CN117386013B - 装配式外包混凝土型钢异形柱-t形拼接组合蜂窝梁结构 - Google Patents

装配式外包混凝土型钢异形柱-t形拼接组合蜂窝梁结构 Download PDF

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Abstract

一种装配式外包混凝土型钢异形柱‑T形拼接组合蜂窝梁结构，包括：装配式外包混凝土型钢异形柱模块，顶端设置屋面板模块，并在柱梁柱节点处腹板间设置横隔板，在翼缘外侧设置剪切板，型钢异形柱包括地下室底层柱和上层柱，地下室底层柱一端设端板，上层柱腹板间通过槽钢件锁固，翼缘间通过坡口焊接连接；T形拼接组合蜂窝梁模块，包括第一T型钢梁和第二T型钢梁，腹板间设置孔洞；叠合楼板模块，具有底部预制层、钢筋网及现浇混凝土；基础梁柱模块，具有筏板基础、设在地下室底层柱底端的端板，且与外墙同步浇筑。本发明将构件和节点模块化和标准化，能够实现工厂工业化生产、现场迅速安装，具有降低碳排放、提高装配效率、降低工程造价等优势。

Description

装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构。
背景技术
装配式建筑是指将建筑构件在工厂进行预制，然后在现场进行组装和安装的建筑方式，具有高效、可控、绿色、低碳、可回收利用等优势，符合推动建筑工业化和可持续发展的目标，是目前建筑行业一个重要的发展方向。
但是，传统装配式钢结构中梁柱构件存在稳定问题，通常需要合理的结构设计和严格的计算来提高结构的稳定性。同时，钢结构防火和防腐问题突出，需要花大量的造价用于钢材表面喷涂防火防腐涂料以及定期检查和维护，来保持钢结构建筑的耐久性。
另一方面，传统框架结构柱存在柱楞凸出的问题，不仅影响美观，更会减小室内空间，妨碍家具布置和装饰装修，尽管可以通过装饰材料和装饰手法来遮挡或修饰柱楞的凸出部分，但是仍然不能从根本上解决问题。与此同时，传统框架体系中，管线布置往往占据较大的净空高度。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构。
发明内容
本发明之目的是针对现有技术中，传统装配式钢结构中梁柱构件存在稳定问题，且钢结构防火和防腐问题突出，同时传统框架结构柱存在柱楞凸出的问题，影响美观，减小室内空间，妨碍家具布置和装饰装修，管线布置又往往占据较大的净空高度等缺陷提供一种装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构。
为实现本发明之目的，本发明提供一种装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，包括：
装配式外包混凝土型钢异形柱模块，具有分别构成结构体系角柱、边柱和中柱的L形外包混凝土型钢异形柱、T形外包混凝土型钢异形柱和十字形外包混凝土型钢异形柱，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块顶端设置屋面板模块，并在各型钢异形柱梁柱节点处的腹板间呈面向间隔设置横隔板，在所述横隔板的相邻型钢异形柱翼缘外侧设置剪切板，所述型钢异形柱进一步包括地下室底层柱和与地下室底层柱焊接的上层柱，所述型钢异形柱紧邻翼缘的外侧设置通过箍筋固定的纵筋，以及包裹所述箍筋和纵筋的混凝土，所述地下室底层柱异于上层柱的一端设置端板，所述上层柱腹板之间通过柱端腹板一侧设置的槽钢件采用螺栓锁固，所述上层柱翼缘之间通过坡口焊接连接，所述柱端腹板相对槽钢件的另一侧设置加劲板；
T形拼接组合蜂窝梁模块，包括呈面向通过螺栓组合形成工字钢形的第一T型钢梁和第二T型钢梁，所述第一T型钢梁为梁跨长度的，所述第一T型钢梁与所述第二T型钢梁的腹板之间设置孔洞，所述第二T型钢梁紧邻翼缘的外侧设置的纵筋、用于固定纵筋的箍筋，以及包裹纵筋和箍筋的预制混凝土；
叠合楼板模块，具有设置在T形拼接组合蜂窝梁模块之预制混凝土上的底部预制层、设置在底部预制层上的钢筋网，以及以底部预制层为底模并包裹所述钢筋网的现浇混凝土；
基础梁柱模块，具有预埋地脚锚栓的筏板基础、设置在地下室底层柱底端并通过螺栓与筏板基础固定的端板，且所述基础梁柱模块与纵筋延伸至地下室底层柱腹板处的地下室外墙同步浇筑。
可选地，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块的型钢异形柱之间的拼接节点均位于柱反弯点位置。
可选地，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块可跨层，且角柱、边柱和中柱错层拼接，拼接节点采用栓焊混合连接方式。
可选地，柱柱连接节点和梁柱连接节点拼接完成后，在节点区域支模并填补与构件等强的混凝土，以形成整体。
可选地，所述T形拼接组合蜂窝梁模块的箍筋为U形筋，箍筋的弯钩延伸至第二T型钢梁的腹板处，且不与腹板焊接。
可选地，所述横隔板设置在梁柱节点的腹板处，并与T形拼接组合蜂窝梁模块的第一T型钢梁和第二T型钢梁之翼缘对应。
可选地，所述混凝土中掺钢纤维或者玻璃纤维。
可选地，地下室底层柱截面为方形，型钢柱底焊有矩形端板，端板开有用于连接地脚锚栓的螺栓孔。
可选地，对于角柱和边柱，地脚锚栓为两个，分别位于型钢两侧，对于中间柱，地脚锚栓为四个，分别位于十字形钢柱四个角位置。
综上所述，本发明所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构将构件和节点模块化和标准化，能够实现工厂工业化生产、现场迅速安装，具有降低碳排放、提高装配效率、降低工程造价等优势。
附图说明
图1所示为本发明装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构立体结构图；
图2（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱结构示意图；
图2（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱结构示意图；
图2（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱结构示意图；
图3（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图；
图3（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图；
图3（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图；
图4所示为T形拼接组合蜂窝梁模块分解结构示意图；
图5所示为T形拼接组合蜂窝梁模块立体图；
图6所示为叠合楼板模块的底部预制层结构示意图；
图7所示为叠合楼板模块的立体图；
图8（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图；
图8（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图；
图8（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图；
图9所示为地下室底层柱与筏板基础、地下室外墙连接结构示意图；
图10所示为T形拼接组合蜂窝梁模块与装配式外包混凝土型钢异形柱连接示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1～图10，图1所示为本发明装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构立体结构图。图2（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱结构示意图。图2（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱结构示意图。图2（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱结构示意图。图3（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图。图3（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图。图3（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱连接结构示意图。图4所示为T形拼接组合蜂窝梁模块分解结构示意图。图5所示为T形拼接组合蜂窝梁模块立体图。图6所示为叠合楼板模块的底部预制层结构示意图。图7所示为叠合楼板模块的立体图。图8（a）所示为L形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图。图8（b）所示为T形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图。图8（c）所示为十字形外包混凝土型钢异形柱的地下室底层柱结构示意图。图9所示为地下室底层柱与筏板基础、地下室外墙连接结构示意图。图10所示为T形拼接组合蜂窝梁模块与装配式外包混凝土型钢异形柱连接示意图。所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，包括：
装配式外包混凝土型钢异形柱模块1，具有分别构成结构体系角柱、边柱和中柱的L形外包混凝土型钢异形柱11、T形外包混凝土型钢异形柱12和十字形外包混凝土型钢异形柱13，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块1顶端设置屋面板模块6，并在各型钢异形柱10梁柱节点处的腹板101间呈面向间隔设置横隔板14，在所述横隔板14的相邻型钢异形柱10翼缘102外侧设置剪切板15，所述型钢异形柱10进一步包括地下室底层柱103和与地下室底层柱103焊接的上层柱104，所述型钢异形柱10紧邻翼缘102的外侧设置通过箍筋16固定的纵筋17，以及包裹所述箍筋16和纵筋17的混凝土18，所述地下室底层柱103异于上层柱104的一端设置端板105，所述上层柱104腹板101之间通过柱端腹板101一侧设置的槽钢件106采用螺栓19锁固，所述上层柱104翼缘102之间通过坡口焊接连接，所述柱端腹板101相对槽钢件106的另一侧设置加劲板107；
T形拼接组合蜂窝梁模块2，所述T形拼接组合蜂窝梁模块2包括呈面向通过螺栓19组合形成工字钢形的第一T型钢梁21和第二T型钢梁22，所述第一T型钢梁21为梁跨长度的，所述第一T型钢梁21与所述第二T型钢梁22的腹板101之间设置孔洞23，所述第二T型钢梁22紧邻翼缘102的外侧设置的纵筋17、用于固定纵筋17的箍筋16，以及包裹纵筋17和箍筋16的预制混凝土181；
叠合楼板模块3，所述叠合楼板模块3具有设置在T形拼接组合蜂窝梁模块2之预制混凝土181上的底部预制层31、设置在底部预制层31上的钢筋网32，以及以底部预制层31为底模并包裹所述钢筋网32的现浇混凝土182；
基础梁柱模块4，所述基础梁柱模块4具有预埋地脚锚栓40的筏板基础41、设置在地下室底层柱103底端并通过螺栓19与筏板基础41固定的端板105，且所述基础梁柱模块4与纵筋17延伸至地下室底层柱103腹板101处的地下室外墙5同步浇筑。
请继续参阅图3（a）～图3（c），作为本领域技术人员，容易理解地，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块1的型钢异形柱10之间的拼接节点均位于柱反弯点位置。为了提高装配式外包混凝土型钢异形柱模块1整体性能，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块1可跨层，且角柱、边柱和中柱错层拼接，拼接节点采用栓焊混合连接方式。所述柱柱连接节点和梁柱连接节点拼接完成后，在节点区域支模并填补与构件等强的混凝土，以形成整体。
请继续参阅图4、图5，并结合参阅图2，作为具体实施方式，优选地，所述T形拼接组合蜂窝梁模块2的箍筋16为U形筋，箍筋16的弯钩延伸至第二T型钢梁22的腹板101处，且不与腹板101焊接。所述横隔板14设置在梁柱节点的腹板101处，并与T形拼接组合蜂窝梁模块2的第一T型钢梁21和第二T型钢梁22之翼缘102对应。
请继续参阅图2、图8（a）～8（c），所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构的型钢异形柱10进一步包括地下室底层柱103和与地下室底层柱103焊接的上层柱104，其中上层柱104在工厂完成型钢加工，型钢异形柱10的上下翼缘102设置坡口，用于焊接连接，腹板101设置槽钢件106和加劲板107，加劲板107的下表面与槽钢件106平齐，腹板101和槽钢件106设置大小相等的螺栓孔。为便于上下柱吊装对位，所述型钢异形柱10柱顶和柱底的槽钢件106分别布置于腹板101两侧。
型钢异形柱10在每层梁连接的位置焊有剪切板15和横隔板14。型钢异形柱10与剪切板15和横隔板14焊接组装完成后，布置箍筋16和纵筋17，支模浇筑形成预制混凝土181。其中，箍筋16可以有多种形式，包括但不限于本发明创造给出的布置，同时预制混凝土181也可以掺有钢纤维或者玻璃纤维，采用纤维混凝土的构件可减少配筋或者不配筋。地下室底层柱103为型钢混凝土柱，型钢异形柱10在工厂完成加工，柱顶翼缘102和腹板101设置坡口，柱底设置端板105，端板105通过螺栓19与筏板基础41的地脚锚栓40相连，地下室底层柱103吊装完成后，先紧固地脚锚栓40，再现场绑扎钢筋，支模并浇筑混凝土，之后吊装上层柱104，并施焊连接。地下室底层柱103截面为方形，型钢异形柱10柱底焊有矩形端板105，端板105开有用于连接地脚锚栓40的螺栓孔。更具体地，对于角柱L形外包混凝土型钢异形柱11和边柱T形外包混凝土型钢异形柱12，地脚锚栓40为两个，分别位于型钢异形柱10的两侧，对于中柱十字形外包混凝土型钢异形柱13，地脚锚栓40为四个，分别位于型钢异形柱10的四个角位置。
请继续参阅图4、图5，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构的T形拼接组合蜂窝梁模块2均在工厂预制加工，其中T形拼接组合蜂窝梁模块2包括呈面向通过螺栓19组合形成工字钢形的第一T型钢梁21和第二T型钢梁22，所述第一T型钢梁21为梁跨长度的，所述第一T型钢梁21与所述第二T型钢梁22的腹板101之间设置孔洞23，所述第二T型钢梁22紧邻翼缘102的外侧设置的纵筋17，用于固定纵筋17的箍筋16，以及包裹纵筋17和箍筋16的预制混凝土181。第二T型钢梁22半包裹预制混凝土181，可作为叠合楼板模块3施工时的安装平台，承受施工荷载。箍筋16采用U形筋，箍筋16的弯钩延伸至第二T型钢梁22腹板101处，且不与腹板101焊接，便于构件加工。T形拼接组合蜂窝梁模块2的上部翼缘不连续，仅在梁负弯矩区布置第一T型钢梁21，可以节省用钢量，上部翼缘102的宽度可根据受力情况来确定。在施工时最后安装第一T型钢梁21，可以便于管线布置和叠合楼板模块3的钢筋铺设。第一T型钢梁21通过螺栓19与第二T型钢梁22腹板101连接，能够承受较大剪力，螺栓数量、规格根据受力情况而定。另外，第一T型钢梁21设置在叠合楼板模块3内，可以减小梁高和楼板高度之和，增加净空，同时还能提高梁的受力性能、耐久性和耐火性，增加梁截面的抗弯和抗扭性能。显然地，第一T型钢梁21和第二T型钢梁22的腹板101可以采用波纹板的形式来增加梁抗弯刚度，腹板101的孔洞23包括但不限于不局限于方孔、圆孔、六边形孔或者其他对称及不对称的孔，预制混凝土181可掺钢纤维或者玻璃纤维。
请继续参阅图6、图7，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构的叠合楼板模块3具有设置在T形拼接组合蜂窝梁模块2之预制混凝土181上的底部预制层31、设置在底部预制层31上的钢筋网32，以及以底部预制层31为底模并包裹所述钢筋网32的现浇混凝土182。在进行施工时，首先完成第二T型钢梁22与型钢异形柱10的栓焊连接，然后吊装底部预制层31置于T形拼接组合蜂窝梁模块2的预制混凝土181上，穿过T形拼接组合蜂窝梁模块2的孔洞23铺设钢筋网32，最后吊装第一T型钢梁21，通过螺栓19与第二T型钢梁22紧固，进一步将第一T型钢梁21的翼缘102与型钢异形柱10的腹板101焊接，并浇筑形成现浇混凝土182。
请继续参阅图3（a）～图3（c），所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构的型钢异形柱10拼接节点均位于柱反弯点位置，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块1可跨层，且角柱、边柱和中柱错层拼接，拼接节点采用栓焊混合连接方式。非限制性地列举，例如L形外包混凝土型钢异形柱11的上下钢柱腹板101位置开设相同的螺栓孔，翼缘102位置开设坡口，在下部L形外包混凝土型钢异形柱11内侧腹板101焊接槽钢件106，型钢外侧腹板101设置加劲板107，同样地，上部L形外包混凝土型钢异形柱11外侧腹板101焊接槽钢件106，型钢内侧腹板101设置加劲板107，槽钢件106的设置能够使节点上下混凝土传力均匀，加劲板107的设置则能方便混凝土的浇筑，槽钢件106开有与钢柱腹板101对应的螺栓孔并设置竖向加劲板107，连接时上下柱腹板101通过螺栓17连接，翼缘102采用坡口焊接。
作为本领域技术人员，容易理解地，T形柱拼接节点和十字形柱拼接节点与L形柱拼接节点构造类似，主要区别在于腹板101的槽钢件106的构造不同，节点采用的螺栓规格和数量根据受力计算确定，槽钢件106和加劲板107的设置不局限本发明创造所列的具体形式。
请继续参阅图10，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构的T形拼接组合蜂窝梁2与装配式外包混凝土型钢异形柱模块1的连接方式为栓焊混合连接。具体构造为型钢异形柱10翼缘102位置焊接剪切板15并设置螺栓孔，第二T型钢梁22腹板101位置对应设置大小相同的螺栓孔，第二T型钢梁22的翼缘102设置坡口，与T形拼接组合蜂窝梁2上下翼缘102对应位置的型钢异形柱10的腹板101设置加劲板107。连接时，先吊装第二T型钢梁22，对准第二T型钢梁22腹板101和型钢异形柱10上剪切板15螺栓孔位后，插入螺栓17完成初拧，然后将第二T型钢梁22的翼缘102与型钢异形柱10的腹板101焊接，最后完成螺栓17的终拧，待底部预制层31和钢筋网32以及管线铺设完成后，再吊装第一T型钢梁21，通过螺栓19与第二T型钢梁22，并将第一T型钢梁21的翼缘102与型钢异形柱10的腹板焊接，并浇筑形成现浇混凝土33，节点构造简单，施工方便。
显然地，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构将构件和节点模块化和标准化，能够实现工厂工业化生产、现场迅速安装，具有降低碳排放、提高装配效率、降低工程造价等优势。
综上所述，本发明所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构将构件和节点模块化和标准化，能够实现工厂工业化生产、现场迅速安装，具有降低碳排放、提高装配效率、降低工程造价等优势。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (9)

1.一种装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，包括：
装配式外包混凝土型钢异形柱模块，具有分别构成结构体系角柱、边柱和中柱的L形外包混凝土型钢异形柱、T形外包混凝土型钢异形柱和十字形外包混凝土型钢异形柱，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块顶端设置屋面板模块，并在各型钢异形柱梁柱节点处的腹板间呈面向间隔设置横隔板，在所述横隔板的相邻型钢异形柱翼缘外侧设置剪切板，所述型钢异形柱进一步包括地下室底层柱和与地下室底层柱焊接的上层柱，所述型钢异形柱紧邻翼缘的外侧设置通过箍筋固定的纵筋，以及包裹所述箍筋和纵筋的混凝土，所述地下室底层柱异于上层柱的一端设置端板，所述上层柱腹板之间通过柱端腹板一侧设置的槽钢件采用螺栓锁固，所述上层柱翼缘之间通过坡口焊接连接，所述柱端腹板相对槽钢件的另一侧设置加劲板；
T形拼接组合蜂窝梁模块，包括呈面向通过螺栓组合形成工字钢形的第一T型钢梁和第二T型钢梁，所述第一T型钢梁为梁跨长度的，所述第一T型钢梁与所述第二T型钢梁的腹板之间设置孔洞，所述第二T型钢梁紧邻翼缘的外侧设置的纵筋、用于固定纵筋的箍筋，以及包裹纵筋和箍筋的预制混凝土；
叠合楼板模块，具有设置在T形拼接组合蜂窝梁模块之预制混凝土上的底部预制层、设置在底部预制层上的钢筋网，以及以底部预制层为底模并包裹所述钢筋网的现浇混凝土；
基础梁柱模块，具有预埋地脚锚栓的筏板基础、设置在地下室底层柱底端并通过螺栓与筏板基础固定的端板，且所述基础梁柱模块与纵筋延伸至地下室底层柱腹板处的地下室外墙同步浇筑。
2.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块的型钢异形柱之间的拼接节点均位于柱反弯点位置。
3.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述装配式外包混凝土型钢异形柱模块可跨层，且角柱、边柱和中柱错层拼接，拼接节点采用栓焊混合连接方式。
4.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，柱柱连接节点和梁柱连接节点拼接完成后，在节点区域支模并填补与构件等强的混凝土，以形成整体。
5.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述T形拼接组合蜂窝梁模块的箍筋为U形筋，箍筋的弯钩延伸至第二T型钢梁的腹板处，且不与腹板焊接。
6.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述横隔板设置在梁柱节点的腹板处，并与T形拼接组合蜂窝梁模块的第一T型钢梁和第二T型钢梁之翼缘对应。
7.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，所述混凝土中掺钢纤维或者玻璃纤维。
8.如权利要求1所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，地下室底层柱截面为方形，所述型钢异形柱底焊有矩形端板，端板开有用于连接地脚锚栓的螺栓孔。
9.如权利要求8所述装配式外包混凝土型钢异形柱-T形拼接组合蜂窝梁结构，其特征在于，对于角柱和边柱，地脚锚栓为两个，分别位于型钢两侧，对于中间柱，地脚锚栓为四个，分别位于十字形钢柱四个角位置。
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