CN106522420A - 一种内置桁架组合结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置桁架组合结构，包括组合本体，组合本体由钢板和端柱构成，端柱和钢板之间形成空腔，空腔中设有桁架，桁架与钢板焊接固定，桁架包括腹杆和弦杆，弦杆与钢板焊接固定，端柱的内侧设有抗剪件，空腔中浇筑有混凝土，桁架和抗剪件均设于混凝土中。本发明充分发挥了钢材和混凝土两种材料的自身优势，具有优越的耗能能力和良好的力学性能；桁架与钢板焊接固定，通过桁架约束两侧的钢板，防止钢板在施工和使用阶段过早产生局部屈曲；同时本发明中端柱与钢板组成的空腔可作为浇筑混凝土的模板，降低施工成本。

Description

一种内置桁架组合结构
技术领域
本发明涉及多高层建筑结构技术领域，尤其涉及一种内置桁架组合结构。
背景技术
多高层建筑结构通常的结构体系有框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-筒体结构、筒中筒结构，上述结构体系，框架结构建筑高度最低，依次高度递增，筒中筒最高。
剪力墙以其优越的力学性能被广泛运用于高层建筑中，其在高层建筑中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载(重力)的墙体，防止结构剪切(受剪)破坏。剪力墙分平面剪力墙和筒体剪力墙：平面剪力墙用于钢筋混凝土框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙，现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、高耸结构和悬吊结构中，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面剪力墙可承受较大的水平荷载。但传统钢筋混凝土剪力墙施工复杂，不适应建筑工业化发展要求。钢筋混凝土剪力墙用于钢结构中，节点连接复杂，施工难度较大。
新型钢管混凝土剪力墙根据市场需求应运而生，就是钢管束结构，如中国专利于2014.04.15公开申请号为201410151920.3的发明专利，其名称为一种带折边的U字形型材的钢管束组合结构，由钢管束总成构成，钢管束总成由多个钢管单元依次连接构成，钢管单元具有空腔，空腔内浇注混凝土，其具有用钢量经济、构件制作简单、施工方便快捷、便于工业化生产、充分发挥钢材与混凝土的性能优势、有利于节约材料、减少环境污染、改善居住环境、社会经济性能好的效果。但是目前钢管束结构采用钢板焊接，制作工艺复杂，若采用U型钢拼接，壁厚受工艺限制。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种内置桁架组合结构，能充分发挥了钢材和混凝土两种材料的自身优势，具有优越的耗能能力和良好的力学性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种内置桁架组合结构，包括组合本体，组合本体由钢板和端柱构成，端柱和钢板之间形成空腔，其特征在于：空腔中设有桁架，桁架与钢板焊接固定，桁架包括腹杆和弦杆，弦杆与钢板焊接固定，端柱的内侧设有抗剪件，空腔中浇筑有混凝土，桁架和抗剪件均设于混凝土中。
进一步，桁架包括三角桁架，三角桁架与钢板焊接固定，三角桁架包括三根腹杆和三根弦杆。
进一步，桁架还包括有平面桁架，平面桁架与钢板焊接固定，平面桁架包括单根腹杆和两根弦杆。
进一步，端柱固定于钢板的两端，钢板上下平行设置。
进一步，组合本体的一端设有角柱，角柱采用矩形管或方管。
进一步，组合本体设于角柱的两个相交的侧部，角柱和两个组合本体构成L形状。
进一步，组合本体设于角柱的三个侧部，角柱和三个组合本体构成T形状。
进一步，组合本体设于角柱的四个侧部，角柱和四个组合本体构成十字形状。
进一步，弦杆包括上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆采用钢筋或方管或折边钢。
进一步，上弦杆采用塞焊的方式固定于钢板，下弦杆采用角焊缝的方式固定于钢板。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明充分发挥了钢材和混凝土两种材料的自身优势，具有优越的耗能能力和良好的力学性能。
其中桁架与钢板焊接固定：在实际施工中，桁架采用三角桁架和平面桁架，可在两侧的钢板之间等距离焊接三角桁架，将三角桁架单独使用，也可在两侧的钢板之间等距离焊接三角桁架和平面桁架，三角桁架和平面桁架配合使用；三角桁架和平面桁架包括腹杆和弦杆，弦杆包括上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆采用钢筋或方管或折边钢，弦杆的材料选择范围扩大，减少施工操作难度，提高施工效率，同时上弦杆采用塞焊的方式固定于钢板，下弦杆采用角焊缝的方式固定于钢板。桁架与钢板焊接固定后，通过桁架约束两侧的钢板，防止钢板在施工和使用阶段过早产生局部屈曲。
同时本发明中端柱、钢板、角柱之间形成的空腔和角柱均可作为浇筑混凝土的模板，降低施工成本。端柱的内侧设置抗剪件，横向相邻两个抗剪件对称设置，抗剪件抵抗端柱剪力，防止端柱与浇筑的混凝土之间出现滑移。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的结构示意图；
图3为本发明实施例三的结构示意图；
图4为本发明实施例四的结构示意图；
图5为本发明实施例五的结构示意图；
图6为本发明实施例六的结构示意图；
图7为本发明实施例七的结构示意图；
图8为本发明实施例八的结构示意图；
图9为本发明中采用钢筋作为弦杆的三角桁架的结构示意图；
图10为本发明中采用方管作为弦杆的三角桁架的结构示意图；
图11为本发明中采用折边钢作为折边钢的三角桁架的结构示意图；
图12为本发明中采用钢筋作为弦杆的平面桁架的结构示意图；
图13为本发明中采用方管作为弦杆的平面桁架的结构示意图；
图14为本发明中采用折边钢作为折边钢的平面桁架的结构示意图。
图中，1-角柱；2-组合本体；3-端柱；4-钢板；5-三角桁架；6-平面桁架；7-抗剪件；8-腹杆；9-上弦杆；10-下弦杆；11-钢筋；12-方管；13-折边钢；14-混凝土。
具体实施方式
如图1至图14所示，为本发明一种内置桁架组合结构，包括组合本体2，组合本体2由端柱3和钢板4构成，端柱3和钢板4焊接固定。端柱3可采用H型钢或矩形管或槽钢，根据实际施工采用相应结构的端柱3。
端柱3和钢板4之间形成空腔，空腔中设有桁架，桁架与钢板4焊接固定，桁架可选择三角桁架5和平面桁架6。三角桁架5和平面桁架6均由腹杆8和弦杆构成，弦杆与钢板4焊接固定。三角桁架5采用三根腹杆8和三根弦杆，平面桁架6采用单根腹杆8和两根弦杆。弦杆包括上弦杆9和下弦杆10，上弦杆9和下弦杆10采用钢筋11或方管12或折边钢13，将钢筋11、方管12、折边钢13分别作为弦杆，与腹杆8所构成的三角桁架5和平面桁架6的具体结构详见图9至图14。上弦杆9采用塞焊的方式固定于钢板4的内侧，下弦杆10采用角焊缝的方式固定于钢板4的内侧。
单个端柱3的内侧设有两个抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，桁架和抗剪件7均设于混凝土14中。抗剪件7抵抗端柱3剪力，防止端柱3与浇筑的混凝土14之间出现滑移。
如图1和图2所示，为本发明实施例一和实施例二，具体为一字型内置桁架组合结构的两个实施方式。
实施例一，包括组合本体2，组合本体2由端柱3和钢板4构成，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，端柱3固定于钢板4的两端，两个端柱3和两块钢板4构成一字形状。端柱3和钢板4之间形成一个空腔，空腔中单独设置三角桁架5，三角桁架5等距离焊接于钢板上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5和抗剪件7均设于混凝土14中。
实施例二，包括组合本体2，组合本体2由端柱3和钢板4构成，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，端柱3固定于钢板4的两端，两个端柱3和两块钢板4构成一字形状。端柱3和钢板4之间形成一个空腔，空腔中相互配合设置三角桁架5和平面桁架6，平面桁架6设于相邻两个三角桁架5之间，三角桁架5和平面桁架6等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5和抗剪件7均设于混凝土14中。
如图3和图4所示，为本发明实施例三和实施例四，具体为L型内置桁架组合结构的两个实施方式。
实施例三，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的两个相交的侧部，角柱1和两个组合本体2构成L形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中单独设置三角桁架5，三角桁架5等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5和抗剪件7均设于混凝土14中。
实施例四，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的两个相交的侧部，角柱1和两个组合本体2构成L形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中相互配合设置三角桁架5和平面桁架6，平面桁架6设于相邻两个三角桁架5之间，三角桁架5和平面桁架6等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5、平面桁架6和抗剪件7均设于混凝土14中。
如图5和图6所示，为本发明实施例五和实施例六，具体为T型内置桁架组合结构的两个实施方式。
实施例五，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的三个侧部，角柱1和三个组合本体2构成T形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中单独设置三角桁架5，三角桁架5等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5和抗剪件7均设于混凝土14中。
实施例六，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的三个侧部，角柱1和三个组合本体2构成T形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中相互配合设置三角桁架5和平面桁架6，平面桁架6设于相邻两个三角桁架5之间，三角桁架5和平面桁架6等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5、平面桁架6和抗剪件7均设于混凝土14中。
如图7和图8所示，为本发明实施例七和实施例八，具体为十字型内置桁架组合结构的两个实施方式。
实施例七，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的四个侧部，角柱1和四个组合本体2构成十字形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中单独设置三角桁架5，三角桁架5等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5和抗剪件7均设于混凝土14中。
实施例八，包括组合本体2，组合本体2的一端设有角柱1，角柱1采用矩形管或方管，组合本体2设于角柱1的四个侧部，角柱1和四个组合本体2构成十字形状。组合本体2包括端柱3和钢板4，端柱3和钢板4焊接固定。两侧的钢板4上下平行设置，钢板4固定于端柱3与角柱1的侧部之间。端柱3、钢板4和角柱1之间形成一个空腔，空腔中相互配合设置三角桁架5和平面桁架6，平面桁架6设于相邻两个三角桁架5之间，三角桁架5和平面桁架6等距离焊接于钢板4上，相邻两个三角桁架5旋转设置。端柱3的内侧设有抗剪件7，横向相邻两个抗剪件7对称设置。角柱1和空腔中浇筑有混凝土14，三角桁架5、平面桁架6和抗剪件7均设于混凝土14中。
本发明充分发挥了钢材和混凝土两种材料的自身优势，具有优越的耗能能力和良好的力学性能。其中桁架与钢板焊接固定：在实际施工中，桁架采用三角桁架和平面桁架，可在两侧的钢板之间等距离焊接三角桁架，将三角桁架单独使用，也可在两侧的钢板之间等距离焊接三角桁架和平面桁架，三角桁架和平面桁架配合使用；三角桁架和平面桁架包括腹杆和弦杆，弦杆包括上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆采用钢筋或方管或折边钢，弦杆的材料选择范围扩大，减少施工操作难度，提高施工效率，同时上弦杆采用塞焊的方式固定于钢板，下弦杆采用角焊缝的方式固定于钢板。桁架与钢板焊接固定后，通过桁架约束两侧的钢板，防止钢板在施工和使用阶段过早产生局部屈曲。同时本发明中端柱、钢板、角柱之间形成的空腔和角柱均可作为浇筑混凝土的模板，降低施工成本。端柱的内侧设置抗剪件，横向相邻两个抗剪件对称设置，抗剪件抵抗端柱剪力，防止端柱与浇筑的混凝土之间出现滑移。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种内置桁架组合结构，
包括组合本体，
所述组合本体由钢板和端柱构成，
所述端柱和所述钢板之间形成空腔，
其特征在于：
所述空腔中设有桁架，所述桁架与所述钢板焊接固定，所述桁架包括腹杆和弦杆，所述弦杆与所述钢板焊接固定，所述端柱的内侧设有抗剪件，所述空腔中浇筑有混凝土，所述桁架和所述抗剪件均设于所述混凝土中。
2.根据权利要求1所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述桁架包括三角桁架，所述三角桁架与所述钢板焊接固定，所述三角桁架包括三根所述腹杆和三根所述弦杆。
3.根据权利要求2所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述桁架还包括有平面桁架，所述平面桁架与所述钢板焊接固定，所述平面桁架包括单根腹杆和两根所述弦杆。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述端柱固定于所述钢板的两端，所述钢板上下平行设置。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述组合本体的一端设有角柱，所述角柱采用矩形管或方管。
6.根据权利要求5所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述组合本体设于所述角柱的两个相交的侧部，所述角柱和两个所述组合本体构成L形状。
7.根据权利要求5所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述组合本体设于所述角柱的三个侧部，所述角柱和三个所述组合本体构成T形状。
8.根据权利要求5所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述组合本体设于所述角柱的四个侧部，所述角柱和四个所述组合本体构成十字形状。
9.根据权利要求1所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述弦杆包括上弦杆和下弦杆，所述上弦杆和所述下弦杆采用钢筋或方管或折边钢。
10.根据权利要求9所述的一种内置桁架组合结构，其特征在于：所述上弦杆采用塞焊的方式固定于所述钢板，所述下弦杆采用角焊缝的方式固定于所述钢板。
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