CN115749129A

CN115749129A - 预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件

Info

Publication number: CN115749129A
Application number: CN202211170580.XA
Authority: CN
Inventors: 楼国彪; 李依繁; 贾桂林; 王嘉伟; 陈丕旭; 曾豪
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2022-09-23
Filing date: 2022-09-23
Publication date: 2023-03-07

Abstract

一种预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括格构式钢骨、混凝土，其中，所述格构式钢骨由纵向受力钢骨和连接纵向钢骨的横向缀材组成，所述由浇筑混凝土由核心区混凝土和混凝土保护层组成。预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱构件兼具钢结构的良好受力性能及混凝土结构良好的耐久性与耐火性。预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件在工厂预制生产，更易保证工程质量。预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件间的连接及与其它结构构件间的连接可通过外露的钢骨进行，其连接方便，受力可靠，易于装配。

Description

预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件

技术领域

本发明属于预制建筑结构技术领域，涉及一种预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱构件，可广泛应用于装配式建筑结构中。

技术背景

随着人类生产生活水平的提高，传统的现浇式建筑结构已不足以满足人们对绿色建筑的发展需求。装配式建筑作为一种工业化程度高、施工速率快、绿色环保的建筑结构形式，在近年来得到了大力的推广，具有广阔的发展前景。

目前，应用最广的装配式建筑结构形式主要有预制混凝土结构、钢结构和预制劲性混凝土结构。预制混凝土结构和传统的预制劲性混凝土结构存在着节点连接复杂，现场拼装不便、混凝土浇筑不便等问题。而钢结构虽是一种天然的装配式建筑结构形式，但其耐火、耐腐蚀性能差，需采取一定的防护措施，且钢结构与围护结构的匹配性差，易引起接缝漏水等现象。这些问题在一定程度上制约了装配式建筑的发展，成为了建筑工业化革命道路上的重大挑战。

最接近现有技术：CN112538921A，基于承重和抗侧分离的总体设计理念，提供一种十字形矩形钢管-波折钢板组合墙，综合利用形成的矩形钢管混凝土柱承载性能高、制作安装方便及波折钢板平面外刚度大、局部屈曲承载性能好等优势，通过合理组合，解决现有装配式钢-混凝土组合结构十字形剪力墙-钢梁节点构造复杂、竖向构件现场连接难、用钢量大、制作安装难、总体造价高等问题。通过在组合墙端部设置矩形钢管混凝土柱，有效提高组合墙共同工作性能，改善墙体抗震性能，并简化与钢梁连接构造，应用高强钢和高强混凝土，还可进一步提高组合墙的竖向承载能力。

类似的还有以下构件(见图3)：

CN112538919A T形矩形钢管-波折钢板组合墙的设计及施工方法

CN112538920A L形矩形钢管-波折钢板组合墙及实施方法

CN214195090U一字形组合墙结构

发明内容

为克服上述现有装配式建筑结构在节点连接、防火防腐等方面存在的难题，发明了一种受力可靠、施工方便、易于装配的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件。作为一种钢与混凝土组合构件，格构式钢骨的使用可以使构件具有良好的承载力、变形能力，而混凝土的使用提高了钢骨的稳定性及耐火、耐腐蚀性。同时，构件间可通过外露钢骨进行连接，具有连接简便、易于拼装等优点。

本发明技术方案：

一种预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括格构式钢骨、混凝土，其中，所述格构式钢骨由纵向受力钢骨和连接纵向钢骨的横向缀材组成，所述由浇筑混凝土由核心区混凝土和混凝土保护层组成。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：其截面形式包括但不仅限于矩形、L形、T形、十字形等。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：组成格构式钢骨架的纵向受力钢骨可选用包括但不限于角钢、槽钢、T型钢等，且所述纵向受力钢骨包括一排或两排布置的情况。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括混凝土以及由纵向受力钢骨和横向缀材构成的格构式骨架；所述格构式骨架主体埋置于所述混凝土内，其端部包含一段外伸钢骨，用于后续连接。

所述纵向受力钢骨可选用角钢、槽钢等，所述横向缀材可选用缀板、缀条、箍筋等。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：组成格构式钢骨架的缀材形式包括但不限于缀板、缀条、钢筋等，所述缀材与钢骨可以是垂直相交的，也可是斜交的。缀材的连接方式包括但不仅限于焊接连接、螺栓连接、栓焊混合连接等。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：构件的端部区域应包含一段未浇筑混凝土的外露钢骨，以便于施工现场的连接、装配。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：构件在工厂中制作完成，现场吊装就位后，再进行后续的拼接连接。

其中，预制梁一般采用矩形的截面形式，预制柱可根据实际布置位置、使用条件选用不同的截面形式。

所述异形截面构件可在各肢交汇处形成暗柱。

所述预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件的端部一般含有一段外露的钢骨，用于构件间的连接。

本发明所述构件在工厂中制作完成，其制作顺序如下：

1)首先制作纵向受力钢骨和横向缀材；

2)将纵向受力钢骨及横向缀材连接为整体，形成格构式钢骨，连接可采用焊接连接、螺栓连接、栓焊混合连接等方式；

3)在格构式钢骨外侧留出混凝土保护层厚度，支模，浇筑混凝土形成预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱构件。

工厂制作时，首先通过缀材将纵向受力钢骨连接为整体，形成格构式钢骨，再浇筑混凝土形成格构式钢骨混凝土组合构件。

与传统预制混凝土构件、钢结构构件相比，本发明具有良好的承载力、变形能力、防火防腐性能，可广泛应用于装配式建筑结构中。

本发明的有益效果在于：

1、预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱构件兼具钢结构的良好受力性能及混凝土结构良好的耐久性与耐火性。

2、预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件在工厂预制生产，更易保证工程质量。

3、预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件间的连接及与其它结构构件间的连接可通过外露的钢骨进行，其连接方便，受力可靠，易于装配。

附图说明

图1实施例1中一排、两排钢骨矩形截面预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件三维示意图：其中(a)为外观示意图；(b)为格构式钢骨。

图2实施例2中L形、T形、十字形预制装配化格构式钢骨混凝土异形柱三维示意图：其中(a)为L型；(b)为T型；(c)为十字型。

图3为现有技术产品构造示意图

图中：

格构式钢骨1：纵向受力钢骨11；横向缀材12；

混凝土2：核心区混凝土21；混凝土保护层22；

端部的一段外伸钢骨3。

具体实施方式

本领域通识，按照构件宽厚比，可以将构件分别视作剪力墙或者柱；构件宽厚比小于4时，可视作柱，而宽厚比大于4时，可视作剪力墙。

现结合附图和实施例，进一步说明本发明是如何实施的。

一种预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括格构式钢骨1、混凝土2，其中，所述格构式钢骨1由纵向受力钢骨11和连接纵向钢骨的横向缀材12组成，所述由浇筑混凝土2由核心区混凝土21和混凝土保护层22组成。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：组成格构式钢骨架1的纵向受力钢骨11可选用包括但不限于角钢、槽钢、T型钢等，且所述纵向受力钢骨11包括一排或两排布置的情况。

所述的预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括混凝土2以及由纵向受力钢骨11和横向缀材12构成的格构式骨架；所述格构式骨架主体埋置于所述混凝土2内，其端部包含一段外伸钢骨3，用于后续连接。应用时，格构式钢骨可根据结构的不同要求选取不同形式的纵向受力钢骨和横向缀材。所述纵向受力钢骨可选用角钢、槽钢等，所述横向缀材可选用缀板、缀条、箍筋等。根据施工荷载、使用荷载对预制格构式钢骨混凝土构件的强度、刚度进行验算，确定其含钢率，保证构件具备良好的承载力和变形能力。同时，由于本发明技术方案中的格构式钢骨本身(相较于传统的钢筋骨架)具备刚度优势，如此更有助于结构在后续连接中承受施工荷载，减少模板、支撑的使用，且钢骨连接节点完成之后无须等待后浇浆料硬化便可进行上部结构施工，可提高施工效率。通过选择纵向受力钢骨形式及截面积、控制外伸钢骨长度等方式保证格构式钢骨强度及刚度，确保施工时连接节点能够承受施工荷载。举例而非限定，场景例如结构跨度为8m、楼层高度为3m、楼板厚度为110mm、柱截面尺寸为 500mm×500mm、主梁截面尺寸为500mm×200mm、施工阶段同时施工3层结构层、楼面施工活荷载为4.0kPa时，中柱应承受的施工荷载约为：

P＝3×[(0.5×0.5×3+2×0.5×0.2×8+0.11×8×8)×25+4×8×8]＝1472.25kN

若预制格构式钢骨混凝土矩形柱选用4根强度为Q345的等边角钢作为纵向受力钢骨，则每根角钢截面积应不小于：

选用L75×10规格的等边角钢即可保证强度；若外伸钢骨长度为200mm，则其长细比为：

相对长细比为：

稳定系数为：

此时外伸钢骨的抗压承载力为：

N＝4×0.923×1412.6×345/1.111＝1620kN>P

可知外伸钢骨的刚度足以防止施工阶段发生失稳。

所述异形截面构件可在各肢交汇处形成暗柱。

本发明所述构件在工厂中制作完成，其制作顺序如下：

1)首先制作纵向受力钢骨和横向缀材；

实施例1

图1为矩形截面预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件的实施方法。

首先格构式钢骨搭建步骤，将纵向受力钢骨11(以角钢为例)通过一定间距的横向缀材12连接为整体，形成格构式钢骨，如图1中的(b)示意图。

浇筑步骤，浇筑混凝土2，形成核心区混凝土21和混凝土保护层22，从而矩形截面预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件。如图1中的(a) 示意图，其中，构件端部区域不进行混凝土的浇筑，留有一段外露钢骨3用于构件间的连接。

实施例2

图2为异形截面预制装配化格构式钢骨混凝土柱构件的实施方法。

首先在柱的各肢端部及各肢交汇处布置纵向受力钢骨11(以角钢为例)，若柱肢较长，可在柱肢中部放置一定数量的钢骨(图中以T型钢为例)。

将上述纵向受力钢骨11通过缀材12连接为整体，连接可采用焊接连接、螺栓连接或栓焊混合连接等形式，形成异形格构式钢骨1。

浇筑混凝土2，形成核心区混凝土21和混凝土保护层22，从而矩形截面预制装配化格构式钢骨混凝土梁、柱、剪力墙构件。如图1中的(a)示意图，其中，构件端部区域不进行混凝土的浇筑，留有一段外露钢骨3用于构件间的连接。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种预制装配化格构式钢骨混凝土组合梁、柱、剪力墙构件，其特征在于：包括格构式钢骨(1)、混凝土(2)，其中，所述格构式钢骨(1)由纵向受力钢骨(11)和连接纵向钢骨的横向缀材(12)组成，所述由浇筑混凝土(2)由核心区混凝土(21)和混凝土保护层(22)组成。

2.如权利要求1所述的构件，其特征在于：其截面形式包括但不仅限于矩形、L形、T形、十字形。

3.如权利要求1所述的构件，其特征在于：所述纵向受力钢骨(11)选用包括但不限于角钢、槽钢、T型钢，

且所述纵向受力钢骨(11)包括一排或两排布置的情况。

4.如权利要求1所述的构件，其特征在于：包括混凝土(2)以及由纵向受力钢骨(11)和横向缀材(12)构成的格构式骨架；所述格构式骨架主体埋置于所述混凝土内，其端部包含一段外伸钢骨(3)，用于后续连接。

5.如权利要求1所述的构件，其特征在于：所述的构件组成格构式钢骨架的缀材形式包括但不限于缀板、缀条、钢筋，所述缀材与钢骨是垂直相交的，或是斜交的；

缀材的连接方式包括但不仅限于焊接连接、螺栓连接、栓焊混合连接；

其中，预制梁采用矩形的截面形式，预制柱根据实际布置位置、使用条件选用不同的截面形式。