CN107882178A - 装配式超高层钢‑混凝土组合住宅 - Google Patents

装配式超高层钢‑混凝土组合住宅 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种装配式超高层钢‑混凝土组合住宅。利用钢‑混凝土组合结构免模板、延性好、刚度大的优势，克服装配式混凝土结构抗侧刚度小、延性差的缺陷、装配式钢结构变形大的缺陷以及已有装配式钢‑混凝土组合结构预制构件构造复杂、采用现浇剪力墙的缺陷，创新装配式钢‑混凝土组合结构体系，用于装配式超高层住宅中。本发明采用一种装配式超高层钢‑混凝土组合住宅，即由钢管混凝土组合柱、外包钢‑混凝土组合梁、钢板组合剪力墙与耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑组成，作为超高层住宅的结构体系，克服了装配式混凝土结构抗侧刚度小、延性差的缺陷以及装配式钢结构变形大的缺陷。

Description

装配式超高层钢-混凝土组合住宅
技术领域
本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种装配式超高层钢-混凝土组合住宅。
背景技术
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，是由钢管混凝土组合柱、外包钢-混凝土组合梁、钢板组合剪力墙与耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑组成。在工厂完成钢管混凝土组合柱的钢管、钢板组合剪力墙的双侧钢板的预制，外包钢-混凝土组合梁可预制骨架或整体预制，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑整体预制，由于梁、柱、墙全部免模板，大大提高了装配率和施工速度，是一种工业化程度非常高的装配式结构体系。装配式超高层钢-混凝土组合住宅可以有效减小构件截面并提高舒适度。
已有的与本发明相近的技术有：中国建筑西北设计研究院有限公司专利《一种装配式钢与混凝土组合结构》，提出了两种技术方案：一种装配式钢与混凝土组合框架；一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构。具体如下：
1.一种装配式钢与混凝土组合框架。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。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。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。
2.一种装配式钢与混凝土组合框架-剪力墙结构，包括技术1中所述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。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。
另外，例如CN205369579U提供了一种组合钢管混凝土十字屈曲约束支撑，包括十字芯板和两个槽钢混合约束构件；所述十字芯板为条状型板，其横截面呈十字形；所述槽钢混合约束构件为条状构件，其横截面呈凹字形；所述槽钢混合约束构件的侧壁为钢板、内部灌注混凝土；横截面呈凹字形的所述槽钢混合约束构件由横截面呈弓字形的弓形槽钢、混凝土和盖板组合而成；所述十字芯板相对的两个侧板分别设置于两个所述槽钢混合约束构件的凹槽之中。
CN103485435A提供了一种多段式组合巨型屈曲约束支撑，属于建筑结构抗震防灾技术领域，其特征在于，径向内外是双矩形钢管构造，外围矩形钢管是约束单元，内部矩形钢管为核心轴力单元，通过外部矩形钢套管紧贴约束内部核心轴力单元，控制核心轴力单元矩形钢的宽厚比，从而实现屈曲约束功能；轴向是采用多段组合方式，分为若干段，采用弹性段设置在中间以提高了支撑的稳定承载力，耗能段设置在两端保证了其耗能能力，分别制造后进行现场焊接拼接。
对于上述已有的类似技术，存在以下的问题：
1.对于技术方案1，框架梁的两端为纯钢梁区，中间部分为钢-混凝土组合梁，混凝土浇注在钢梁的上翼缘内侧及下翼缘内侧，这种构造过于复杂。
2.对于技术方案2，框架梁构造过于复杂；其剪力墙为预制钢筋混凝土，延性差，与钢-混凝土组合框架刚度不匹配。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的：利用钢-混凝土组合结构免模板、延性好、刚度大的优势，克服装配式混凝土结构抗侧刚度小、延性差的缺陷、装配式钢结构变形大的缺陷以及已有装配式钢-混凝土组合结构预制构件构造复杂、采用现浇剪力墙的缺陷，创新装配式钢-混凝土组合结构体系，用于装配式超高层住宅中。
本发明通过以下技术方案来实现：
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用螺栓、销轴或焊接的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱截面如图1所示，采用矩形钢管混凝土组合柱或圆形钢管混凝土组合柱；
2)外包钢-混凝土组合梁的截面如图2所示，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成，U形钢板内部浇筑混凝土；
3)钢板组合剪力墙截面如图3所示，墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过内部部件固定，优选通过T形加劲肋(图3a)、栓钉(图3b)、缀板(图3c)或对拉螺栓(图3d)固定；
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑截面如图4所示，由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。优选内核单元优选低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式优选为十字形或H形，无粘结构造层优选橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙，外包钢管混凝土优选为圆形或者方形。
前述实施例方案中，在工厂完成钢管混凝土组合柱的钢管、钢板组合剪力墙的双侧钢板的预制，外包钢-混凝土组合梁可预制骨架或整体预制，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑整体预制，运输至施工现场后，吊装就位后现场浇灌混凝土，施工非常方便。
本发明采用一种装配式超高层钢-混凝土组合住宅，即由钢管混凝土组合柱、外包钢-混凝土组合梁、钢板组合剪力墙与耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑组成，作为超高层住宅的结构体系，克服了装配式混凝土结构抗侧刚度小、延性差的缺陷以及装配式钢结构变形大的缺陷。
该发明的优点是：
1.相比已有类似技术，可以增加结构抗侧刚度，提高住宅舒适度。
2.相比已有类似技术，能够减小构件截面，增加建筑使用面积。
3.相比已有类似技术，能够实现现场快速同层免模板浇筑混凝土。
附图说明
图1钢管混凝土组合柱，其中矩形钢管混凝土组合柱(图1a)、圆形钢管混凝土组合柱(图1b)。
图2外包钢-混凝土组合梁。
图3钢板组合剪力墙，其中T形加劲肋(图3a)、栓钉(图3b)、缀板(图3c)或对拉螺栓(图3d)。
图4耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑，其中一字形的内核单元4a)和十字形的内核单元4b)，圆形钢管混凝土4c)和方形钢管混凝土4d)，内核单元4a)和圆形钢管混凝土4c)组成圆形耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑4e)，内核单元4b)和方形钢管混凝土4d)组成方形耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑4f)。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用螺栓的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱截面如图1所示，采用矩形钢管混凝土组合柱(图1a)；
2)外包钢-混凝土组合梁的截面如图2所示，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成，U形钢板内部浇筑混凝土；
3)钢板组合剪力墙截面如图3所示，墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过T形加劲肋(图3a)固定。
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑截面如图4所示，由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。
优选内核单元优选低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式优选为十字形或H形，无粘结构造层优选橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙，外包钢管混凝土优选为圆形或者方形。
实施例2
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用销轴的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱截面如图1所示，采用矩形钢管混凝土组合柱(图1a)；
2)外包钢-混凝土组合梁的截面如图2所示，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成，U形钢板内部浇筑混凝土；
3)钢板组合剪力墙截面如图3所示，墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过栓钉(图3b)固定。
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑截面如图4所示，由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。
优选内核单元优选低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式优选为十字形或H形，无粘结构造层优选橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙，外包钢管混凝土优选为圆形或者方形。
实施例3
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用焊接的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱截面如图1所示，采用矩形钢管混凝土组合柱(图1a)；
2)外包钢-混凝土组合梁的截面如图2所示，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成，U形钢板内部浇筑混凝土；
3)钢板组合剪力墙截面如图3所示，墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过缀板(图3c)固定。
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑截面如图4所示，由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。
优选内核单元优选低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式优选为十字形或H形，无粘结构造层优选橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙，外包钢管混凝土优选为圆形或者方形。
实施例4
装配式超高层钢-混凝土组合住宅，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用螺栓的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱截面如图1所示，采用矩形钢管混凝土组合柱(图1a)；
2)外包钢-混凝土组合梁的截面如图2所示，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成，U形钢板内部浇筑混凝土；
3)钢板组合剪力墙截面如图3所示，墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过对拉螺栓(图3d)固定。
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑截面如图4所示，由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。
优选内核单元优选低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式优选为十字形或H形，无粘结构造层优选橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙，外包钢管混凝土优选为圆形或者方形。
前述实施例方案中，在工厂完成钢管混凝土组合柱的钢管、钢板组合剪力墙的双侧钢板的预制，外包钢-混凝土组合梁可预制骨架或整体预制，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑整体预制，运输至施工现场后，吊装就位后现场浇灌混凝土，施工非常方便。
上述实施例1～4为本发明的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，包括：
钢管混凝土组合柱与外包钢-混凝土组合梁组成框架，钢板组合剪力墙布置于框架之间的核心筒区域，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑充当抗侧力构件和耗能作用，耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑斜向布置于梁柱组成的框架中，与梁柱节点板采用螺栓、销轴或焊接的方式连接，其中：
1)钢管混凝土组合柱采用矩形钢管混凝土组合柱或圆形钢管混凝土组合柱；
2)外包钢-混凝土组合梁由外包U形钢板和内部混凝土组成；
3)钢板组合剪力墙墙端部为矩形钢管混凝土，墙中部的双层钢板作为墙两侧外皮，内部浇筑混凝土，双层钢板可以通过内部部件固定。
4)耗能型钢管混凝土组合屈曲约束支撑由内核单元、无粘结构造层和外包钢管混凝土组成。
2.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，U形钢板为薄钢板直接冷弯或用冷弯薄壁型钢焊接而成。
3.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，内部部件为T形加劲肋、栓钉、缀板或对拉螺栓。
4.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，内核单元为低屈服点钢材或普通低碳钢，截面形式为一字型、H形或十字形。
5.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，无粘结构造层为橡胶、聚乙烯、硅胶或乳胶，无粘结构造层和内核单元间留一定的间隙。
6.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，外包钢管混凝土优选为圆形。
7.根据权利要求1所述的装配式超高层钢-混凝土组合住宅，其特征在于，外包钢管混凝土优选为方形。
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