CN115045388B - 一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构及其施工方法 - Google Patents

一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种压型钢板约束混凝土柱‑组合扁梁框架结构及其施工方法，本发明涉及土木工程施工技术领域，具体涉及一种压型钢板约束混凝土柱‑组合扁梁框架结构及其施工方法。本发明是要解决现有技术存在的薄壁钢管混凝土易失稳，楼盖结构高度较大，连接节点整体性、稳定性较差的问题。它包括压型钢板约束混凝土柱、倒π型组合扁梁楼盖和八边形承压钢板梁‑柱节点。施工方法：一、加工压型钢板约束混凝土预制柱；二、现场布置；三、布置八边形承压钢板梁‑柱节点；四、装配倒π型组合扁梁楼盖，分别向楼盖和压型钢板约束混凝土预制柱内整体浇筑混凝土。本申请具有较好的竖向承载力、面外刚度和抗屈曲能力。节点连接区具有较好的整体性和稳定性。

Description

一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构及其施工 方法
技术领域
本发明涉及土木工程施工技术领域，具体涉及一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构及其施工方法。
背景技术
组合结构框架中常使用钢管混凝土柱为竖向承力构件，一般情况下，钢管混凝土柱构件截面尺寸要小于其他类型的柱结构。随着钢管混凝土壁厚开始向着越来越薄的趋势发展，薄壁钢管混凝土的失稳问题，已经成为了影响构件性能的主要因素。
在多层钢结构住宅楼中，使用传统楼板结构时，楼盖结构高度较大，占用较多的建筑高度，为保证建筑使用净高，往往需要增加层高，从而造成结构、施工和维护等多方面额外的造价支出。
梁柱节点是钢结构梁柱能否共同工作的的核心部分。为提高结构的变形能力，防止在强烈地震作用下倒塌，在设计中往往需要满足“强节点”“弱构件”的要求。现行的节点施工大部分在钢柱外表面采用现场施焊的方法将钢梁的上下翼缘及腹板与钢柱进行现场焊接，通过这种方式将梁柱构成一个整体，但这种梁柱节点的整体性和稳定性较差，因此在受到较大变形和荷载时，节点核心区更容易发生断裂破坏。
发明内容
本发明是为了解决现有技术存在的薄壁钢管混凝土易失稳，楼盖结构高度较大，连接节点整体性、稳定性较差的问题，而提供一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构及其施工方法。
本发明一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构包括压型钢板约束混凝土柱、倒π型组合扁梁楼盖和八边形承压钢板梁-柱节点；所述倒π型组合扁梁楼盖通过八边形承压钢板梁-柱节点设置在压型钢板约束混凝土柱的顶端。
本发明一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工方法具体按以下步骤进行：
一、将四块L型角钢依口字型等间距布置，四块纵向压型钢板搭接于两两平行的L型角钢的外缘，整体焊接，得到压型钢板约束混凝土预制柱；
二、按实际施工需要将若干根压型钢板约束混凝土预制柱布置在现场；
三、在压型钢板约束混凝土预制柱的内侧各边分别焊接C型槽钢，将八边形承压钢板通过其内部开的L型槽口穿过节点区外伸的L型角钢，使其搭接在C型槽钢上；从四边分别将倒π型钢外伸腹板横向插入，倒π型钢的下翼缘与八边形承压钢板侧边对接，使倒π型钢外伸腹板的底面与八边形承压钢板上表面贴合并焊接，再采用连接钢筋将相对的倒π型钢外伸腹板进行连接，倒π型钢外伸腹板上部的L型角钢内侧加焊C型槽钢，将开有与倒π型钢外伸腹板相匹配槽口的压型钢板焊于节点区外伸的L型角钢上，形成封闭结构；
四、将横向压型钢板搭接于倒π型钢的下翼缘上表面，并与倒π型钢的腹板进行焊接，将栓钉布置于横向压型钢板上，将钢筋网同时布置于横向压型钢板和倒π型钢上部后完成，分别向楼盖和压型钢板约束混凝土预制柱内整体浇筑混凝土，即完成压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工。
本发明的有益效果：
本发明的压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，采用压型钢板约束混凝土的柱构件，在轴向受压状态下，可提高三向应力状态下混凝土的力学性能，从而提供更高的承载力，在偏心受压状态下，提供更高的面外抗弯刚度和面外承载力，同时采用压型钢板的构造形式减少构件宽厚度比限制，在壁厚较小的情况下，可提高结构的抗屈曲能力和稳定性。
本发明采用倒π型组合扁梁整体楼盖，梁结构承载力高并且刚度较大，可达到降低结构高度，增加建筑使用净高，减少施工和围护费用的目的。
本发明所采用的节点方案，构造简单，便于施工，并且节点位置具有较高的整体性、稳定性和承载力。
附图说明
图1为压型钢板约束混凝土柱的整体构造图；
图2为压型钢板约束混凝土柱的构造分解图；
图3为倒π型组合扁梁楼盖的整体构造图；
图4为中心柱处的八边形承压板梁-柱节点的整体构造图；
图5为中心柱处的八边形承压板梁-柱节点的构造分解图；
图6为中心柱处的八边形承压板梁-柱节点的局部示意图；
图7为中心柱处的连接钢筋布置图；
图8为中心柱处的八边形承压板梁-柱节点的平面示意图；
图9为梁-柱节点中的C型槽钢布置图；
图10为边柱处的八边形承压板梁-柱节点的整体构造图；
图11为边柱处的八边形承压板梁-柱节点的构造分解图；
图12为边柱处的连接钢筋布置图；
图13为角柱处的八边形承压板梁-柱节点的整体构造图；
图14为角柱处的八边形承压板梁-柱节点的构造分解图；
图15为角柱处的连接钢筋布置图；
图16为压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构示意图。
具体实施方式
结合附图说明以下实施方式。
具体实施方式一：本实施方式一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构包括压型钢板约束混凝土柱12、倒π型组合扁梁楼盖6和八边形承压钢板梁-柱节点；所述倒π型组合扁梁楼盖6通过八边形承压钢板梁-柱节点设置在压型钢板约束混凝土柱12的顶端。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述压型钢板约束混凝土柱12由竖向压型钢板2和L型角钢1焊接后浇筑混凝土而成。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：所述压型钢板约束混凝土柱12是将开口方向向内的四个L型角钢1依口字形等间距布置，四块竖向压型钢板2搭接于两两平行的L型角钢1的外缘焊接封堵后浇筑混凝土而成。
本实施方式中压型钢板约束混凝土柱中L型角钢作为主体承力结构。
本实施方式中所述竖向压型钢板宽度不应大于两根平行的L型角钢外侧边缘的相对距离，竖向压型钢板与L型角钢之间搭接焊接宽度不应小于L型角钢一肢宽度的1/3。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是：所述压型钢板的净高为楼层高度与楼板高度之差，L型角钢1的长度与楼层高度一致。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述倒π型组合扁梁楼盖6是由带有钢筋网5和抗剪栓钉4的横向压型钢板13搭建在倒π型钢3下翼缘两侧后浇筑混凝土而成。
本实施方式中倒π型钢是由两块T型钢拼接而成的无上翼缘类箱型钢。
本实施方式中所述倒π型钢和所述横向压型钢板楼板上部需配置受拉钢筋。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：所述横向压型钢板13上均匀布置抗剪栓钉4和钢筋网5，横向压型钢板13的端部搭接于倒π型钢3的下翼缘之上，并与倒π型钢3的腹板进行焊接。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述八边形承压钢板梁-柱节点由八边形承压钢板7、C型槽钢8、连接钢筋11、倒π型钢外伸腹板10和节点区外伸柱9组成。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述节点区外伸柱9为所述压型钢板约束混凝土柱12在节点连接区外伸的部分；所述八边形承压钢板7尺寸大于压型钢板约束混凝土柱12截面尺寸，八边形承压钢板7内部开有四个L型槽口和中心圆形孔洞；所述L型角钢1可穿过L型槽口，使所述八边形承压钢板7搭置于所述压型钢板约束混凝土柱12顶部，混凝土可通过所述中心圆形孔洞进行灌注；所述压型钢板约束混凝土柱12与其外伸部分的高度之和与楼层高度一致；所述C型槽钢8布置于所述八边形承压钢板7底部和节点连接区域，焊接于所述压型钢板约束混凝土柱12内的L型角钢1内侧；所述焊接于八边形承压钢板7底部的C型槽钢8焊接位置与竖向压型钢板2平齐，焊接于节点连接区域的C型槽钢8焊接位置高于所述倒π型钢3，同时低于浇筑成形后的倒π型组合扁梁楼盖6。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是：所述倒π型钢外伸腹板10为倒π型钢3与八边形承压钢板7连接所外伸的腹板部分，倒π型钢外伸腹板10应伸入节点连接区内部；所述连接钢筋11为焊接于相对的两个倒π型钢3腹板上的对穿受拉钢筋；中心柱使用该节点时，需将所述连接钢筋11对相对的两个所述倒π型钢外伸腹板10进行两两错位对接，而边缘柱上的独立梁，需将连接钢筋11直接勾在与其成对的垂直梁的连接钢筋11之上。
本实施方式的中心柱处，需使用连接钢筋对处于节点连接区的四个方向的倒π型钢外伸腹板进行两两对接。
边缘柱处，成对的一侧倒π型钢外伸腹板使用连接钢筋进行连接，另外一个单独的倒π型钢外伸腹板采用连接钢筋弯折，勾于前者的连接钢筋之上，增强整体性。
具体实施方式十：本实施方式一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工方法具体按以下步骤进行：
一、将四块L型角钢1依口字型等间距布置，四块竖向压型钢板2搭接于两两平行的L型角钢1的外缘，整体焊接，得到压型钢板约束混凝土预制柱；
二、按实际施工需要将若干根压型钢板约束混凝土预制柱布置在现场；
三、在压型钢板约束混凝土预制柱的内侧各边分别焊接C型槽钢8，将八边形承压钢板7通过其内部开的L型槽口穿过节点区外伸的L型角钢1，使其搭接在C型槽钢8上；从四边分别将倒π型钢外伸腹板10横向插入，倒π型钢3的下翼缘与八边形承压钢板7侧边对接，使倒π型钢外伸腹板10的底面与八边形承压钢板7上表面贴合并焊接，再采用连接钢筋11将相对的倒π型钢外伸腹板10进行连接，倒π型钢3外伸腹板上部的L型角钢1内侧加焊C型槽钢8，将开有与倒π型钢外伸腹板10相匹配槽口的压型钢板焊于节点区外伸的L型角钢1上，形成封闭结构；
四、将横向压型钢板13搭接于倒π型钢3的下翼缘上表面，并与倒π型钢3的腹板进行焊接，将抗剪栓钉4布置于横向压型钢板13上，将钢筋网5同时布置于横向压型钢板13和倒π型钢3上部后完成，分别向楼盖和压型钢板约束混凝土预制柱内整体浇筑混凝土，即完成压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工。
本实施方式在节点处搭接的倒π型组合扁梁楼盖端部为防止局部漏浆应在节点处使用压型钢板堵头进行临时封堵。
本实施方式压型钢板约束混凝土柱可以通过顶部的八边形承压板上的中心圆形孔洞进行混凝土浇筑。
本实施方式中压型钢板约束混凝土柱在节点外伸的L型角钢的高度需要考虑楼层高度和连接上层柱的焊接高度。
本实施方式由于柱结构的位置不同，可分为中心柱、边柱和角柱，具体的构造和节点连接并没有区别，但节点内部的连接钢筋的布置有所区别，边柱和角柱存在同一方向没有相对的两个梁腹板的情况，因此对于连接钢筋空置的一端可采取局部弯钩锚固的形式。
本实施方式可分为搭接立柱—组装八边形承压板及C型槽钢—架立倒π型钢、钢筋、栓钉和压型钢板—连接节点—焊接节点处L型角钢上的压型钢板—浇筑节点内及压型钢板约束混凝土柱的混凝土—浇筑倒π型钢及其压型钢板上的混凝土。
本实施方式可进行多层施工。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工方法具体按以下步骤进行：
一、将四块L型角钢1依口字型等间距布置，四块竖向压型钢板2搭接于两两平行的L型角钢1的外缘，整体焊接，得到压型钢板约束混凝土预制柱；
二、按实际施工需要将若干根压型钢板约束混凝土预制柱布置在现场；
三、在压型钢板约束混凝土预制柱的内侧各边分别焊接C型槽钢8，将八边形承压钢板7通过其内部开的L型槽口穿过节点区外伸的L型角钢1，使其搭接在C型槽钢8上；从四边分别将倒π型钢外伸腹板10横向插入，倒π型钢3的下翼缘与八边形承压钢板7侧边对接，使倒π型钢外伸腹板10的底面与八边形承压钢板7上表面贴合并焊接，再采用连接钢筋11将相对的倒π型钢外伸腹板10进行连接，倒π型钢3外伸腹板上部的L型角钢1内侧加焊C型槽钢8，将开有与倒π型钢外伸腹板10相匹配槽口的压型钢板焊于节点区外伸的L型角钢1上，形成封闭结构；
四、将横向压型钢板13搭接于倒π型钢3的下翼缘上表面，并与倒π型钢3的腹板进行焊接，将抗剪栓钉4布置于横向压型钢板13上，将钢筋网5同时布置于横向压型钢板13和倒π型钢3上部后完成，分别向楼盖和压型钢板约束混凝土预制柱内整体浇筑混凝土，即完成压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工。
压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，采用压型钢板约束混凝土的柱构件，在轴向受压状态下，可提高三向应力状态下混凝土的力学性能，从而提供更高的承载力，在偏心受压状态下，提供更高的面外抗弯刚度和面外承载力，同时采用压型钢板的构造形式减少构件宽厚度比限制，在壁厚较小的情况下，可提高结构的抗屈曲能力和稳定性。

Claims (9)

1.一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构包括压型钢板约束混凝土柱(12)、倒π型组合扁梁楼盖(6)和八边形承压钢板梁-柱节点；所述倒π型组合扁梁楼盖(6)通过八边形承压钢板梁-柱节点设置在压型钢板约束混凝土柱(12)的顶端；所述八边形承压钢板梁-柱节点由八边形承压钢板(7)、C型槽钢(8)、连接钢筋(11)、倒π型钢外伸腹板(10)和节点区外伸柱(9)组成。
2.根据权利要求1所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述压型钢板约束混凝土柱(12)由竖向压型钢板(2)和L型角钢(1)焊接后浇筑混凝土而成。
3.根据权利要求2所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述压型钢板约束混凝土柱(12)是将开口方向向内的四个L型角钢(1)依口字形等间距布置，四块竖向压型钢板(2)搭接于两两平行的L型角钢(1)的外缘焊接封堵后浇筑混凝土而成。
4.根据权利要求3所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述压型钢板的净高为楼层高度与楼板高度之差，L型角钢(1)的长度与楼层高度一致。
5.根据权利要求1所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述倒π型组合扁梁楼盖(6)是由带有钢筋网(5)和抗剪栓钉(4)的横向压型钢板(13)搭建在倒π型钢(3)下翼缘两侧后浇筑混凝土而成。
6.根据权利要求5所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述横向压型钢板(13)上均匀布置抗剪栓钉(4)和钢筋网(5)，横向压型钢板(13)的端部搭接于倒π型钢(3)的下翼缘之上，并与倒π型钢(3)的腹板进行焊接。
7.根据权利要求3所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述节点区外伸柱(9)为所述压型钢板约束混凝土柱(12)在节点连接区外伸的部分；所述八边形承压钢板(7)尺寸大于压型钢板约束混凝土柱(12)截面尺寸，八边形承压钢板(7)内部开有四个L型槽口和中心圆形孔洞；所述L型角钢(1)可穿过L型槽口，使所述八边形承压钢板(7)搭置于所述压型钢板约束混凝土柱(12)顶部，混凝土可通过所述中心圆形孔洞进行灌注；所述压型钢板约束混凝土柱(12)与其外伸部分的高度之和与楼层高度一致；所述C型槽钢(8)布置于所述八边形承压钢板(7)底部和节点连接区域，焊接于所述压型钢板约束混凝土柱(12)内的L型角钢(1)内侧；所述焊接于八边形承压钢板(7)底部的C型槽钢(8)焊接位置与竖向压型钢板(2)平齐，焊接于节点连接区域的C型槽钢(8)焊接位置高于所述倒π型钢(3)，同时低于浇筑成形后的倒π型组合扁梁楼盖(6)。
8.根据权利要求1所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构，其特征在于所述倒π型钢外伸腹板(10)为倒π型钢(3)与八边形承压钢板(7)连接所外伸的腹板部分，倒π型钢外伸腹板(10)应伸入节点连接区内部；所述连接钢筋(11)为焊接于相对的两个倒π型钢(3)腹板上的对穿受拉钢筋；中心柱使用该节点时，需将所述连接钢筋(11)相对的两个所述倒π型钢外伸腹板(10)进行两两错位对接，而边缘柱上的独立梁，需将连接钢筋(11)直接勾在与其成对的垂直梁的连接钢筋(11)之上。
9.如权利要求1所述的一种压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工方法，其特征在于压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工方法具体按以下步骤进行：
一、将四块L型角钢(1)依口字型等间距布置，四块竖向压型钢板(2)搭接于两两平行的L型角钢(1)的外缘，整体焊接，得到压型钢板约束混凝土预制柱；
二、按实际施工需要将若干根压型钢板约束混凝土预制柱布置在现场；
三、在压型钢板约束混凝土预制柱的内侧各边分别焊接C型槽钢(8)，将八边形承压钢板(7)通过其内部开的L型槽口穿过节点区外伸的L型角钢(1)，使其搭接在C型槽钢(8)上；从四边分别将倒π型钢外伸腹板(10)横向插入，倒π型钢(3)的下翼缘与八边形承压钢板(7)侧边对接，使倒π型钢外伸腹板(10)的底面与八边形承压钢板(7)上表面贴合并焊接，再采用连接钢筋(11)将相对的倒π型钢外伸腹板(10)进行连接，倒π型钢(3)外伸腹板上部的L型角钢(1)内侧加焊C型槽钢(8)，将开有与倒π型钢外伸腹板(10)相匹配槽口的压型钢板焊于节点区外伸的L型角钢(1)上，形成封闭结构；
四、将横向压型钢板(13)搭接于倒π型钢(3)的下翼缘上表面，并与倒π型钢(3)的腹板进行焊接，将抗剪栓钉(4)布置于横向压型钢板(13)上，将钢筋网(5)同时布置于横向压型钢板(13)和倒π型钢(3)上部后完成，分别向楼盖和压型钢板约束混凝土预制柱内整体浇筑混凝土，即完成压型钢板约束混凝土柱-组合扁梁框架结构的施工。
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