梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系及施工方法技术

本发明专利技术涉及的是梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系及施工方法，这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系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，节点为钢管混凝土整体式节点，组合柱是翼缘为矩形钢管混凝土的十字型或工字型组合柱；组合梁是翼缘为矩形钢管混凝土的工字型蜂窝梁；节点与组合柱在各自的连接板处通过高强螺栓固定连接，节点与组合梁在各自的连接板处也通过高强螺栓固定连接。本发明专利技术解决了现有的钢‑混凝土组合结构施工繁琐，组合结构之间的连接以及稳定性较差的问题。

Flange for composite frame system and construction method of concrete filled rectangular steel tube

The invention relates to a flange for the composite frame system and construction method of concrete filled rectangular steel tube, the flange for the composite frame system of concrete filled rectangular steel tube by composite columns and composite beams connected by nodes, combination of Liang Shuiping set in the column between the nodes is a concrete-filled steel tube composite column is integral node, wing margin for concrete filled rectangular steel tube cross or I-shaped column; composite beam Shiyi edge of I-shaped honeycomb concrete-filled rectangular steel tube beam; nodes and columns in fixed connection by bolts each connecting plate, the connecting plate of the composite beam node and a respective through fixed connection bolts. The invention solves the steel concrete composite structure construction is complicated, the connection between the structure and the problem of poor stability.

【技术实现步骤摘要】
梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系及施工方法
本专利技术涉及土木建筑结构领域中的房屋框架结构，具体涉及梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系及施工方法。
技术介绍
常规的建筑框架结构多为现场浇筑焊接钢筋混凝土框架或钢框架，工期长，受环境影响较大，并且可实现的跨度较小，构件承载力较低，在实际工程中应用具有很大的局限性。近几年随着建筑向更快、更高、跨度更大和承载能力更强的方向发展，常规结构体系和施工方法面临新的挑战。人们开始构建施工更方便、承载能力更强的结构体系。将钢框架设置成可拆卸的结构，并将不同部分用螺栓进行连接，在荷载作用下协同作业，形成框架整体，其强度较高，施工方便，并且可以重复利用，弥补了常规框架结构的缺陷和不足，一时在厂房建设中得到了广泛的应用。但是钢结构刚度较小容易发生整体失稳或局部失稳，而且钢结构大部分是由壁薄的型钢和细长杆件构成的，其形状复杂，节点容易发生应力集中同时存在偏心重力，所以为了提高框架的刚度，增强钢框架的整体稳定性，将钢框架与混凝土结合应用，发挥两者的优点。但是混凝土和钢结构共同作用时，钢结构之间的连接和钢-混凝土的连接以及梁柱节点的设计都存在较多的问题，并且不同截面形式钢-混凝土组合结构的施工也是十分困难且复杂的，在强震作用下，梁柱节点易发生破坏，因此构建新的结构体系并确定合适的施工方法迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系用于解决现有的钢-混凝土组合结构施工繁琐，组合结构之间的连接以及稳定性较差的问题，本专利技术的另一个目的是提供这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系的施工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系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，节点为钢管混凝土整体式节点，钢管混凝土整体式节点是将上下翼缘为矩形钢管的工字型节点端梁和翼缘为矩形钢管的节点端柱焊接成一体，工字型节点端梁与节点端柱连接处的矩形钢管之间相通，形成钢管整体式节点，工字型节点端梁的另一端焊接连接板，节点端柱的两端分别焊接连接板，钢管整体式节点内浇筑混凝土；组合柱是翼缘为矩形钢管混凝土的十字型或工字型组合柱，组合柱翼缘矩形钢管的两端分别焊接预留螺栓孔的连接板，形成节段式钢柱，节段式钢柱之间通过连接板固定连接后浇筑混凝土而形成组合柱；组合梁是翼缘为矩形钢管混凝土的工字型蜂窝梁，组合梁翼缘的两端钢管上焊接预留螺栓孔的连接板，形成节段式钢梁，节段式钢梁之间通过连接板固定连接后浇筑混凝土而形成组合梁；节点与组合柱在各自的连接板处通过高强螺栓固定连接，节点与组合梁在各自的连接板处也通过高强螺栓固定连接。上述方案中组合柱是翼缘为矩形钢管混凝土工字型组合柱，节点为T型整体式节点，将上下翼缘为矩形钢管的工字型节点端梁和翼缘为矩形钢管的工字型节点端柱焊接成一体，在节点端柱腹板上通过高强螺栓与普通工字型节点端梁固定连接，形成T型整体式节点。上述方案中节段式钢柱在工厂预制，其连接板与矩形钢管焊接，通过十字型钢腹板与矩形钢管焊接形成翼缘为矩形钢管的节段式钢柱，到现场连接后浇筑混凝土。上述方案中节段式钢梁在工厂预制，其连接板与矩形钢管焊接，通过工字型钢腹板与矩形钢管焊接形成翼缘为矩形钢管的节段式钢梁，到现场连接后浇筑混凝土。上述方案中组合梁下翼缘钢管内布置体内预应力钢丝，在节点的矩形钢管混凝土翼缘内侧上预留张拉孔，实现预应力钢丝的张拉和锚固，可减小梁的挠度。上述方案中组合梁的工字型腹板上布置横向加劲肋，可增加梁腹板的稳定性。上述方案中组合梁下翼缘钢管内布置预应力筋，节点预留张拉孔，预应力筋穿过节点腹板及节点预留的张拉孔在节点外侧张拉锚固，可实现梁的较大跨度。上述方案中节点端柱的矩形钢管翼缘之间对称布置竖向加劲肋，可防止节点翼缘发生较大变形。上述方案中混凝土采用自密实细石混凝土，浇筑完混凝土后，梁、柱及整体式节点的混凝土是全部贯通的，养护后与钢管形成一体。上述梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系的施工方法：首先在工厂预制好所有需要的钢构件，包括一端焊有连接板、另一端埋于基础内的组合柱外钢管短柱、钢管整体式节点、节段式钢柱、节段式钢梁；将焊有连接板、另一端埋于基础内的组合柱外钢管短柱下部与基础实现固接，上部高出基础0.5m左右，然后将此部分浇筑混凝土接近连接板处，将节段式钢柱下部通过相应的连接板与高出地面的组合柱外钢管短柱连接好，所有节段式钢柱连接好后，浇筑混凝土，形成翼缘为矩形钢管混凝土的十字型组合底层柱；安装钢管整体式节点，通过节点端柱的连接板与十字型组合底层柱实现可靠连接，通过高强螺栓将节段式钢梁和钢管整体式节点连接，同时安装完成其他节段式钢梁，浇筑混凝土，确保节段式钢柱、节段式钢梁和钢管整体式节点内填满混凝土，且保证混凝土的贯通性，养护后形成底层组合框架体系，然后陆续施工第二层组合框架体系，直至顶层组合框架体系。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术均由钢管混凝土构件构成，无普通纵筋和箍筋，施工过程简单，大大减少劳动力，降低整体造价。2、本专利技术可承受的轴力比较大，与常规钢结构柱相比，能够明显减小柱的截面尺寸，避免框架体系中出现过于臃肿的胖柱。3、本专利技术钢管整体式节点、节段式钢柱、节段式钢梁等的钢构件可在工厂预制，现场安装后现浇混凝土，大大减少工作量，缩短施工周期，而且结构整体连贯性好。4、可实现的跨度大。组合梁中预应力可采用不同的安装方式，适用于不同构造形式和不同规模的建筑。预应力筋融入到组合梁中，在施工张拉过程中可使梁产生反拱，在使用阶段与钢管混凝土形成一体可减小组合梁的变形，适合大跨、重载和既有建筑的增层改造工程中。5、不仅可以充分发挥钢材的力学性能，在极限荷载作用下截面中的型钢可全截面进入屈服，受压区边缘混凝土达到极限压应变，充分发挥钢材的最大能效，还能借助混凝土刚度大的优点提高框架结构的稳定性。6、本专利技术在预应力筋外侧设置竖向加劲肋不仅可以提高柱子的抗屈曲能力，还能起到保护预应力钢筋的作用，保证框架结构的整体稳定性和工作性能。7、本专利技术的框架体系具有良好的延性，体系抗风、抗震性能较好，适合在地震区等复杂环境下应用。8、本专利技术组合梁中采用翼缘为钢管混凝土的工字型蜂窝梁，在梁腹板上开洞，截面可为圆形、六边形或者八边形，不但可减轻梁的自重，避免应力集中，同时节省钢材，施工时钢丝绳可穿过，便于吊装。9、本专利技术采用自密实细石混凝土，在进行混凝土灌注时工作性能较好，不仅提高了施工效率，还提高了施工质量。10、框架体系在施工过程中不需要支模，不仅节省了模板材料，而且施工不受常规层层施工的限制，可以多层同时施工。11、框架体系重量轻，基础造价较低。12、本专利技术采用的梁柱翼缘钢管被混凝土填充不易屈曲，刚度较大，稳定承载力较高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的平面布置图；图3是本专利技术中组合柱与节点的示意图；图4是本专利技术中十字型组合柱的结构示意图；图5是本专利技术中十字型钢管整体式节点的结构示意图；图6是本专利技术中预应力筋及纵向加劲肋的布置图；图7是本专利技术中节点在节点端梁处局部剖视图；图8是本专利技术中节点在矩形钢管混凝土处局部剖视图；图9是图6中1-1剖面图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征在于：这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系由组合柱（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）为钢管混凝土整体式节点，钢管混凝土整体式节点是将上下翼缘为矩形钢管的工字型节点端梁和翼缘为矩形钢管的节点端柱（5）焊接成一体，工字型节点端梁与节点端柱（5）连接处的矩形钢管之间相通，形成钢管整体式节点，工字型节点端梁的另一端焊接连接板（6），节点端柱（5）的两端分别焊接连接板（6），钢管整体式节点内浇筑混凝土（10）；组合柱（1）是翼缘为矩形钢管混凝土的十字型或工字型组合柱，组合柱翼缘矩形钢管的两端分别焊接预留螺栓孔（19）的连接板（6），形成节段式钢柱，节段式钢柱之间通过连接板（6）固定连接后浇筑混凝土而形成组合柱（1）；组合梁（2）是翼缘为矩形钢管混凝土的工字型蜂窝梁，组合梁翼缘的两端钢管上焊接预留螺栓孔（19）的连接板（6），形成节段式钢梁，节段式钢梁之间通过连接板（6）固定连接后浇筑混凝土而形成组合梁（2）；节点（3）与组合柱（1）在各自的连接板（6）处通过高强螺栓（11）固定连接，节点（3）与组合梁（2）在各自的连接板（6）处也通过高强螺栓（11）固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征在于：这种梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系由组合柱（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）为钢管混凝土整体式节点，钢管混凝土整体式节点是将上下翼缘为矩形钢管的工字型节点端梁和翼缘为矩形钢管的节点端柱（5）焊接成一体，工字型节点端梁与节点端柱（5）连接处的矩形钢管之间相通，形成钢管整体式节点，工字型节点端梁的另一端焊接连接板（6），节点端柱（5）的两端分别焊接连接板（6），钢管整体式节点内浇筑混凝土（10）；组合柱（1）是翼缘为矩形钢管混凝土的十字型或工字型组合柱，组合柱翼缘矩形钢管的两端分别焊接预留螺栓孔（19）的连接板（6），形成节段式钢柱，节段式钢柱之间通过连接板（6）固定连接后浇筑混凝土而形成组合柱（1）；组合梁（2）是翼缘为矩形钢管混凝土的工字型蜂窝梁，组合梁翼缘的两端钢管上焊接预留螺栓孔（19）的连接板（6），形成节段式钢梁，节段式钢梁之间通过连接板（6）固定连接后浇筑混凝土而形成组合梁（2）；节点（3）与组合柱（1）在各自的连接板（6）处通过高强螺栓（11）固定连接，节点（3）与组合梁（2）在各自的连接板（6）处也通过高强螺栓（11）固定连接。2.根据权利要求1所述的梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征在于：所述的节段式钢柱在工厂预制，其连接板（6）与矩形钢管焊接，通过十字型钢腹板（9）与矩形钢管焊接形成翼缘为矩形钢管的节段式钢柱，到现场连接后浇筑混凝土（10）。3.根据权利要求2所述的梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征在于：所述的节段式钢梁在工厂预制，其连接板（6）与矩形钢管焊接，通过工字型钢腹板（18）与矩形钢管焊接形成翼缘为矩形钢管的节段式钢梁，到现场连接后浇筑混凝土（10）。4.根据权利要求3所述的梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征在于：所述的组合梁下翼缘钢管内布置体内预应力钢丝，在节点的矩形钢管混凝土翼缘内侧上预留张拉孔，实现预应力钢丝的张拉和锚固。5.根据权利要求4所述的梁柱翼缘为矩形钢管混凝土的组合框架体系，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：计静，徐智超，张文福，张云峰，卢召红，刘迎春，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23