CN117386014A - Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构 - Google Patents

Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构 Download PDF

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CN117386014A CN202311695920.5A CN202311695920A CN117386014A CN 117386014 A CN117386014 A CN 117386014A CN 202311695920 A CN202311695920 A CN 202311695920A CN 117386014 A CN117386014 A CN 117386014A
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Abstract

一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱‑蜂窝梁装配结构，包括：独立基础，设置预埋锚栓；外包混凝土型钢异形柱，包括L形、T形、十字形外包混凝土型钢异形柱，首层型钢异形柱通过钢板底座固定设置在独立基础上，且翼缘设置H型连接钢梁；蜂窝基础梁，与H型连接钢梁连接；蜂窝主梁，包括蜂窝钢梁和预制混凝土层；现浇混凝土楼板层，以压型钢板为支承平台，在上翼缘上部布设纵向钢筋和横向钢筋，在剩余腹板处焊接下层横向钢筋并现浇；Z字形梁柱连接节点，包括下翼缘外伸式H型悬臂梁、盖板、L形夹板，以及高强螺栓。本发明可实现钢骨均被混凝土完全包裹，并提高构件的局部稳定，实现防火、防腐、受力一体化，实现节能减碳效果。

Description

Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域，尤其涉及一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
背景技术
钢结构建筑质量轻、强度高、施工安装方便、抗震性能好、可循环利用，有利于工业化生产，符合节能低碳的设计理念，但存在防火、防腐、失稳等问题。传统型钢混凝土组合异形柱和全包裹组合梁虽然能够解决型钢的稳定、防火和防腐等问题，但所需钢筋用量大，混凝土包裹层厚，自重大，《组合结构设计规范》JGJ138-2016中规定型钢混凝土柱的型钢保护层厚度最小为200mm，型钢混凝土梁的型钢保护层厚度最小为100mm。另一方面，柱子现场连接需要同时连接型钢和钢筋，梁的大量纵筋也需穿过柱壁或与柱子焊接，连接复杂，且需要现场支模浇筑混凝土，施工难度大。
正如大家所知晓地，钢梁外露组合梁仍需防火、防腐处理，钢梁在楼板之下，总高度大，降低了建筑净空，梁端负弯矩区导致混凝土楼板易受拉开裂，钢梁下翼缘受压易出现局部屈曲失稳等问题，需配置大量受拉钢筋和栓钉等抗剪件以形成组合作用，构造复杂，同时由于型钢全跨等截面且跨中弯矩小于梁端，浪费了这种组合作用。
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Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
发明内容
本发明之第一目的是针对现有技术中，钢梁外露组合梁不仅需防火、防腐处理，而且钢梁在楼板之下，总高度大，降低了建筑净空，梁端负弯矩区导致混凝土楼板易受拉开裂，钢梁下翼缘受压易出现局部屈曲失稳等缺陷提供一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
本发明之第二目的是针对现有技术中，钢梁外露组合梁不仅需防火、防腐处理，而且钢梁在楼板之下，总高度大，降低了建筑净空，梁端负弯矩区导致混凝土楼板易受拉开裂，钢梁下翼缘受压易出现局部屈曲失稳等缺陷提供一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法。
为实现本发明之第一目的，本发明提供一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，包括：
独立基础，所述独立基础顶端设置预埋锚栓，并通过所述预埋锚栓固定与位于首层的型钢异形柱呈焊接连接的钢板底座；
外包混凝土型钢异形柱，包括设置在角部的L形外包混凝土型钢异形柱、设置在边部的T形外包混凝土型钢异形柱和设置在中部的十字形外包混凝土型钢异形柱，所述外包混凝土型钢异形柱均由异形柱型钢外包混凝土组成，异形柱型钢翼缘处纵筋紧贴翼缘，箍筋端部弯钩紧贴腹板，与所述外包混凝土型钢异形柱之位于首层的异形柱型钢呈焊接连接的钢板底座并通过预埋锚栓与独立基础连接，且在所述外包混凝土型钢异形柱翼缘的预设位置设置H型连接钢梁；
蜂窝基础梁，通过焊接与所述外包混凝土型钢异形柱翼缘设置的H型连接钢梁连接；
蜂窝主梁，包括蜂窝钢梁和包裹蜂窝钢梁下翼缘及部分腹板的预制混凝土层，所述预制混凝土层内置纵向筋和U形箍筋；
现浇混凝土楼板层，所述现浇混凝土楼板层以搭设在预制混凝土层上的压型钢板为支承平台，穿过蜂窝钢梁和预制混凝土层的预留孔洞布设管线，在蜂窝钢梁上翼缘上部布设纵向钢筋和横向钢筋，在蜂窝钢梁剩余腹板处焊接楼板下层横向钢筋，并在所述压型钢板上现浇获得现浇混凝土楼板层；
Z字形梁柱连接节点，包括下翼缘外伸式H型悬臂梁、与下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘连接的盖板、设置在下翼缘外伸式H型悬臂梁的上下翼缘之间并用于紧固蜂窝钢梁的L形夹板，以及紧固用的高强螺栓，蜂窝钢梁下翼缘与下翼缘外伸式H型悬臂梁的下翼缘搭接，蜂窝钢梁上翼缘和腹板与下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘和腹板对接，并将L形夹板和盖板与上翼缘和腹板的螺栓孔对应叠合，通过高强螺栓固定。
可选地，所述蜂窝主梁上下翼缘所对应的异形柱型钢翼缘和腹板组成的空腔位置设置隔板。
可选地，所述隔板的两侧分别设置钢筋套筒，用于连接负弯矩钢筋。
可选地，所述蜂窝钢梁的预留孔洞设置在腹板处，呈六边形、圆形、方形的至少其中之一形状。
可选地，所述预制混凝土层的预留孔洞呈圆形设置。
可选地，所述现浇混凝土楼板层为钢筋桁架叠合楼板层。
可选地，所述蜂窝主梁的蜂窝钢梁上翼缘呈中间窄两端宽。
可选地，所述下翼缘外伸式H型悬臂梁通过将H型钢梁部分上翼缘和对应的腹板切割去除而形成，所述下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘、腹板和外伸的下翼缘通过焊接方式与外包混凝土型钢异形柱成为一体。
为实现本发明之第二目的，本发明提供一种Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法，所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法，包括：
执行步骤S1：与所述外包混凝土型钢异形柱之位于首层的异形柱型钢呈焊接连接的钢板底座通过预埋锚栓与独立基础连接；
执行步骤S2：蜂窝基础梁与位于首层外包混凝土型钢异形柱的H型连接钢梁焊接连接；
执行步骤S3：通过Z字形梁柱连接节点的下翼缘外伸式H型悬臂梁、盖板、L形夹板、高强螺栓，使蜂窝主梁和外包混凝土型钢异形柱实现栓接拼装，在梁柱节点位置现浇混凝土；
执行步骤S4：在蜂窝主梁的预制混凝土层上搭设压型钢板，以压型钢板为承载平台，穿过蜂窝钢梁腹板和预制混凝土层的预留孔洞布设管线，在蜂窝钢梁上翼缘上部布设楼板纵向钢筋和横向钢筋，在蜂窝钢梁剩余腹板的位置焊接楼板下层横向钢筋，并在所述压型钢板上现浇获得现浇混凝土楼板层，进而形成所述的Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
综上所述，本发明Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构可实现钢骨均被混凝土完全包裹，并提高构件的局部稳定，实现防火、防腐、受力一体化，实现节能减碳效果。
附图说明
图1所示为本发明Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构示意图；
图2所示为本发明L形外包混凝土型钢异形柱截面图；
图3所示为本发明T形外包混凝土型钢异形柱截面图；
图4所示为本发明十字形外包混凝土型钢异形柱截面图；
图5所示为本发明蜂窝基础梁与外包混凝土型钢异形柱的连接示意图；
图6所示为本发明蜂窝主梁的蜂窝钢梁结构示意图；
图7所示为本发明蜂窝钢梁包裹预制混凝土层示意图；
图8所示为本发明预制混凝土层支承压型钢板结构示意图；
图9所示为本发明预制混凝土层支承压型钢板结构剖视图；
图10所示为本发明Z字形梁柱连接节点组装图；
图11所示为本发明Z字形梁柱连接节点爆炸图。
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9，图1所示为本发明Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构示意图。图2所示为本发明L形外包混凝土型钢异形柱截面图。图3所示为本发明T形外包混凝土型钢异形柱截面图。图4所示为本发明十字形外包混凝土型钢异形柱截面图。图5所示为本发明蜂窝基础梁与外包混凝土型钢异形柱的连接示意图。图6所示为本发明蜂窝主梁的蜂窝钢梁结构示意图。图7所示为本发明蜂窝钢梁包裹预制混凝土层示意图。图8所示为本发明预制混凝土层支承压型钢板结构示意图。图9所示为本发明预制混凝土层支承压型钢板结构剖视图。所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，包括：
独立基础1，所述独立基础1顶端设置预埋锚栓11，并通过所述预埋锚栓11固定与位于首层的型钢异形柱24呈焊接连接的钢板底座12；
外包混凝土型钢异形柱2，包括设置在角部的L形外包混凝土型钢异形柱21、设置在边部的T形外包混凝土型钢异形柱22和设置在中部的十字形外包混凝土型钢异形柱23，所述外包混凝土型钢异形柱2均由异形柱型钢24外包混凝土25组成，异形柱型钢24翼缘处纵筋26紧贴翼缘，箍筋27端部弯钩紧贴腹板，与所述外包混凝土型钢异形柱2之位于首层的异形柱型钢24呈焊接连接的钢板底座12并通过预埋锚栓11与独立基础1连接，且在所述外包混凝土型钢异形柱2翼缘的预设位置设置H型连接钢梁28；
蜂窝基础梁3，所述蜂窝基础梁3通过焊接与所述外包混凝土型钢异形柱2翼缘设置的H型连接钢梁28连接；
蜂窝主梁4，包括蜂窝钢梁41和包裹蜂窝钢梁41下翼缘及部分腹板的预制混凝土层42，所述预制混凝土层42内置纵向筋43和U形箍筋44；
现浇混凝土楼板层5，所述现浇混凝土楼板层5以搭设在预制混凝土层42上的压型钢板51为支承平台，穿过蜂窝钢梁41和预制混凝土层42的预留孔洞45布设管线，在蜂窝钢梁41上翼缘上部布设纵向钢筋52和横向钢筋53，在蜂窝钢梁41剩余腹板处焊接楼板下层横向钢筋54，并在所述压型钢板51上现浇获得现浇混凝土楼板层5；
Z字形梁柱连接节点6，包括下翼缘外伸式H型悬臂梁61、与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的上翼缘连接的盖板62、设置在下翼缘外伸式H型悬臂梁61的上下翼缘之间并用于紧固蜂窝钢梁41的L形夹板63，以及紧固用的高强螺栓64，蜂窝主梁4的蜂窝钢梁41下翼缘与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的下翼缘搭接，蜂窝主梁4的蜂窝钢梁41上翼缘和腹板与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的上翼缘和腹板对接，并将L形夹板63和盖板62与上翼缘和腹板的螺栓孔46对应叠合，通过高强螺栓64固定。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式对所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构及装配方法进行阐述。在具体实施方式中，所述功能部件的形状、规格尺寸、连接方式等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请参阅图10、图11，并结合参阅图1～图9，图10所示为本发明Z字形梁柱连接节点组装图。图11所示为本发明Z字形梁柱连接节点爆炸图。在本发明中，为了加强外包混凝土型钢异形柱2的稳定性，所述蜂窝主梁4上下翼缘所对应的异形柱型钢24翼缘和腹板组成的空腔位置设置隔板28。所述隔板28的两侧分别设置钢筋套筒29，用于连接负弯矩钢筋65。所述蜂窝钢梁41的预留孔洞设置在腹板处，呈六边形、圆形、方形的至少其中之一形状。所述预制混凝土层42的预留孔洞呈圆形设置。所述现浇混凝土楼板层5也可以为钢筋桁架叠合楼板层。
作为具体实施方式，所述蜂窝主梁4的蜂窝钢梁41上翼缘呈中间窄两端宽，一方面可承担蜂窝主梁4的梁端负弯矩，另一方面便于在预制混凝土层42上搭设压型钢板。所述下翼缘外伸式H型悬臂梁61是通过将H型钢梁部分上翼缘和对应的腹板切割去除而形成，所述下翼缘外伸式H型悬臂梁61的上翼缘、腹板和外伸的下翼缘通过焊接方式与外包混凝土型钢异形柱2成为一体。在蜂窝主梁4与外包混凝土型钢异形柱2连接时，首先将蜂窝主梁4的蜂窝钢梁41下翼缘与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的下翼缘搭接，将螺栓孔46对应叠合，通过高强螺栓64固定；然后将蜂窝主梁4的蜂窝钢梁41上翼缘和腹板与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的上翼缘和腹板对接，并将L形夹板63和盖板62与上翼缘和腹板的螺栓孔46对应叠合，通过高强螺栓64固定。
本发明所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法，包括：
执行步骤S1：与所述外包混凝土型钢异形柱2之位于首层的异形柱型钢24呈焊接连接的钢板底座12通过预埋锚栓11与独立基础1连接；
执行步骤S2：蜂窝基础梁3与位于首层外包混凝土型钢异形柱2的H型连接钢梁28焊接连接；
执行步骤S3：通过Z字形梁柱连接节点6的下翼缘外伸式H型悬臂梁61、盖板62、L形夹板63、高强螺栓64，使蜂窝主梁4和外包混凝土型钢异形柱2实现栓接拼装，在梁柱节点位置现浇混凝土；
执行步骤S4：在蜂窝主梁4的预制混凝土层42上搭设压型钢板51，以压型钢板51为承载平台，穿过蜂窝钢梁41腹板和预制混凝土层42的预留孔洞布设管线，在蜂窝钢梁41上翼缘上部布设楼板纵向钢筋52和横向钢筋53，在蜂窝钢梁41剩余腹板的位置焊接楼板下层横向钢筋54，并在所述压型钢板51上现浇获得现浇混凝土楼板层5，进而形成所述的Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
明显地，本发明所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，可一体化解决钢结构的防火、防腐、稳定和连接等问题，显著性进步体现在：
（1）所述外包混凝土型钢异形柱2配筋较少，混凝土包裹层较薄，避免柱角突出墙面，箍筋可不穿过腹板或与腹板焊接；
（2）所述蜂窝钢梁41在保证受力的前提下，通过腹板切割和混凝土预留形成孔洞，用于穿越管线，节省钢材，减轻自重；
（3）蜂窝钢梁41上翼缘不设置栓钉等抗剪连接件，楼板下移，浇筑时无需支模，增加建筑内部净高和使用空间，达到室内规整美观的效果；
（4）Z字形梁柱连接节点6的L形夹板63可同时作为蜂窝钢梁41腹板夹板和上翼缘下侧夹板，本身具有良好的抗弯能力，可提高节点的抗弯刚度，同时可利用螺栓的滑移和螺杆与孔壁的挤压来消耗地震能量，起到塑性铰的效果，提高节点的延性，实现梁端焊缝不致断裂的目标；
（5）蜂窝钢梁41下翼缘与下翼缘外伸式H型悬臂梁61的下翼缘搭接，彼此腹板和上翼缘对接，与L形夹板63和盖板62的螺栓孔46对应叠合后即可通过高强螺栓64实现栓接固定，可使装配速度和质量均得到提高，整个结构体系符合绿色低碳的可持续发展理念，可适应装配式结构的发展。
综上所述，本发明Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构可实现钢骨均被混凝土完全包裹，并提高构件的局部稳定，实现防火、防腐、受力一体化，实现节能减碳效果。
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Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，包括：
独立基础，所述独立基础顶端设置预埋锚栓，并通过所述预埋锚栓固定与位于首层的型钢异形柱呈焊接连接的钢板底座；
外包混凝土型钢异形柱，包括设置在角部的L形外包混凝土型钢异形柱、设置在边部的T形外包混凝土型钢异形柱和设置在中部的十字形外包混凝土型钢异形柱，所述外包混凝土型钢异形柱均由异形柱型钢外包混凝土组成，异形柱型钢翼缘处纵筋紧贴翼缘，箍筋端部弯钩紧贴腹板，与所述外包混凝土型钢异形柱之位于首层的异形柱型钢呈焊接连接的钢板底座并通过预埋锚栓与独立基础连接，且在所述外包混凝土型钢异形柱翼缘的预设位置设置H型连接钢梁；
蜂窝基础梁，通过焊接与所述外包混凝土型钢异形柱翼缘设置的H型连接钢梁连接；
蜂窝主梁，包括蜂窝钢梁和包裹蜂窝钢梁下翼缘及部分腹板的预制混凝土层，所述预制混凝土层内置纵向筋和U形箍筋；
现浇混凝土楼板层，所述现浇混凝土楼板层以搭设在预制混凝土层上的压型钢板为支承平台，穿过蜂窝钢梁和预制混凝土层的预留孔洞布设管线，在蜂窝钢梁上翼缘上部布设纵向钢筋和横向钢筋，在蜂窝钢梁剩余腹板处焊接楼板下层横向钢筋，并在所述压型钢板上现浇获得现浇混凝土楼板层；
Z字形梁柱连接节点，包括下翼缘外伸式H型悬臂梁、与下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘连接的盖板、设置在下翼缘外伸式H型悬臂梁的上下翼缘之间并用于紧固蜂窝钢梁的L形夹板，以及紧固用的高强螺栓，蜂窝钢梁下翼缘与下翼缘外伸式H型悬臂梁的下翼缘搭接，蜂窝钢梁上翼缘和腹板与下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘和腹板对接，并将L形夹板和盖板与上翼缘和腹板的螺栓孔对应叠合，通过高强螺栓固定。
2.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述蜂窝主梁上下翼缘所对应的异形柱型钢翼缘和腹板组成的空腔位置设置隔板。
3.如权利要求2所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述隔板的两侧分别设置钢筋套筒，用于连接负弯矩钢筋。
4.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述蜂窝钢梁的预留孔洞设置在腹板处，呈六边形、圆形、方形的至少其中之一形状。
5.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述预制混凝土层的预留孔洞呈圆形设置。
6.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述现浇混凝土楼板层为钢筋桁架叠合楼板层。
7.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述蜂窝主梁的蜂窝钢梁上翼缘呈中间窄两端宽。
8.如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构，其特征在于，所述下翼缘外伸式H型悬臂梁通过将H型钢梁部分上翼缘和对应的腹板切割去除而形成，所述下翼缘外伸式H型悬臂梁的上翼缘、腹板和外伸的下翼缘通过焊接方式与外包混凝土型钢异形柱成为一体。
9.一种如权利要求1所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法，其特征在于，所述Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构的装配方法，包括：
执行步骤S1：与所述外包混凝土型钢异形柱之位于首层的异形柱型钢呈焊接连接的钢板底座通过预埋锚栓与独立基础连接；
执行步骤S2：蜂窝基础梁与位于首层外包混凝土型钢异形柱的H型连接钢梁焊接连接；
执行步骤S3：通过Z字形梁柱连接节点的下翼缘外伸式H型悬臂梁、盖板、L形夹板、高强螺栓，使蜂窝主梁和外包混凝土型钢异形柱实现栓接拼装，在梁柱节点位置现浇混凝土；
执行步骤S4：在蜂窝主梁的预制混凝土层上搭设压型钢板，以压型钢板为承载平台，穿过蜂窝钢梁腹板和预制混凝土层的预留孔洞布设管线，在蜂窝钢梁上翼缘上部布设楼板纵向钢筋和横向钢筋，在蜂窝钢梁剩余腹板的位置焊接楼板下层横向钢筋，并在所述压型钢板上现浇获得现浇混凝土楼板层，进而形成所述的Z字形梁柱连接外包混凝土型钢异形柱-蜂窝梁装配结构。
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