配预应力筋的钢管混凝土框架及其施工方法技术

技术编号:15685469 阅读:163 留言:0更新日期:2017-06-23 18:17
本发明专利技术涉及的是配预应力筋的钢管混凝土框架及其施工方法,这种配预应力筋的钢管混凝土框架由组合柱和组合梁通过节点连接构成,组合梁水平设置在组合柱之间,节点为内填自密实混凝土的外套整体式节点;组合柱为节段式内置型钢的钢管混凝土组合柱,组合梁为体内预应力工字型钢管混凝土组合梁;组合梁中布置的预应力筋从上加强带腔环板内绕过节点外管,预应力筋通过单孔定位板和开洞的双孔主定位板定位,预应力筋形成对称曲线型,在节点端梁处实现张拉锚固,组合梁的自密实细石混凝土和节点端梁的自密实细石混凝土是贯通的,养护后与节点外管形成一体。本发明专利技术解决配预应力筋的钢管混凝土新型框架梁柱连接节点复杂且易破坏的问题。

【技术实现步骤摘要】
配预应力筋的钢管混凝土框架及其施工方法
本专利技术涉及土木建筑结构领域中的房屋框架结构,具体涉及配预应力筋的钢管混凝土框架及其施工方法。
技术介绍
常规钢筋混凝土框架结构体系中,框架节点多为钢筋混凝土现浇节点,这类钢筋混凝土节点与框架梁柱一样需要支模、绑扎钢筋随后浇筑混凝土,构件不但承载力较低、施工周期偏长,而且在地震作用下节点易发生破坏。随着土木建筑业的迅速发展,钢管混凝土结构在大跨、重载和超高建筑中得到广泛的应用,配预应力筋的钢管混凝土框架是钢管混凝土结构的一种新型结构形式,由内置型钢的钢管混凝土组合柱和体内预应力钢管混凝土工字型组合梁通过整体式节点连接而成,梁柱的外钢管取代了钢筋并对内部混凝土产生连续的约束作用,混凝土处于三向受压状态,抗压性能得到提高,塑性和韧性性能得到改善,与传统的钢管混凝土构件相比,内置型钢的钢管混凝土组合柱具有承载力高、抗弯刚度大和抗震性能好的特性。体内预应力钢管混凝土工字型组合梁是在工字钢梁基础上演变出来的,大大增加截面的刚度,提高梁的整体稳定性,但是配预应力筋的钢管混凝土新型框架体系的节点具有一定的复杂性,而且预应力筋在钢管混凝土内如何设置也未有相关文献报道和实际工程的应用,因此提出一种合理的节点连接方式及预应力筋的设置技术是迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供配预应力筋的钢管混凝土框架,这种配预应力筋的钢管混凝土框架用于解决配预应力筋的钢管混凝土新型框架梁柱连接节点复杂且易破坏的问题,同时解决了预应力筋在封闭的钢管内难定位的棘手问题,本专利技术的另一个目的是提供这种配预应力筋的钢管混凝土框架的施工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:这种配预应力筋的钢管混凝土框架由组合柱和组合梁通过节点连接构成,组合梁水平设置在组合柱之间,节点为内填自密实混凝土的外套整体式节点;外套整体式节点包括带有上连接环和下连接环的节点外管,上连接环和下连接环上均设有螺栓孔,节点外管上部有上加强带腔环板,下部有下加强带腔环板,上加强带腔环板水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁的上钢管翼缘,下加强带腔环板水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁的下钢管翼缘,节点端梁上、下钢管翼缘之间为节点钢管腹板,节点钢管腹板与上下钢管翼缘是相通的,节点端梁上、下钢管翼缘与节点钢管腹板均设置有端梁连接板,上加强带腔环板内部设置有单孔定位板和开洞的双孔主定位板,单孔定位板和开洞的双孔主定位板均通过各自底边与下上加强带腔环板固定;组合柱为节段式内置型钢的钢管混凝土组合柱,组合梁为体内预应力工字型钢管混凝土组合梁;节点通过上连接环、下连接环与组合柱固定连接,节点通过端梁连接板与组合梁连接,组合梁中布置的预应力筋从上加强带腔环板内绕过节点外管,预应力筋通过单孔定位板和开洞的双孔主定位板定位,预应力筋形成对称曲线型,在节点端梁处实现张拉锚固;组合梁和节点的节点端梁中浇筑自密实细石混凝土,浇筑完自密实细石混凝土后,组合梁的自密实细石混凝土和节点端梁的自密实细石混凝土是贯通的,养护后与节点外管形成一体。上述方案中节段式内置型钢的钢管混凝土组合柱由节段式钢管混凝土柱内设置型钢形成,内置型钢为内置实腹式工字型钢或内置十字型钢,节段式钢管混凝土柱由节段式外管浇注混凝土后依次连接构成,节段式外管带有连接环,节段式外管与内置型钢的连接点相互错开,避免在同一高度处螺栓连接。首先连接内置型钢,然后连接节段式外管,确保内置型钢始终高于节段式外管,在节段式外管中浇筑自密实混凝土。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁是在工字型钢管内布置曲线预应力筋,后填自密实混凝土而形成;工字型钢管两端焊接预留螺栓孔的连接板,工字型钢管通过连接板连接形成节段式工字型钢梁,到现场后与外套整体式节点端梁通过高强螺栓连接,然后通过混凝土注浆孔向工字型钢管中浇筑自密实混凝土,确保节点与梁工字型钢管中混凝土的贯通性;通过工字型钢管中布置的单孔定位板和定位槽定位预应力筋,定位槽由凸型定位槽和凹型定位槽连接构成,通过凹型定位槽和凸型定位槽的连接,实现预应力筋在混凝土中的线型,在浇筑混凝土之前对预应力筋伸直张拉,确保预应力筋在混凝土中保持合理的线型。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁中设置的预应力筋是抛物线型的。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁中设置的预应力筋是折线型的。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁是对称的。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁是非对称的。上述方案中体内预应力钢管混凝土工字型组合梁的梁端设置有削弱段,削弱段的横截面为变截面的,自两端向中心横截面逐渐缩小,削弱段的中点处横截面最小,结构体系在进入弹塑性状态后,促使梁端塑性铰首先发生在削弱部位,实现梁端塑性铰的外移,从而保证整体节点的完好性。上述方案中节点端梁上开洞,便于建筑设备和管道的穿越。上述配预应力筋的钢管混凝土框架的施工方法:首先在工厂预制好需要的钢构件,包括节段式外管、内置型钢、两端焊好连接板的工字型钢管、外套整体式节点,外套整体式节点制作时,首先把上加强带腔环板的下部钢板放平,焊好单孔定位板和开洞的双孔主定位板,将预应力筋引导线布置在单孔定位板和开洞的双孔主定位板里,然后将上加强带腔环板的上部钢板焊好,形成上加强带腔环板,焊好后的上加强带腔环板、下加强带腔环板与节点外管焊接,再进行节点腹板焊接,最后将节点外管端部的连接环及端梁连接板焊好,形成外套整体式节点;两端焊好连接板的工字型钢管制作时,首先按照设计尺寸对钢板进行下料,然后在指定的位置焊好单孔定位板,在单孔定位板之间焊好凸型定位槽和凹形定位槽,然后将钢板组装成工字型钢管,两端焊好连接板,同时将预应力筋引导线布置在单孔定位板里;将节段式外管和内置型钢与基础实现固接,上部整体高出基础0.5m左右,且内置型钢比节段式外管高出一定的距离形成组合柱基础段,达到预先设计好的高度,然后向组合柱基础段中浇筑混凝土,混凝土达到一定强度后,采用常规的方法将柱中内置型钢接长,将节段式外管下部通过连接环与组合柱基础段的节段式外管连接好,确保内置型钢始终高于节段式外管,在节点处内置型钢高出节点一段距离,达到预先设计好的高度,待所有节段式外管连接好达到指定高度后,在外管中浇筑混凝土,形成内置型钢的钢管混凝土组合柱,安装外套整体式节点,通过节点的下连接环与节段式外管连接,通过高强螺栓将组合梁的工字型钢管和外套整体式节点连接,同时将预应力筋通过牵引线在组合梁及节点里布置好,陆续安装完成其他框架节点和梁;对预应力筋进行伸直张拉,临时锚固在边柱节点端梁上;通过混凝土筑浆孔向组合梁与节点的内部浇筑自密实混凝土,确保梁和节点内填满混凝土,且保证混凝土的贯通性,同时向组合柱钢管内浇筑混凝土,养护达到一定强度后形成底层组合框架体系;如上完成二层的钢构件的连接,对底层预应力钢筋进行二次张拉,陆续施工至顶层。本专利技术具有以下有益效果:1、本专利技术提出的这种外套整体式节点传力明确,工厂预制,各部位连接精密且质量好,能对布置在封闭内部的预应力筋准确定位,浇筑混凝土后整体式节点不易发生破坏。2、本专利技术采用的节段式内置型钢的钢管混凝土组合柱抗弯刚度大、抗震性能好,该类构件使钢材或者FRP材料与混凝土融合在一起,充分发挥不同材料的力学性能。而且组合柱中的本文档来自技高网...
配预应力筋的钢管混凝土框架及其施工方法

【技术保护点】
一种配预应力筋的钢管混凝土框架,其特征在于:这种配预应力筋的钢管混凝土框架由组合柱(1)和组合梁(2)通过节点(3)连接构成,组合梁(2)水平设置在组合柱(1)之间,节点(3)为内填自密实混凝土(13)的外套整体式节点;外套整体式节点包括带有上连接环(4)和下连接环(5)的节点外管(6),上连接环(4)和下连接环(5)上均设有螺栓孔(12),节点外管(6)上部有上加强带腔环板(7),下部有下加强带腔环板(8),上加强带腔环板(7)水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁(9)的上钢管翼缘,下加强带腔环板(8)水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁(9)的下钢管翼缘,节点端梁(9)上、下钢管翼缘之间为节点钢管腹板(11),节点钢管腹板(11)与上下钢管翼缘是相通的,节点端梁(9)上下钢管翼缘与节点钢管腹板(11)均设置有端梁连接板(10),上加强带腔环板内(7)部设置有单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23),单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23)均通过各自底边与上加强带腔环板(7)固定;组合柱(1)为节段式内置型钢(15)的钢管混凝土组合柱,组合梁(2)为体内预应力工字型钢管混凝土组合梁;节点(3)通过上连接环(4)、下连接环(5)与组合柱(1)固定连接,节点(3)通过端梁连接板(10)与组合梁(2)连接,组合梁(2)中布置的预应力筋从上加强带腔环板(7)内绕过节点外管(6),预应力筋通过单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23)定位,预应力筋形成对称曲线型,在节点端梁(9)处实现张拉锚固;组合梁(2)和节点(3)的节点端梁(9)中浇筑自密实细石混凝土,浇筑完自密实细石混凝土后,组合梁(2)的自密实细石混凝土和节点端梁(9)的自密实细石混凝土是贯通的,养护后与节点外管(6)形成一体。...

【技术特征摘要】
1.一种配预应力筋的钢管混凝土框架,其特征在于:这种配预应力筋的钢管混凝土框架由组合柱(1)和组合梁(2)通过节点(3)连接构成,组合梁(2)水平设置在组合柱(1)之间,节点(3)为内填自密实混凝土(13)的外套整体式节点;外套整体式节点包括带有上连接环(4)和下连接环(5)的节点外管(6),上连接环(4)和下连接环(5)上均设有螺栓孔(12),节点外管(6)上部有上加强带腔环板(7),下部有下加强带腔环板(8),上加强带腔环板(7)水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁(9)的上钢管翼缘,下加强带腔环板(8)水平向外延伸形成内腔相通的节点端梁(9)的下钢管翼缘,节点端梁(9)上、下钢管翼缘之间为节点钢管腹板(11),节点钢管腹板(11)与上下钢管翼缘是相通的,节点端梁(9)上下钢管翼缘与节点钢管腹板(11)均设置有端梁连接板(10),上加强带腔环板内(7)部设置有单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23),单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23)均通过各自底边与上加强带腔环板(7)固定;组合柱(1)为节段式内置型钢(15)的钢管混凝土组合柱,组合梁(2)为体内预应力工字型钢管混凝土组合梁;节点(3)通过上连接环(4)、下连接环(5)与组合柱(1)固定连接,节点(3)通过端梁连接板(10)与组合梁(2)连接,组合梁(2)中布置的预应力筋从上加强带腔环板(7)内绕过节点外管(6),预应力筋通过单孔定位板(22)和开洞的双孔主定位板(23)定位,预应力筋形成对称曲线型,在节点端梁(9)处实现张拉锚固;组合梁(2)和节点(3)的节点端梁(9)中浇筑自密实细石混凝土,浇筑完自密实细石混凝土后,组合梁(2)的自密实细石混凝土和节点端梁(9)的自密实细石混凝土是贯通的,养护后与节点外管(6)形成一体。2.根据权利要求1所述的配预应力筋的钢管混凝土框架,其特征在于:所述的节段式内置型钢(15)的钢管混凝土组合柱由节段式钢管混凝土柱内设置型钢形成,内置型钢(15)为内置实腹式工字型钢或内置十字型钢,节段式钢管混凝土柱由节段式外管(16)浇注混凝土后依次连接构成,节段式外管(16)带有连接环,节段式外管(16)与内置型钢(15)的连接点相互错开;首先连接内置型钢(15),然后连接节段式外管(16),内置型钢(15)高于节段式外管(16),在节段式外管(16)中浇筑自密实混凝土(13)。3.根据权利要求2所述的配预应力筋的钢管混凝土框架,其特征在于:所述的体内预应力钢管混凝土工字型组合梁是在工字型钢管内布置曲线预应力筋,后填自密实混凝土(13)而形成;工字型钢管两端焊接预留螺栓孔(12)的连接板,工字型钢管通过连接板连接形成节段式工字型钢梁,到现场后与外套整体式节点端梁(9)通过高强螺栓连接,然后通过混凝土注浆孔(17)向工字型钢管中浇筑自密实混凝土(13);通过工字型钢管中布置的单孔定位板(22)和定位槽定位预应力筋,定位槽由凸型定位槽(24)和凹型定位槽(25)连接构成,通过凹型定位槽(25)和凸型定位槽(24)的连接,使预应力筋在混凝土中呈一定的线型。4.根据权利要求3所述的配预应力筋的钢管混凝土框架,其特征在于:所述的体内预应力钢管混凝土工字型组合梁的梁端...

【专利技术属性】
技术研发人员:计静张文福郝进锋张云峰袁朝庆陈晓坤
申请(专利权)人:东北石油大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

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