CN109695293A - 一种装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，包括框架柱、框架梁和装配式楼板；所述框架柱上焊接有上预留牛腿和下预留牛腿；所述框架梁装配于一组上预留牛腿和下预留牛腿中，一组上预留牛腿和下预留牛腿的间距与框架梁的高度相同；连接板分别与框架柱和框架梁连接；所述装配式楼板铺设于框架梁的最上层。该结构体系中梁、柱选用格构式钢管束混凝土结构形式，充分发挥钢材与混凝土的优势，有效利用材料，减少用钢量和混凝土用量，减轻结构自重，易制作装配式构件。可实现建筑结构的大开间，能够随建筑功能分隔布置空间，利于建筑功能使用，可提供充足的门窗开孔，便于室内水暖电管道的铺设和房屋门窗的布设。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，具体是一种装配式钢管束混凝土壁式框架 结构体系。
背景技术
钢管束组合结构较好的发挥钢材轻质高强、混凝土刚度大的优点，避免了 钢构件稳定性差、混凝土脆性及刚度退化快的缺点。钢管束组合结构可采用工 业化生产线生产，全程可由机器人操作，是一种理想的装配式建筑结构形式。 采用钢管束组合结构可有效减轻结构自重，提高结构抗震性能。钢管束组合结 构的工业化程度高，安装施工速度快。相较于钢筋混凝土结构，采用钢管束混 凝土组合结构耗用面积小，得房率高。但现有的钢管束混凝土组合结构主要应 用于剪力墙结构体系，这种结构还存在很多局限性。如：1、墙体上开洞不方便。 钢管束组合剪力墙上的开洞节点设计和加工制作复杂，且开洞必然会削弱墙体 性能。2、门窗布置受限。门窗洞口布置需避开墙肢较长的剪力墙，门窗布置位 置的自由性受限。3、钢管束组合剪力墙墙肢布置会造成浪费，有时为了提高结 构的整体刚度的同时也增加了结构自重和建造成本。因此采用单纯钢管束组合 剪力墙结构的优势不明显，不利于钢管束混凝土组合结构在多层建筑中及低地 震烈度区域的推广应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种装配式钢管 束混凝土壁式框架结构体系。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种装配式钢管束混凝土壁 式框架结构体系，其特征在于该结构体系包括框架柱、框架梁和装配式楼板； 所述框架柱上焊接有上预留牛腿和下预留牛腿；所述框架梁装配于一组上预留 牛腿和下预留牛腿中，一组上预留牛腿和下预留牛腿的间距与框架梁的高度相 同；连接板分别与框架柱和框架梁连接；所述装配式楼板铺设于框架梁的最上 层。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
1、该结构体系可实现建筑结构的大开间，能够随建筑功能分隔布置空间， 利于建筑功能使用，可提供充足的门窗开孔，便于室内水暖电管道的铺设和房 屋门窗的布设。
2、该结构体系中梁、柱选用格构式钢管束混凝土结构形式，梁柱同宽便于 梁柱节点的装配式连接，同时结构充分发挥钢材与混凝土的优势，有效利用材 料，减少用钢量和混凝土用量，减轻结构自重，易制作装配式构件，提高结构 抗震性能。
3、装配式楼板采用预制钢筋混凝土楼板、钢筋桁架楼承板或装配式钢筋桁 架楼承板，可大幅缩短工期、节约资源，且施工简单，废料少，对环境污染少。 楼板可实现大空间，具有良好的隔声性能，同时提高工程质量，改善楼板的使 用性能。
4、减少现场焊接工作量，结构构件工业化程度高，可实现全装配式施工。 全部构件可以工业化制作，构件加工制作灵活，互换性强。现场装配化施工， 可加快施工进度，易保证工程质量。
5、内外墙体可采用低耗能整体式模块墙或复合条板墙，强度高，隔音效果 好，外表面平整，便于装修，防火性能优良，现场施工便捷，废弃物少，是绿 色环保建材。
6、建筑形式灵活，可根据实际工程需求，灵活调整框架柱的间距；建筑效 果好，柱可隐藏于墙体内部，室内不露柱子凸角，在房间内的角点也不易露柱 角，增大了房间的空间利用率，又提高了建筑室内空间美感。
7、促进钢管束混凝土组合结构在多高层建筑中及地震烈度区域的推广应 用。
附图说明
图1是本发明一种实施例的整体结构连接示意图。
图2是本发明一种实施例的T型框架柱的横向断面示意图。
图3是本发明一种实施例的一字型框架梁的横向断面示意图。
图4是本发明一种实施例的结构体系应用于建筑中的建筑平面图。
图5是本发明一种实施例的结构体系应用于建筑中的建筑立面图。
(图中：1、框架柱；2、框架梁；3、装配式楼板；4、上预留牛腿；5、连 接板；6、下预留牛腿；7、空心格构式钢管束；8、混凝土；9、中间钢板；10、 上钢板；11、抗剪栓钉)
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明， 不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系(简称结构体 系)，其特征在于该结构体系包括框架柱1、框架梁2和装配式楼板3；所述框 架柱1上焊接有上预留牛腿4和下预留牛腿6；所述框架梁2装配于一组上预留 牛腿4和下预留牛腿6中，一组上预留牛腿4和下预留牛腿6的间距与框架梁2 的高度相同；连接板5通过螺栓分别与框架柱1和框架梁2连接；所述装配式 楼板3铺设于框架梁2的最上层。
所述框架柱1、框架梁2、装配式楼板3、上预留牛腿4、下预留牛腿6和 连接板5上均预留安装孔或预埋锚固件，用于装配式连接。
所述框架柱1采用格构式钢管束混凝土组合柱；所述格构式钢管束混凝土 组合柱由空心格构式钢管束7和浇筑于空心格构式钢管束7内部的混凝土8构 成；所述空心格构式钢管束7由钢构件焊接而成，形成一字型、T型、十字型、 L型、Z型、C(U)型或工字(H)型异形柱结构；空心格构式钢管束7内的中 间钢板9设置有贯穿的通孔，便于后期混凝土浇筑和充分振捣，以保证空心格 构式钢管束与内部混凝土形成整体；
所述框架梁2采用格构式钢管束混凝土组合梁或格构式钢管束预应力混凝 土组合梁；所述格构式钢管束混凝土组合梁由空心格构式钢管束7和浇筑于空 心格构式钢管束7内部的混凝土8组成；所述空心格构式钢管束7由2-4榀钢构 件焊接而成，形成一字型结构；空心格构式钢管束7的上端和两侧均预留安装 孔或预埋锚固件；空心格构式钢管束7内的中间钢板9设置有贯穿的通孔，便 于后期混凝土浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束与内部混凝土形成整 体；
所述格构式钢管束预应力混凝土组合梁由空心格构式钢管束7和浇筑于空 心格构式钢管束7内部的混凝土8组成；所述空心格构式钢管束7由2-4榀钢构 件焊接而成，形成一字型结构；空心格构式钢管束7的两侧均预留安装孔或预 埋锚固件；空心格构式钢管束7内的中间钢板9设置有贯穿的通孔，便于后期 混凝土浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束与内部混凝土形成整体；最 下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉11，最上层钢构件的上钢板10开口并预留安装孔 或预埋锚固件；最下层一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待 混凝土8浇筑凝结后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
所述装配式楼板3采用预制钢筋混凝土楼板、钢筋桁架楼承板或装配式钢 筋桁架楼承板；所述装配式楼板3为预制钢筋混凝土楼板或装配式钢筋桁架楼 承板时，其两端各有上下两个槽口用于卯接于框架梁2上；所述装配式楼板3 为钢筋桁架楼承板时，装配式楼板3的混凝土和框架梁2的混凝土可以现场同 时浇筑。
所述空心格构式钢管束7为矩形钢、C(U)型钢或工字(H)型钢焊接而 成的空心结构；钢构件采用普通钢材、轻钢钢材或高强钢材。
所述混凝土8为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
由图4的实施例可以看出，该框架平面体系中框架柱1包含横截面有一字 型、T型、十字型、L型、Z型和C(U)型异形柱结构。
由图5的实施例可以看出，该体系中洞口尺寸较大，框架柱1宽度较小， 小于一般墙体，框架梁2的线刚度较大，根据该结构受力性能称之为壁式框架 结构。
本发明装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系的施工方法是：
施工方法一：将连接有上预留牛腿4和下预留牛腿6的规定形状的预制框 架柱1与预制框架梁2连接；再将连接板5通过螺栓连接框架柱1和框架梁2； 最后将装配式楼板3铺设于框架梁2的最上层。施工方法一的装配式楼板3采 用预制钢筋混凝土楼板或钢筋桁架楼承板。
施工方法二：将连接有上预留牛腿4和下预留牛腿6的规定形状未完成混 凝土8浇筑的框架柱1空心格构式钢管束7与未完成混凝土8浇筑的框架梁2 空心格构式钢管束7连接；再将连接板5通过螺栓连接框架柱1和框架梁2；最 后将装配式楼板3铺设于框架梁2的最上层；装配完成后，楼板混凝土、框架 梁内混凝土和框架柱内混凝土现场可同时浇筑；另可在上预留牛腿4和下预留 牛腿6间的框架柱1钢板处开洞并预埋连接件，使梁柱连接处的混凝土成为一 体。施工方法二的装配式楼板3采用装配式钢筋桁架楼承板。
框架柱1可在高度方向上分成若干节。对于施工方法一，上节框架柱1和 下节框架柱1的上下端分别设置凹型连接件和凸型连接件，通过凹型连接件和 凸型连接件的匹配接插实现连接，并将空心格构式钢管束7端面所焊接的端板 用螺栓相互连接。对于施工方法二，上节框架柱1和下节框架柱1预埋连接件， 将空心格构式钢管束7端面所焊接的端板用螺栓相互连接，然后现场浇筑混凝 土形成上下一体。
所述格构式钢管束预应力混凝土组合梁的施工方法是：
步骤一、各钢构件的两侧和最上层钢构件的上钢板10均预留安装孔或预埋 锚固件，用于组合梁的装配连接；
步骤二、空心格构式钢管束7内的中间钢板9设置贯穿的通孔，便于后期 混凝土8浇筑和充分振捣，以保证空心格构式钢管束7与内部混凝土8形成整 体；
步骤三、最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉11，实现钢构件对混凝土8的粘 接，从而利用钢材的回缩力对下部混凝土施加预应力；
步骤四、当空心格构式钢管束7由2-3榀钢构件构成时，对最下层钢构件施 加预拉力并通过锚固件锚固；当空心格构式钢管束7由4榀钢构件构成时，对 最下层钢构件或焊接在一起的最下层钢构件及次最下层钢构件施加预拉力并通 过锚固件锚固；
步骤五、将各层钢构件依次焊接为空心格构式钢管束7；
步骤六、在空心格构式钢管束7内部浇筑混凝土8；
步骤七、待混凝土8凝固后释放预拉力，形成格构式钢管束预应力混凝土 组合梁。
本发明未述及之处适用于现有技术。
Claims (6)
1.一种装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于该结构体系包括框架柱、框架梁和装配式楼板；所述框架柱上焊接有上预留牛腿和下预留牛腿；所述框架梁装配于一组上预留牛腿和下预留牛腿中，一组上预留牛腿和下预留牛腿的间距与框架梁的高度相同；连接板分别与框架柱和框架梁连接；所述装配式楼板铺设于框架梁的最上层。
2.根据权利要求1所述的装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于所述框架柱采用格构式钢管束混凝土组合柱；所述格构式钢管束混凝土组合柱由空心格构式钢管束和浇筑于空心格构式钢管束内部的混凝土构成；所述空心格构式钢管束由钢构件焊接而成，形成一字型、T型、十字型、L型、Z型、C型或工字型结构；空心格构式钢管束内的中间钢板设置有贯穿的通孔。
3.根据权利要求1所述的装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于所述框架梁采用格构式钢管束混凝土组合梁或格构式钢管束预应力混凝土组合梁；
所述格构式钢管束混凝土组合梁由空心格构式钢管束和浇筑于空心格构式钢管束内部的混凝土组成；所述空心格构式钢管束由2-4榀钢构件焊接而成，形成一字型结构；空心格构式钢管束的上端和两侧均预留安装孔或预埋锚固件；空心格构式钢管束内的中间钢板设置有贯穿的通孔；
所述格构式钢管束预应力混凝土组合梁由空心格构式钢管束和浇筑于空心格构式钢管束内部的混凝土组成；所述空心格构式钢管束由2-4榀钢构件焊接而成，形成一字型结构；空心格构式钢管束的两侧均预留安装孔或预埋锚固件；空心格构式钢管束内的中间钢板设置有贯穿的通孔；最下层钢构件内侧焊接抗剪栓钉，最上层钢构件的上钢板开口并预留安装孔或预埋锚固件；最下层一榀或焊接在一起的两榀钢构件施加预拉力后锚固，待混凝土浇筑凝结后释放预拉力，形成装配式钢管束预应力混凝土组合梁。
4.根据权利要求2或3所述的装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于所述空心格构式钢管束为矩形钢、C型钢或工字型钢焊接而成的空心结构；钢构件采用普通钢材、轻钢钢材或高强钢材。
5.根据权利要求2或3所述的装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于所述混凝土为普通混凝土、高强混凝土或自密实混凝土。
6.根据权利要求1所述的装配式钢管束混凝土壁式框架结构体系，其特征在于所述装配式楼板采用预制钢筋混凝土楼板、钢筋桁架楼承板或装配式钢筋桁架楼承板。
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