CN211200741U - 一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种密排钢管混凝土柱‑钢板梁壁式框架，包括竖向设置的钢管混凝土肢柱体系和水平设置的缀板梁体系，钢管混凝土肢柱体系和缀板梁体系焊接固定形成框架单元，钢管混凝土肢柱体系内浇灌有混凝土，缀板梁体系固定连接有牛腿。本实用新型中竖向设置的钢管混凝土肢柱体系能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；水平设置的缀板梁体系可减小钢管混凝土肢柱体系的弯矩，使钢管混凝土肢柱体系主要承受轴向力，进而增加框架单元的整体性，提高整体面外刚度，提高整体稳定承载力，增加壁式框架的抗侧刚度。

Description

一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架

技术领域

本实用新型属于钢结构高层建筑技术领域，具体涉及一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架。

背景技术

钢结构高层建筑主要的结构形式有框架结构、框架-支撑结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、框架-筒体结构等，其中支撑、剪力墙、筒体是高层建筑主要的抗侧力结构。

钢结构高层住宅对建筑具有较高的要求：要有灵活的平面布置；要求梁、柱不凸出或少凸出墙面；具有较好的抗侧刚度。

框架结构具有灵活的平面布置，但柱子较大，不能隐入墙中，抗侧刚度小，抗震性能差，用钢量大，仅适合多层及小高层。

框架-支撑结构具有一定的抗侧刚度，用钢量小，抗震性能较好，但柱子偏大，不能隐入墙中，支撑布置妨碍门窗布置，减小平面的灵活性，在住宅中有时布置支撑较为困难，当高度较高时，抗侧刚度偏小，位移不易控制。

剪力墙结构具有很好的抗侧刚度，可有效避免凸梁凸柱，但用钢量大，平面布置不灵活。

框架-筒体结构具有很好的抗侧刚度，用钢量适中，但在住宅中适合布置筒体的工程很少，工程应用受到很大的限制。

目前钢结构高层住宅结构体系用得较多的是框架-剪力墙结构，基本能满足住宅的安全性、经济性、适用性。其中剪力墙常用钢板-混凝土组合墙，其具有较高的承载力，优越的抗震性能，较好的防火防腐性能，形式多种多样。但存在以下不足之处：1、焊接工艺复杂，焊接变形大，质量不易保证；2、需用高昂的专项设备，投入成本高；3、墙上布置水暖电设备较困难。

实用新型内容

本实用新型目的在于解决现有技术中存在的上述不足，提供一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，制作简便，效率高，无需大型复杂的专项设备，具有较高竖向承载力、优越的抗震性能、较好的抗侧刚度的特点；大部分焊接采用贴脚焊，焊接应力、焊接变形小；方便布置管线、洞口、开关、插座等设备。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：包括竖向设置的钢管混凝土肢柱体系和水平设置的缀板梁体系，钢管混凝土肢柱体系和缀板梁体系焊接固定形成框架单元，钢管混凝土肢柱体系内浇灌有混凝土，缀板梁体系固定连接有牛腿。本实用新型中竖向设置的钢管混凝土肢柱体系能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；水平设置的缀板梁体系可减小钢管混凝土肢柱体系的弯矩，使钢管混凝土肢柱体系主要承受轴向力，进而增加框架单元的整体性，提高整体面外刚度，提高整体稳定承载力，增加格构柱抗侧刚度。

进一步，钢管混凝土肢柱体系包括边肢柱和中肢柱，边肢柱设于缀板梁体系的外端。边肢柱及中肢柱可用冷弯矩形钢管或焊接箱型柱，通过竖向分段设置边肢柱和中肢柱，使得竖向设置的钢管混凝土肢柱体系能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；相邻的边肢柱及中肢柱之间存在间隙，方便布置管线、洞口、开关、插座等设备；通过抽柱及收柱，改变钢管混凝土肢柱体系壁厚、缀板梁体系的钢板厚度、缀板梁体系的数量，方便改变构件及结构的刚度及承载力。

缀板梁体系包括楼面梁和层间梁，楼面梁分别设于钢管混凝土肢柱体系的每层的楼面处，层间梁设于相邻两个楼面梁之间，牛腿设于楼面梁上。楼面梁上的牛腿用于楼面H型钢梁形成刚接的节点，通过水平分层设置楼面梁和层间梁，使得水平设置的缀板梁体系可减小钢管混凝土肢柱体系的弯矩，能使钢管混凝土肢柱体系主要承受轴向力。

进一步，楼面梁和层间梁均由钢板构成，钢板分别焊接于钢管混凝土肢柱体系的两侧，使得楼面梁和层间梁的结构简单，钢板和钢管混凝土肢柱体系之间贴脚焊缝焊接，焊接应力、焊接变形小。

进一步，钢板的顶部和底部之间均焊接有横隔板，横隔板和钢管混凝土肢柱体系焊接固定，处于钢板顶部的横隔板设有第二通孔，提高框架单元的抗侧刚度，以便内部浇灌低等级混凝土，提高防火性能。

进一步，钢板设有第一通孔，第一通孔的周边和钢管混凝土肢柱体系焊接，方便对钢板施力，进行焊接位置调整，使得构成楼面梁的两块钢板对称设置，构成层间梁的两块钢板对称设置，提高钢板和钢管混凝土肢柱体系的焊接质量；而且能使钢板和钢管混凝土肢柱体系的连接传力。

进一步，钢板之间还设有H型钢，H型钢的上下分布的翼缘和钢板焊接固定，H型钢和钢管混凝土肢柱体系焊接固定，提高框架单元的抗侧刚度。

进一步，构成楼面梁的钢板的侧部设有外伸部，外伸部和钢板为一体成型结构，外伸部和牛腿的翼缘焊接固定，使得构成楼面梁和牛腿的连接节点处于钢管混凝土肢柱体系的外侧，不受钢管混凝土肢柱体系竖向设置的影响。

进一步，还包括至少一个角肢柱，角肢柱内浇灌有混凝土，角肢柱和框架单元的缀板梁体系焊接固定。角肢柱可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱的增设使得本实用新型的形状多样化。

进一步，包括一个角肢柱，一个角肢柱的两个面设置框架单元，使得本实用新型构成L形状；一个角肢柱的三个面设置框架单元，使得本实用新型构成T形状；一个角肢柱的四个面设置框架单元，使得本实用新型构成十字形状。

进一步，包括两个角肢柱，两个角肢柱的两个面设置框架单元，使得本实用新型构成Z形状；两个角肢柱的三个面设置框架单元，使得本实用新型构成H形状；两个角肢柱的两个面设置框架单元，使得本实用新型构成U形状。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、本实用新型中竖向设置的钢管混凝土肢柱体系能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；水平设置的缀板梁体系可减小钢管混凝土肢柱体系的弯矩，使钢管混凝土肢柱体系主要承受轴向力，进而增加框架单元的整体性，提高整体面外刚度，提高整体稳定承载力，增加格构柱抗侧刚度；而且本实用新型制作简便，效率高，无需大型复杂的专项设备。本实用新型将钢管混凝土肢柱体系具体设计为竖向分段设置的边肢柱和中肢柱，使得竖向设置的钢管混凝土肢柱体系能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；相邻的边肢柱及中肢柱之间存在间隙，方便布置管线、洞口、开关、插座等设备；通过抽柱及收柱，改变钢管混凝土肢柱体系壁厚、缀板梁体系的钢板厚度、缀板梁体系的数量，方便改变构件及结构的刚度及承载力。

2、本实用新型将缀板梁体系具体设计为水平分层的楼面梁和层间梁，使得水平设置的缀板梁体系可减小钢管混凝土肢柱体系的弯矩，能使钢管混凝土肢柱体系主要承受轴向力，提高了柱子的承载力。

3、本实用新型对楼面梁和层间梁具体设计：楼面梁和层间梁均由钢板构成，钢板分别焊接于钢管混凝土肢柱体系的两侧。使得楼面梁和层间梁的结构简单，钢板和钢管混凝土肢柱体系之间贴脚焊缝焊接，焊接应力、焊接变形小。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型实施例一采用横隔板制作的结构示意图；

图2为图1中A-A的结构示意图；

图3为图1中B-B的结构示意图；

图4为图1中C-C的结构示意图；

图5为图1中D-D的结构示意图；

图6为图1中E-E的结构示意图；

图7为图1中F-F的结构示意图；

图8为图1中G-G的结构示意图；

图9为本实用新型实施例二的结构示意图；

图10为图9的右视图；

图11为图9中A-A的结构示意图；

图12为图9中B-B的结构示意图；

图13为图9中C-C的结构示意图；

图14为图9中D-D的结构示意图；

图15为图9中E-E的结构示意图；

图16为图9中F-F的结构示意图；

图17为图9中G-G的结构示意图；

图18为本实用新型实施例三的结构示意图；

图19为图18的右视图；

图20为图18中A-A的结构示意图；

图21为图18中B-B的结构示意图；

图22为图18中C-C的结构示意图；

图23为图18中D-D的结构示意图；

图24为图18中E-E的结构示意图；

图25为图18中F-F的结构示意图；

图26为图18中G-G的结构示意图；

图27为本实用新型实施例四的结构示意图；

图28为本实用新型实施例五的结构示意图；

图29为本实用新型实施例六的结构示意图；

图30为本实用新型实施例七的结构示意图；

图31为本实用新型处于收柱时的结构示意图；

图32为本实用新型处于抽柱时的结构示意图；

图33为本实用新型实施例一采用H型钢制作的结构示意图；

图34为图33中A-A的结构示意图；

图35为图33中B-B的结构示意图；

图36为图33中C-C的结构示意图；

图37为图33中F-F的结构示意图；

图38为图33中G-G的结构示意图。

图中，1-钢管混凝土肢柱体系；11-边肢柱；12-中肢柱；13-角肢柱；

2-缀板梁体系；21-楼面梁；22-层间梁；23-横隔板；24-第二通孔；25-钢板；26-第一通孔；27-H型钢；

3-牛腿。

具体实施方式

如图1至图8、图33至图38所示，为本实用新型实施例一，

一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，包括竖向设置的钢管混凝土肢柱体系1和水平设置的缀板梁体系2，钢管混凝土肢柱体系1和缀板梁体系2焊接固定形成框架单元。钢管混凝土肢柱体系1内浇灌有混凝土，缀板梁体系2固定连接有牛腿3，本实用新型构成一字形状。

钢管混凝土肢柱体系1包括边肢柱11和中肢柱12，边肢柱11设于缀板梁体系2的外端。边肢柱11及中肢柱12可用冷弯矩形钢管或焊接箱型柱，通过竖向分段设置边肢柱11和中肢柱12，使得竖向设置的钢管混凝土肢柱体系1能承受竖向荷载，承受水平风荷载及地震作用所产生的剪力及弯矩；相邻的边肢柱11及中肢柱12之间存在间隙，方便布置管线、洞口、开关、插座等设备；通过抽柱及收柱，改变钢管混凝土肢柱体系1壁厚、缀板梁体系2的钢板厚度、缀板梁体系2的数量，方便改变构件及结构的刚度及承载力。

缀板梁体系2包括楼面梁21和层间梁22，楼面梁21分别设于钢管混凝土肢柱体系1的每层的楼面处，层间梁22设于相邻两个楼面梁21之间，牛腿3设于楼面梁21上。楼面梁21上的牛腿3用于楼面H型钢梁形成刚接的节点，通过水平分层设置楼面梁21和层间梁22，使得水平设置的缀板梁体系2可减小钢管混凝土肢柱体系1的弯矩，能使钢管混凝土肢柱体系1主要承受轴向力。

楼面梁21和层间梁22均由钢板25构成，钢板25分别焊接在钢管混凝土肢柱体系1的两侧，使得楼面梁21和层间梁22的结构简单，钢板25和钢管混凝土肢柱体系1之间贴脚焊缝焊接，焊接应力、焊接变形小。构成楼面梁21的钢板25的侧部设有外伸部，外伸部和钢板25为一体成型结构，外伸部和牛腿3的翼缘焊接固定，使得构成楼面梁21和牛腿3的连接节点处于钢管混凝土肢柱体系1的外侧，不受钢管混凝土肢柱体系1竖向设置的影响。

提高框架单元的抗侧刚度有两种做法，其中一种为：钢板25的顶部和底部之间均焊接有横隔板23，横隔板23和钢管混凝土肢柱体系1焊接固定，处于钢板顶部的横隔板23设有第二通孔24，提高框架单元的抗侧刚度，以便内部浇灌低等级混凝土，提高防火性能。一般情况下，楼面梁21和层间梁22各自对应设置两块钢板25，钢板25设有第一通孔26，第一通孔26的周边和钢管混凝土肢柱体系1焊接，方便对钢板25施力，进行焊接位置调整，使得构成楼面梁21的两块钢板25对称设置，构成层间梁22的两块钢板25对称设置，提高钢板25和钢管混凝土肢柱体系1的焊接质量；而且能使钢板25和钢管混凝土肢柱体系1的连接传力(具体结构如图1至图8所示)。另一种为：在钢板25之间还可以设置H型钢27，H型钢27的上下分布的翼缘和钢板25焊接固定，H型钢27和钢管混凝土肢柱体系1焊接固定，提高框架单元的抗侧刚度。此时，选用的钢板25为窄钢板，一般情况下，楼面梁21和层间梁22各自对应设置四块窄钢板，窄钢板和H型钢27的翼缘焊接(具体结构如图33至图38所示)。

本实用新型采用的牛腿3采用两块翼缘和一块腹板组成的H形状的牛腿，其中腹板较长，以便与楼面H型钢梁螺栓相贴连接。

如图9至图17所示，为本实用新型实施例二，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置一个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，一个角肢柱13的两个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成L形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图18至图26所示，为本实用新型实施例三，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置一个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，一个角肢柱13的三个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成T形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图27所示，为本实用新型实施例四，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置两个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，两个角肢柱13的两个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成Z形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图28所示，为本实用新型实施例五，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置两个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，两个角肢柱13的三个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成H形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图29所示，为本实用新型实施例六，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置两个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，两个角肢柱13的两个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成U形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图30所示，为本实用新型实施例七，

基于实施例一的结构基础上，本实用新型设置一个角肢柱13，角肢柱13内浇灌有混凝土，一个角肢柱13的四个面设置框架单元，角肢柱13和框架单元的缀板梁体系2焊接固定，使得本实用新型构成十字形状。角肢柱13可为带外伸焊接箱型柱，可设置另一牛腿，角肢柱13的增设使得本实用新型的形状多样化。

如图31和图32所示，为本实用新型处于收柱和抽柱时的结构示意图，通过抽柱及收柱，改变钢管混凝土肢柱体系1壁厚、缀板梁体系2的钢板25厚度、缀板梁体系2的数量，方便改变构件及结构的刚度及承载力。

以上仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的技术特征并不局限于此。任何以本实用新型为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：包括竖向设置的钢管混凝土肢柱体系和水平设置的缀板梁体系，所述钢管混凝土肢柱体系和所述缀板梁体系焊接固定形成框架单元，所述钢管混凝土肢柱体系内浇灌有混凝土，所述缀板梁体系固定连接有牛腿。

2.根据权利要求1所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：所述钢管混凝土肢柱体系包括边肢柱和中肢柱，所述边肢柱设于所述缀板梁体系的外端；所述缀板梁体系包括楼面梁和层间梁，所述楼面梁分别设于所述钢管混凝土肢柱体系的每层的楼面处，所述层间梁设于相邻两个所述楼面梁之间，所述牛腿设于所述楼面梁上。

3.根据权利要求2所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：所述楼面梁和所述层间梁均由钢板构成，所述钢板分别焊接于所述钢管混凝土肢柱体系的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：所述钢板的顶部和底部之间均焊接有横隔板，所述横隔板和所述钢管混凝土肢柱体系焊接固定，处于所述钢板顶部的所述横隔板设有第二通孔。

5.根据权利要求4所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：所述钢板设有第一通孔，所述第一通孔的周边和所述钢管混凝土肢柱体系焊接。

6.根据权利要求3所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：所述钢板之间还设有H型钢，所述H型钢的上下分布的翼缘和所述钢板焊接固定，所述H型钢和所述钢管混凝土肢柱体系焊接固定。

7.根据权利要求3所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：构成所述楼面梁的所述钢板的侧部设有外伸部，所述外伸部和所述钢板为一体成型结构，所述外伸部和所述牛腿的翼缘焊接固定。

8.根据权利要求1所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：还包括至少一个角肢柱，所述角肢柱内浇灌有混凝土，所述角肢柱和所述框架单元的所述缀板梁体系焊接固定。

9.根据权利要求8所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：包括一个所述角肢柱，所述角肢柱和所述框架单元构成L形状、T形状、十字形状中的一种。

10.根据权利要求8所述的一种密排钢管混凝土柱-钢板梁壁式框架，其特征在于：包括两个所述角肢柱，所述角肢柱和所述框架单元构成Z形状、H形状、U形状中的一种。

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