CN106567458B - 装配式钢-混结合梁柱框架结构体系 - Google Patents

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

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

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

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。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案如下：

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、精轧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轧螺纹钢，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。

钢-混结合柱的截面为方形。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本发明的有益效果为：

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

图1为装配式钢混结合框架体系的平面示意图

图2为装配式钢混结合框架体系的立面示意图

图3为装配式钢混结合节点详图

图4为装配式钢混结合柱立面图

图5为装配式柱钢混结合段详图

图6为装配式柱钢混结合段剖面图

图7为装配式钢混结合梁立面图

图8为装配式梁钢混结合段剖面图

图9为装配式梁钢混结合段剖面图

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

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

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、精轧螺纹钢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安装精轧螺纹钢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24一定长度，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。。

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。

本发明中，钢混结合柱2的截面为方形。

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。

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。

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。

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。

本发明中，钢-混结合柱2中精轧螺纹钢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。

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。

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。

实施例1

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预留安装精轧螺纹钢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轧螺纹钢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。

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。

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 (5)

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(4)；钢节点(1)包括型钢(5)、加劲肋(6)、连接板(7)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(1)外浇筑混凝土保护层(9)，从而提高钢节点(1)的耐久性，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)、精轧螺纹钢(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)安装精轧螺纹钢(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(7)；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(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)一定长度，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(4)，与钢-混结合梁(3)连接形成整体结构；

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(1)的型钢宽度相等；

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(4)的连接；

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。

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(2)的截面为方形。

3.根据权利要求2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3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。

5.根据权利要求4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)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。