CN106567458A - 装配式钢‑混结合梁柱框架结构体系 - Google Patents

装配式钢‑混结合梁柱框架结构体系 Download PDF

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    • E04B1/18Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/30Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts being composed of two or more materials; Composite steel and concrete constructions

Abstract

本发明公开了一种装配式钢‑混结合梁柱框架结构体系。本发明由钢节点、钢‑混结合柱、钢‑混结合梁、叠合板构成,钢节点由型钢、加劲肋、连接板、螺栓组成,且钢节点外浇筑混凝土保护层,钢‑混结合柱由混凝土柱、钢‑混结合段、短钢柱、钢筋、制孔装置、精轧螺纹钢和锚固螺母组成,钢‑混结合梁由混凝土梁、钢混结合段、短钢梁、钢筋、制孔装置、锚固装置、预应力索和梁端连接板组成,叠合板由预制混凝土板和现浇层构成,预制混凝土板安装到位后,在其上浇筑混凝土现浇层。本发明结合了现浇混凝土框架体系和钢结构框架体系的优点,具有良好的力学性能和经济指标,并具有非常高的预制装配率,可达100%,采用快速装配化施工,有效节约工期。

Description

装配式钢-混结合梁柱框架结构体系
技术领域
[0001] 本发明属于建筑工程技术领域,具体涉及一种装配式钢-混结合梁柱框架结构体系。背景技术
[0002] 框架体系是最为广泛的建筑结构形式,分为混凝土框架结构体系和钢框架结构体系,主要用于商场、办公楼、学校等需要灵活分割空间的多层结构。混凝土框架结构体系主要采用现浇方法施工,施工速度慢,且此种建造模式存在高能耗、高污染、低效率、粗放式等问题,与当前的新型城镇化、工业化、信息化发展要求不相适应;钢框架结构体系可采用焊接,螺栓连接,施工速度快,但其建造成本高,防腐防火处理技术难,交付使用后维护成本高;近年来,出现以下组合框架体系:钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁框架体系、钢管混凝土柱-钢梁框架体系、钢管混凝土 _钢骨混凝土梁以及钢筋混凝土柱-钢梁框架体系,但在设计施工中仍存在一些不足,节点连接构造较为复杂,若未对其连接节点进行精心设计和专业化的施工,很容易出现结构整体性问题。发明内容
[0003] 本发明的目的是提供一种装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,采用该框架体系具有良好的力学性能和经济指标,有非常高的预制装配率,可达100%,采用快速装配化施工,有效节约工期,现场湿作业少且运输方便等的优点。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案如下:
[0005] 装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,包括钢节点、钢-混结合柱、钢-混结合梁、叠合板;钢节点包括型钢、加劲肋、连接板和螺栓;在型钢中间焊接加劲肋,增加节点刚度,连接板通过螺栓和型钢的翼板连接;在钢节点外浇筑混凝土保护层,从而提高钢节点的耐久性,防止钢节点被锈蚀;钢-混结合柱由混凝土柱、钢混结合段、短钢柱、钢筋、制孔装置、精乳螺纹钢和锚固螺母组成,在钢-混结合柱的钢混结合段侧向连接板安装精乳螺纹钢,以提高短钢柱与混凝土柱的连接性能;钢-混结合梁包括混凝土梁、钢混结合段、短钢梁、钢筋、 制孔装置、锚固装置、预应力索、连接板;在钢-混结合梁的钢混结合段通过制孔装置预留孔,在预留孔中穿入预应力索,加强短钢梁与混凝土梁的连接性能;钢混结合段中的混凝土与上钢翼缘板、上钢翼缘板和侧向连接板通过剪力键进行连接,共同承受外力;钢-混结合柱和钢-混结合梁通过连接板与钢节点连接;叠合板由预制混凝土板和现浇板构成,预制混凝土板安装到位后,在其上浇筑混凝土现浇板,预制混凝土板内布置构造钢筋,且钢筋延伸出预制混凝土板一定长度,从而与混凝土现浇板进行搭接,待预制混凝土板上浇筑现浇板达到设计强度后,形成叠合板,与钢-混结合梁连接形成整体结构。
[0006] 钢-混结合柱的截面为方形。
[0007] 钢节点的型钢采用宽翼缘型钢,且型钢的截面形式采用工字型和箱型截面。
[0008] 钢-混结合柱中的钢混结合段的宽度、钢-混结合梁中的钢混结合段的宽度均与钢节点的型钢宽度相等。
[0009] 钢-混结合梁中的箍筋采用非封闭式,并超出钢-混结合梁的梁顶面外一定长度, 在钢-混结合梁中的钢混结合段和短钢梁的上钢翼缘板焊接剪力键,加强与叠合板的连接。
[0010] 叠合板的预制混凝土板上部预留有一定高度的钢筋桁架,该钢筋桁架作为现浇板的骨架。
[0011] 钢混结合段的剪力键均匀对称布置在上钢翼缘板、下钢翼缘板和侧向连接板围合的内侧面上;剪力键的尺寸和位置根据施加在钢混结合段上的恒载和活载的大小,通过现有规范的计算方法确定。
[0012] 钢-混结合梁内的预应力索的股数和孔数为个或多个,根据施加在梁上的恒载和活载的大小以及梁的尺寸,通过现有规范的计算方法确定。
[0013] 本发明的有益效果为:
[0014] 本发明结合了现浇混凝土框架体系和钢结构框架体系的优点,在钢节点以及梁柱的钢混结合段的外层浇筑混凝土保护层,提高了钢结构部分的防腐防火性能;采用钢筋桁架叠合板,在叠合板上浇筑面板,节省外模板材料,减少施工耗材;节点、梁、柱、板、外墙、楼梯等构件均可采用在工厂预制,进行大规模工业生产,易于控制构件质量,提高施工质量, 生产效率高,工人劳动条件好;构件运送至施工现场,通过螺栓连接,采用快速装配化施工, 现场湿作业少,对周围环境影响小,有利于社会的可持续发展的优点,附图说明
[0015] 图1为装配式钢混结合框架体系的平面示意图
[0016] 图2为装配式钢混结合框架体系的立面示意图 [〇〇17]图3为装配式钢混结合节点详图[〇〇18] 图4为装配式钢混结合柱立面图
[0019] 图5为装配式柱钢混结合段详图
[0020] 图6为装配式柱钢混结合段剖面图
[0021] 图7为装配式钢混结合梁立面图
[0022] 图8为装配式梁钢混结合段剖面图
[0023] 图9为装配式梁钢混结合段剖面图
[0024] 图10为装配式叠合板施工详图图11为装配式钢混结合梁与叠合板连接处剖面图。具体实施方式[〇〇25]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
[0026]如图1-10所示,装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,包括钢节点1、钢-混结合柱 2、钢-混结合梁3、叠合板4。钢节点1由型钢5、加劲肋6、连接板7和螺栓8组成,在型钢5中间焊接加劲肋6,增加节点刚度,连接板7通过螺栓8和型钢5的翼板连接,为提高钢节点1的耐久性,在钢节点1外浇筑混凝土保护层9,防止钢节点1被锈蚀;钢-混结合柱2由混凝土柱10、 钢混结合段11、短钢柱12、钢筋13、制孔装置14、精乳螺纹钢15和锚固螺母26组成,在钢-混结合柱2的钢混结合段11侧向连接板7安装精乳螺纹钢15,以提高短钢柱12与混凝土柱10的连接性能;钢-混结合梁3由混凝土梁16、钢混结合段11、短钢梁17、钢筋13、制孔装置14、锚固装置18、预应力索19、连接板7组成,在钢-混结合梁3的钢混结合段11通过制孔装置14预留孔,在预留孔中穿入预应力索19,加强短钢梁17与混凝土梁16的连接性能;钢混结合段11 中的混凝土 20与上钢翼缘板21、上钢翼缘板22和侧向连接板7通过剪力键23进行连接,共同承受外力;钢-混结合柱2和钢-混结合梁3通过连接板7与钢节点1连接;叠合板4由预制混凝土板24和现浇板25构成,预制混凝土板24安装到位后,在其上浇筑混凝土现浇板25,预制混凝土板24内布置构造钢筋13,且钢筋13延伸出预制混凝土板24—定长度,从而与混凝土现浇板25进行搭接,待预制混凝土板24上浇筑现浇板25达到设计强度后,形成叠合板4,与钢-混结合梁3连接形成整体结构。。
[0027] 本发明装配式钢-混结合梁柱框架结构体系由钢节点1、钢-混结合柱2、钢-混结合梁3、叠合板4组成,钢节点1、钢-混结合柱2、钢-混结合梁3、叠合板4的具体尺寸根据结构布置、恒载和活载的大小,通过现有规范的计算方法确定。
[0028] 本发明中,钢混结合柱2的截面为方形。
[0029] 本发明中,钢节点1的型钢5采用宽翼缘型钢,钢节点1的型钢5的截面形式采用工字型和箱型截面,且梁柱钢混结合段11宽度和梁钢混结合段11宽度与钢节点1的型钢宽度相等。
[0030] 本发明中,钢-混结合梁3中的箍筋采用非封闭式,并伸出钢-混结合梁3的梁顶面外一定长度,在钢-混结合梁3中的钢混结合段11和短钢梁17的上钢翼缘22板焊接剪力键 23,加强与叠合板4的连接。[〇〇31] 本发明中,叠合板4由预制混凝土板24和现浇板25构成,在叠合板4的预制混凝土板24上部部预留有一定高度的钢筋桁架,该钢筋桁架作为现浇板25的骨架。[〇〇32] 本发明中,钢混结合段11的剪力键23均匀对称布置在上钢翼缘板21、上钢翼缘板 22和侧向连接板7围合的内侧面上;剪力键23的尺寸和位置根据施加在钢混结合段上的恒载和活载的大小,通过现有规范的计算方法确定。[0〇33] 本发明中,钢-混结合柱2中精乳螺纹钢15的尺寸和数量根据施加在柱上的恒载和活载的大小及柱的尺寸,通过现有规范的计算方法确定。
[0034] 本发明中,钢-混结合梁3内的预应力索19的股数和孔数为1个或多个,根据施加在梁上的恒载和活载的大小以及梁的尺寸,通过现有规范的计算方法确定。
[0035] 本发明中,钢-混结合柱2和钢-混结合梁3内的钢筋13的配筋率、等级及型号根据施加荷载大小和梁柱尺寸,根据现有规范计算方法确定。[0〇36] 实施例1
[0037] 装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,该框架体系的平面图、立面图分别如图1〜2 所示,该框架体系由钢节点1、钢混结合柱2、钢混结合梁3、叠合板4组成;所述钢节点如图3 所示,在型钢5中间焊接加劲肋6,增加节点刚度,连接板7通过螺栓8和型钢5的腹板端部连接,同时在接缝采用焊接进一步加强它们之间连接性能,且在钢节点1外浇筑混凝土保护层 9;所述钢混结合柱2的截面为方形如图4所示,混凝土柱10内配置钢筋13,混凝土柱10具体尺寸及配筋率根据实际要求,按相应规范计算得出,柱钢混结合段如图5〜6所示,将剪力键 23均匀对称的焊接在柱钢混结合段11的上钢翼缘板21、上钢翼缘板22和侧向连接板7内侧, 并在侧向连接板7预留安装精乳螺纹钢15的孔洞,支好模板,浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度后安上锚固螺母26,再按设计控制张拉力将精乳螺纹钢15张拉到位,制作完成钢混结合柱2;所述钢混结合梁3采用预应力混凝土如图7所示,混凝土梁15截面为矩形,内配置钢筋13,混凝土梁16具体尺寸及配筋率根据实际要求,按相应规范计算得出,梁钢混结合段11如图8〜9所示,在上钢翼缘板21、上钢翼缘板22和侧向连接板7上焊接剪力键23,并在侧向连接板7预留预应力索19的孔洞,支好模板,浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度后在预留孔中穿入预应力索19,安上锚固体系18,再按设计控制张拉力将预应力索19张拉到位, 完成钢混结合梁3;所述叠合板4和钢混结合梁3与叠合板4连接处剖面图如图10〜11所示, 叠合板4采用钢筋桁架叠合板,叠合板中的混凝土内布置构造钢筋13,并伸出叠合板4 一定长度,搭接在钢混结合梁3上,直接在叠合板4上浇筑混凝土,避免搭建模板,浇筑形成现浇板25,与钢混结合梁3和叠合板4连接形成整体结构。
[0038] 本实例装配式钢混结合框架体系由钢节点、钢混结合柱、钢混结合梁及叠合板组成,其优点在于梁柱节点连接时,可做到装配化施工,楼板采用叠合板与现浇板相结合,既保证板与梁连接的整体性,又避免现场搭建支架和安装模板,节省施工材料。混凝土构件可以采用高强混凝土或普通混凝土,其浇筑和检验均在工厂完成,质量有保证。在钢节点和钢混结合段外设置混凝土保护层,可以提高钢混结合框架体系的耐火性能,相比于钢结构和传统混凝土结构,降低了工程造价,提高了结构的力学性能。[〇〇39] 本实施例的装配式钢混结合框架体系可与剪力墙体系混合使用,底部采用剪力墙,加强下部结构刚度,上部采用钢混结合框架,加快施工进度;楼梯、外墙以及阳台等构件均可在工厂预制完成,运送至施工现场。

Claims (8)

1.装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于包括钢节点(1)、钢-混结合柱(2)、 钢-混结合梁(3)、叠合板⑷;钢节点⑴包括型钢(5)、加劲肋(6)、连接板⑴和螺栓(8);在 型钢(5)中间焊接加劲肋(6),增加节点刚度,连接板(7)通过螺栓(8)和型钢(5)的翼板连 接;在钢节点⑴外浇筑混凝土保护层(9),从而提高钢节点⑴的耐久性,防止钢节点⑴被 锈蚀;钢-混结合柱⑵由混凝土柱(10)、钢混结合段(11)、短钢柱(12)、钢筋(13)、制孔装置 (14)、精乳螺纹钢(15)和锚固螺母26组成,在钢-混结合柱(2)的钢混结合段(11)侧向连接 板(7)安装精乳螺纹钢(15),以提高短钢柱(12)与混凝土柱(10)的连接性能;钢-混结合梁 (3)包括混凝土梁(16)、钢混结合段(11)、短钢梁(17)、钢筋(13)、制孔装置(14)、锚固装置 (18)、预应力索(19)、连接板⑵;在钢-混结合梁(3)的钢混结合段(11)通过制孔装置(14) 预留孔,在预留孔中穿入预应力索(19),加强短钢梁(17)与混凝土梁(16)的连接性能;钢混 结合段(11)中的混凝土 (20)与上钢翼缘板(21)、下钢翼缘板(22)和侧向连接板(7)通过剪 力键(23)进行连接,共同承受外力;钢-混结合柱(2)和钢-混结合梁⑶通过连接板⑵与钢 节点(1)连接;叠合板(4)由预制混凝土板(24)和现浇板(25)构成,预制混凝土板(24)安装 到位后,在其上浇筑混凝土现浇板(25),预制混凝土板(24)内布置构造钢筋(13),且钢筋 (13)延伸出预制混凝土板(24) —定长度,从而与混凝土现浇板(25)进行搭接,待在预制混 凝土板(24)上浇筑现浇板(25)达到设计强度后,形成叠合板⑷,与钢-混结合梁⑶连接形 成整体结构。
2.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢-混结合 柱⑵的截面为方形。
3.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢节点(1) 的型钢(5)采用宽翼缘型钢,且型钢(5)的截面形式采用工字型和箱型截面。
4.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢-混结合 柱(2)中的钢混结合段(11)的宽度、钢-混结合梁(3)中的钢混结合段(11)的宽度均与钢节 点⑴的型钢宽度相等。
5.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢-混结合 梁(3)中的箍筋采用非封闭式,并超出钢-混结合梁(3)的梁顶面外一定长度,在钢-混结合 梁(3)中的钢混结合段(11)和短钢梁(17)的下钢翼缘板(22)板焊接剪力键(23),加强与叠 合板⑷的连接。
6.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于叠合板(4) 的预制混凝土板(24)上部预留有一定高度的钢筋桁架,该钢筋桁架作为现浇板(25)的骨架。
7.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢混结合段 (11)的剪力键(23)均匀对称布置在上钢翼缘板(21)、下钢翼缘板(22)和侧向连接板(7)围 合的内侧面上;剪力键(23)的尺寸和位置根据施加在钢混结合段上的恒载和活载的大小, 通过现有规范的计算方法确定。
8.根据权利要求1所述的装配式钢-混结合梁柱框架结构体系,其特征在于钢-混结合 梁⑶内的预应力索(19)的股数和孔数为1个或多个,根据施加在梁上的恒载和活载的大小 以及梁的尺寸,通过现有规范的计算方法确定。
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