢、高强混凝 土、普通混凝土相互组合,形成组合结构体系,发挥各自材料优势,在安全、经济、高效、环保 等各环节找到平衡点,是突破目前装配式结构发展瓶颈的重要手段。
发明内容
[0006]本发明的目的是提供一种装配式钢与混凝土组合结构,具体包括一种装配式钢与 混凝土组合框架以及一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,解决现有技术中装配 式钢筋混凝土结构的受力和变形能力差,以及纯钢结构造价高的缺点。
[0007]本发明所采用的技术方案是:
[0008] —种装配式钢与混凝土组合框架,包括相互连接的框架柱和框架梁,框架梁由相 互连接的纯钢梁区和钢-混凝土组合梁组成,其中,框架梁的节点核心区为纯钢梁区,每两 个纯钢梁区之间的部分采用钢-混凝土组合梁连接。
[0009] 本发明的特点还在于:
[0010]框架柱由纯钢柱区组成;或者框架柱由钢-混凝土组合柱组成;或者框架柱由相互 连接的纯钢柱区和钢-混凝土组合柱组成,其中,框架柱的节点核心区为纯钢柱区,每两个 纯钢柱区之间的部分采用钢-混凝土组合柱连接。
[0011] 钢-混凝土组合柱由钢材外框中间浇注混凝土组成,混凝土中设置有构造钢筋。
[0012] 在相互连接的纯钢柱区和钢-混凝土组合柱的衔接位置处设置有加强盖板,加强 盖板设置在纯钢柱区和钢材外框的外侧,加强盖板与纯钢柱区及钢材外框之间采用焊接的 方式进行连接。
[0013] 钢-混凝土组合梁由钢梁和混凝土组成,钢梁为由钢梁上翼缘、钢梁下翼缘及钢梁 腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,混凝土浇注在钢梁的钢梁上翼缘内侧及钢梁下翼缘 内侧,混凝土中设置有构造钢筋。
[0014] 在相互连接的纯钢梁区和钢-混凝土组合梁的衔接位置处设置有加强盖板,加强 盖板设置在纯钢梁区和钢梁的外侧,加强盖板与纯钢梁区及钢梁之间采用焊接的方式进行 连接。
[0015] 本发明所采用的另一个技术方案是:
[0016] 一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,包括装配式钢与混凝土组合框架 和填充在装配式钢与混凝土组合框架内侧的钢筋混凝土墙板,装配式钢与混凝土组合框架 的具体结构为:包括相互连接的框架柱和框架梁,框架梁由相互连接的纯钢梁区和钢-混凝 土组合梁组成,其中,框架梁的节点核心区为纯钢梁区,每两个纯钢梁区之间的部分采用 钢-混凝土组合梁连接。
[0017]本发明另一个技术方案的特点还在于:
[0018] 框架柱由纯钢柱区组成;或者框架柱由钢-混凝土组合柱组成;或者框架柱由相互 连接的纯钢柱区和钢-混凝土组合柱组成,其中,框架柱的节点核心区为纯钢柱区,每两个 纯钢柱区之间的部分采用钢-混凝土组合柱连接。
[0019] 钢-混凝土组合柱由钢材外框中间浇注混凝土组成,混凝土中设置有构造钢筋,在 相互连接的纯钢柱区和钢-混凝土组合柱的衔接位置处设置有加强盖板,加强盖板设置在 纯钢柱区和钢材外框的外侧,加强盖板与纯钢柱区及钢材外框之间采用焊接的方式进行连 接;
[0020] 钢-混凝土组合梁由钢梁和混凝土组成,钢梁为由钢梁上翼缘、钢梁下翼缘及钢梁 腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,混凝土浇注在钢梁的钢梁上翼缘内侧及钢梁下翼缘 内侧,混凝土中设置有构造钢筋,在相互连接的纯钢梁区和钢-混凝土组合梁的衔接位置处 设置有加强盖板,加强盖板设置在纯钢梁区和钢梁的外侧,加强盖板与纯钢梁区及钢梁之 间采用焊接的方式进行连接。
[0021] 钢筋混凝土墙板与框架柱或框架梁相连,钢筋混凝土墙板厚度方向的内壁两侧分 别设置有内连接板,框架柱或框架上设置有两块外连接板,两块外连接板的间距与钢筋混 凝土墙板的厚度相匹配,内连接板与外连接板之间通过螺栓连接或者采用焊接的方式进行 连接;两块内连接板之间设置有锚固件。
[0022] 本发明的有益效果是:本发明将钢结构与钢-混凝土结构合理搭配,在保证组合结 构的受力与变形能力的同时,大大降低了整体造价;并且有助于推进高强钢、高强混凝土等 高性能环保节能材料在建筑工程领域的应用。
附图说明
[0023]图1为本发明一种装配式钢与混凝土组合框架的结构示意图;
[0024]图2为本发明一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构的结构示意图;
[0025]图3为钢-混凝土组合柱的结构示意图; ’
[°026]图4为钢-混凝土组合梁的结构示意图;
[0027]图5为纯钢柱区与钢-混凝土组合柱或纯钢梁区与钢-混凝土组合梁的连接示意 图; ~
[0028]图6为钢筋混凝土墙板与框架柱或框架梁的连接示意图。
[0029]图中,1 •纯钢柱区,2.钢-混凝土组合柱,3.纯钢梁区,4.钢-混凝土组合梁,5 •钢材 外框,6 •混凝土,7.钢梁,8.钢筋混凝土墙板,9.加强盖板,10.内连接板,11.外连接板,12 锚固件。
具体实施方式
[0030]下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
[0031]本发明一种装配式钢与混凝土组合框架,如图1所示,包括相互连接的框架柱和框 架梁,框架柱可以全部由纯钢柱区1组成;或者全部由钢-混凝土组合柱2组成;或者由相互 连接的纯钢柱区1和钢-混凝土组合柱2组成,其中,框架柱的节点核心区为纯钢柱区1,每两 个纯钢柱区1之间的部分采用钢-混凝土组合柱2连接;框架梁由相互连接的纯钢梁区3和 钢-混凝土组合梁4组成,其中,框架梁的节点核心区为纯钢梁区3,每两个纯钢梁区3之间的 部分采用钢-混凝土组合梁4连接。
[0032]如图3所示,钢-混凝土组合柱2由钢材外框5中间浇注混凝土6组成,混凝土6中设 置有构造钢筋,钢材外框5与混凝土6可通过抗剪栓钉等形式进行连接。如图5所示,在相互 连接的纯钢柱区1和钢-混凝土组合柱2的衔接位置处设置有加强盖板9,加强盖板9设置在 纯钢柱区1和钢材外框5的外侧,加强盖板9与纯钢柱区1及钢材外框5之间采用焊接的方式 进行连接。
[0033] 如图4所示,钢-混凝土组合梁4由钢梁7和混凝土6组成,钢梁7为由钢梁上翼缘、钢 梁下翼缘及钢梁腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,混凝土 6浇注在钢梁7的钢梁上翼缘 内侧及钢梁下翼缘内侧,混凝土 6中设置有构造钢筋,混凝土 6与钢梁上翼缘及钢梁下翼缘 可通过抗剪栓钉等形式进行连接。如图5所示,在相互连接的纯钢梁区3和钢-混凝土组合梁 4的衔接位置处设置有加强盖板9,加强盖板9设置在纯钢梁区3和钢梁7的外侧,加强盖板9 与纯钢梁区3及钢梁7之间采用焊接的方式进行连接。
[0034] 一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,如图2所示,包括装配式钢与混凝 土组合框架和填充在装配式钢与混凝土组合框架内侧的钢筋混凝土墙板8,装配式钢与混 凝土组合框架的具体结构如图1所示:包括相互连接的框架柱和框架梁,框架柱可以全部由 纯钢柱区1组成;或者全部由钢-混凝土组合柱2组成;或者由相互连接的纯钢柱区1和钢-混 凝土组合柱2组成,其中,框架柱的节点核心区为纯钢柱区1,每两个纯钢柱区1之间的部分 采用钢-混凝土组合柱2连接;框架梁由相互连接的纯钢梁区3和钢-混凝土组合梁4组成,其 中,框架梁的节点核心区为纯钢梁区3,每两个纯钢梁区3之间的部分采用钢-混凝土组合梁 4连接。
[0035]如图3所示,钢-混凝土组合柱2由钢材外框5中间浇注混凝土6组成,混凝土6中设 置有构造钢筋,钢材外框5与混凝土 6可通过抗剪栓钉等形式进行连接。如图5所示,在相互 连接的纯钢柱区1和钢-混凝土组合柱2的衔接位置处设置有加强盖板9,加强盖板9设置在 纯钢柱区1和钢材外框5的外侧,加强盖板9与纯钢柱区i及钢材外框5之间采用焊接的方式 进行连接。
[0036]如图4所示,钢-混凝土组合梁4由钢梁7和混凝土6组成,钢梁7为由钢梁上翼缘、钢 梁下翼缘及钢梁腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,混凝土 6浇注在钢梁7的钢梁上翼缘 内侧及钢梁下翼缘内侧,混凝土6中设置有构造钢筋,混凝土6与钢梁上翼缘及钢梁下翼缘 可通过抗剪栓钉等形式进行连接。如图5所示,在相互连接的纯钢梁区3和钢-混凝土组合梁 4的衔接位置处设置有加强盖板9,加强盖板9设置在纯钢梁区3和钢梁7的外侧,加强盖板9 与纯钢梁区3及钢梁7之间采用焊接的方式进行连接。
[0037]如图6所示,钢筋混凝土墙板8与框架柱或框架梁相连,钢筋混凝土墙板8厚度方向 的内壁两侧分别设置有内连接板10,框架柱或框架上设置有两块外连接板U,两块外连接 板11的间距与钢筋混凝土墙板8的厚度相匹配,内连接板10与外连接板11之间通过螺栓连 接或者采用焊接的方式进行连接;两块内连接板10之间设置有锚固件12。
[0038]本发明的装配式钢与混凝土组合框架,在受力最大、预期变形最大的节点核心区 采用纯钢结构,保证组合框架的受力和变形能力与纯钢框架结构一致;而在受力较小的节 点核心区之间的部分采用钢-混凝土组合结构,此区域受力较小,变形能力要求不高,可充 分采用高强钢或高强混凝土材料,在降低材料用量的同时能够推进高强节能环保材料的应 用。同时,在混凝土 6与钢材外框5或钢梁7的结合区域,可省去纯钢结构所必须的防火防锈 涂装,降低整体造价。
[0039]本发明的装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,在图1所示的组合框架部分填 充钢筋混凝土墙板8,用以提高框架结构的抗侧刚度。由于其在工厂加工,质量有保障,钢筋 混凝土墙板8可采用高强度或高延性的混凝土材料,推动高性能节能环保材料在实际工程 中的应用。
[0040]以上所有连接部位均采用焊接或螺栓连接,可大幅度提高装配式结构的连接效率 和质量,推动建筑工业化的快速发展。

Claims (4)

1.一种装配式钢与混凝土组合框架,包括相互连接的框架柱和框架梁,其特征在于,所 述的框架梁由相互连接的纯钢梁区⑶和钢-混凝土组合梁⑷组成,其中,框架梁的节点核 心区为纯钢梁区(3),每两个纯钢梁区(3)之间的部分采用钢-混凝土组合梁(4)连接;^述 的框架柱由纯钢柱区(1)组成;或者所述的框架柱由钢-混凝土组合柱(2)组成;或者所述的 框架柱由相互连接的纯钢柱区⑴和钢-混凝土组合柱⑵组成,其中,框架柱的节点核心区 为纯钢柱区(1),每两个纯钢柱区(1)之间的部分采用钢-混凝土组合柱(2)连接; 所述的钢-混凝土组合柱(2)由钢材外框(5)中间浇注混凝土 (6)组成,混凝土 (6)中设 置有构造钢筋; 在相互连接的纯钢柱区⑴和钢-混凝土组合柱⑵的衔接位置处设置有加强盖板(9), 加强盖板(9)设置在所述纯钢柱区(1)和钢材外框(5)的外侧,加强盖板(9)与纯钢柱区(1) 及钢材外框之间采用焊接的方式进行连接; 所述的钢-混凝土组合梁(4)由钢梁(7)和混凝土 (6)组成,所述的钢梁(7)为由钢梁上 翼缘、钢梁下翼缘及钢梁腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,所述的混凝土 (6)浇注在钢 梁⑺的钢梁上翼缘内侧及钢梁下翼缘内侧,混凝土⑹中设置有构造钢筋。
2.根据权利要求1所述的一种装配式钢与混凝土组合框架,其特征在于,在相互连接的 纯钢梁区(3)和钢-混凝土组合梁(4)的衔接位置处设置有加强盖板(9),加强盖板(9)设置 在所述纯钢梁区(3)和钢梁(7)的外侧,加强盖板(9)与纯钢梁区(3)及钢梁(7)之间采用焊 接的方式进行连接。
3.—种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,其特征在于,包括装配式钢与混凝土 组合框架和填充在装配式钢与混凝土组合框架内侧的钢筋混凝土墙板(8),所述的装配式 钢与混凝土组合框架的具体结构为:包括相互连接的框架柱和框架梁,其特征在于,所述的 框架梁由相互连接的纯钢梁区⑶和钢-混凝土组合梁⑷组成,其中,框架梁的节点核心区 为纯钢梁区(3),每两个纯钢梁区(3)之间的部分采用钢-混凝土组合梁(4)连接;所述的框 架柱由纯钢柱区(1)组成;或者所述的框架柱由钢-混凝土组合柱(2)组成;或者所述的框架 柱由相互连接的纯钢柱区⑴和钢-混凝土组合柱⑵组成,其中,框架柱的节点核心区为纯 钢柱区(1),每两个纯钢柱区(1)之间的部分采用钢-混凝土组合柱(2)连接; 所述的钢-混凝土组合柱(2)由钢材外框(5)中间浇注混凝土 (6)组成,混凝土 (6)中设 置有构造钢筋,在相互连接的纯钢柱区(1)和钢-混凝土组合柱(2)的衔接位置处设置有加 强盖板(9),加强盖板⑼设置在所述纯钢柱区⑴和钢材外框⑸的外侧,加强盖板⑼与纯 钢柱区⑴及钢材外框⑸之间采用焊接的方式进行连接; 所述的钢-混凝土组合梁(4)由钢梁⑺和混凝土 (6)组成,所述的钢梁(7)为由钢梁上 翼缘、钢梁下翼缘及钢梁腹板组成的工字型截面钢梁或H型钢,所述的混凝土 (6)浇注在钢 梁(7)的钢梁上翼缘内侧及钢梁下翼缘内侧,混凝土 (6)中设置有构造钢筋,在相互连接的 纯钢梁区(3)和钢-混凝土组合梁(4)的衔接位置处设置有加强盖板(9),加强盖板(9)设置 在所述纯钢梁区(3)和钢梁(7)的外侧,加强盖板(9)与纯钢梁区(3)及钢梁(7)之间采用焊 接的方式进行连接。
4.根据权利要求3所述的一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构,其特征在于, 所述的钢筋混凝土墙板⑻与框架柱或框架梁相连,钢筋混凝土墙板⑻厚度方向的内壁两 侧分别设置有内连接板(10),框架柱或框架上设置有两块外连接板(11),两块外连接板 (11)的间距与钢筋混凝土墙板(8)的厚度相匹配,所述的内连接板(10)与外连接板(11)之 间通过螺栓连接或者采用焊接的方式进行连接;所述的两块内连接板(10)之间设置有锚固 件(12)。
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