中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系及施工方法技术

本发明专利技术涉及的是中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系及施工方法，这种中空钢管混凝土整体节点构成的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，节点为内填高强混凝土的外套整体式节点；组合柱为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板，梁连接板的下端带有梁下突板，梁连接板上设置螺栓孔，梁下突板上也设置预应力筋孔，通过梁下突板张拉锚固预应力筋；节点通过上连接环、下连接环与组合柱固定连接，节点通过节点下突板与组合梁的梁连接板连接。本发明专利技术解决了中空夹层钢管混凝土柱与梁节点连接复杂性问题。

Frame system composed of hollow steel pipe concrete integral joint and construction method

The invention relates to a frame system and construction method of hollow concrete filled steel tubular frame system composed of integral node, this concrete hollow steel integral joints by composite columns and composite beams by node connected composite beam is horizontally arranged on the combination between the columns, the integral node for jacket filled with high strength concrete composite column; air traffic control segmental concrete composite columns, beams for segmental prestressed honeycomb type I-beam, segmental type prestressed honeycomb type I-beam are arranged at both ends of the beam connecting plate, beam connecting plate under the beam end is provided with a convex plate, bolt holes are arranged on the connecting plate beam, beam plate process also set the prestressed reinforcement beam through the hole, the convex plate tensioning anchorage of prestressed tendons; node connecting ring, through the upper and lower connecting ring and the composite column is fixedly connected with the node by node process board Connecting the beam connecting plate with the composite beam. The invention solves the complexity problem of the connection between the hollow sandwich concrete filled steel pipe concrete column and the beam node.

【技术实现步骤摘要】
中空钢管混凝土整体节点构成的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，具体涉及中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系及施工方法。
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，钢管混凝土结构得到广泛的应用，中空夹层混凝土结构是基于钢管混凝土结构的一种新型结构形式，中空夹层钢管混凝土是在内外两层同心钢管之间浇筑混凝土形成的组合构件，其内外钢管取代了钢筋并对夹层混凝土产生约束作用，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，中空夹层钢管混凝土构件整体具有自重轻、抗弯刚度大、抗震性能好和耐火性好的特性，但是中空夹层钢管混凝土柱-钢梁结构体系的节点连接的复杂性却制约了中空夹层钢管混凝土构件在实际工程中的应用，因此提出一种合理便捷的节点连接方式迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系，这种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系用于解决中空夹层钢管混凝土柱与梁节点连接复杂性问题，同时可避免节点连接难，易发生破坏的问题，本专利技术的另一个目的是提供这种中空钢管混凝土整体节点构成的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：这种中空钢管混凝土整体节点构成的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，节点为内填高强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环板，下部有下加强环板，上加强环板水平向外延伸形成工字型端梁的上翼缘，下加强环板水平向外延伸形成工字型端梁的下翼缘，工字型端梁的上、下翼缘之间为节点腹板，工字型端梁的端部通过节点下突板连接，节点下突板位于工字型端梁的上翼缘与工字型端梁的下翼缘之间的部位设置螺栓孔，节点下突板位于工字型端梁之下的部位设有预应力筋孔；组合柱为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板，梁连接板的下端带有梁下突板，梁连接板上设置螺栓孔，梁下突板上也设置预应力筋孔，通过梁下突板张拉锚固预应力筋；节点通过上连接环、下连接环与组合柱固定连接，节点通过节点下突板与组合梁的梁连接板连接。上述方案中节段式中空管混凝土组合柱由节段式内管、节段式外管及夹层混凝土构成，节段式内管、节段式外管均带有连接环，在节段式内管外表面上布置抗剪栓钉，在节段式内管的内部隔一定间距布置内衬环，防止节段式内管发生屈曲。节段式内管的连接环与节段式外管的连接环相互错开，避免在同一高度处螺栓连接。首先连接节段式内管，然后连接节段式外管，确保节段式内管始终高于节段式外管，在节段式内管、节段式外管的夹层中浇筑高强混凝土。上述方案中节段式蜂窝型工字梁将梁端设置有削弱段，削弱段具有弧形凹槽，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。一种中空钢管混凝土整体节点构成的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，节点为内填高强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环板，下部有下加强环板，上加强环板水平向外延伸形成内腔相通的工字型端梁的上翼缘，下加强环板水平向外延伸形成内腔相通的工字型端梁的下翼缘，工字型端梁的上、下翼缘之间为节点腹板，工字型端梁的端部通过节点连接板连接，节点连接板设置螺栓孔；组合柱为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板，梁连接板的下端带有梁下突板，梁连接板上设置螺栓孔，梁下突板上也设置预应力筋孔，通过梁下突板张拉锚固预应力筋；节点通过上连接环、下连接环与组合柱固定连接，节点通过节点连接板与组合梁的削弱段连接；削弱段为可拆卸的，削弱段具有弧形凹槽，削弱段的两端设置有削弱段连接板，削弱段通过一端削弱段连接板与组合梁连接，削弱段通过另一端削弱段连接板与节点端梁连接。上述方案中节段式体外预应力蜂窝型工字梁的蜂窝型孔可以是圆形、六边形和多边形的，梁腹板可以是平板，也可以是折板或者正弦曲线型板。上述方案中预应力筋可以是直线型的。上述方案中在蜂窝型工字梁下部布置带内凹槽的转向块，预应力筋形成折线型或者曲线型的，以增加梁的刚度，减小变形。上述方案中蜂窝型工字梁的工字型梁腹板上布置横向加劲肋，可增加梁腹板的稳定性。上述方案中节点端梁上开洞，便于建筑设备和管道的穿越。上述中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系的施工方法：首先在工厂焊接预制好需要的钢构件，包括节段式外管、节段式内管、节段式蜂窝型工字梁、节点，将节段式外管和节段式内管与基础实现固接，节段式外管高出基础0.5m，节段式内管比节段式外管高出0.5m，节段式内管与节段式外管连接位置错开，然后向节段式外管和节段式内管夹层中浇筑高强混凝土，混凝土达到一定强度后，继续连接节段式内管，接着再连接节段式外管，确保节段式内管始终高于节段式外管，并且在节点处节段式内管高出节点一段距离，达到预先设计好的高度；待所有节段式中空混凝土组合柱连接好后，在节段式外管和节段式内管夹层中浇筑高强混凝土，形成中空管混凝土组合柱；安装节点，通过节点的下连接环与组合柱的节段式外管连接，通过高强螺栓将节段式蜂窝型梁和节点连接，连接之后对连接处进行焊接；接着向节点的节段式内管与节段式外管夹层处浇筑混凝土，养护达到一定强度后形成底层组合框架体系，然后陆续施工第二层至顶层。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式整体节点传力明确，施工便利，可以在工厂制作到现场安装，施工速度快，缩短建设周期，取得更好的经济效益。2、本专利技术采用的节段式中空管混凝土组合柱抗弯刚度大、抗震性能好，该类结构使钢材与混凝土结构融合在一起，充分发挥了材料的力学性能。而且组合柱中的内钢管与外钢管可以在现场安装，施工方便，还可兼作模板，避免了大量模板的使用。3、本专利技术采用的节段式蜂窝型工字梁其抗弯刚度大、承载力高，满足大开间体系的跨度要求，并且在梁下面张拉预应力筋可进一步提高构件的刚度。4、本专利技术中外套整体式节点端梁上可开洞，便于建筑设备和管道的穿越。5、本专利技术采用的梁下带内凹槽的转向块，下面可张拉不同形式的预应力筋，大大减小构件的变形。6、本专利技术采用的节段式蜂窝型工字梁腹板是平板、折板和正弦曲线型板，可以增大腹板与翼缘的接触面积，进一步提高构件的承载力和防屈曲的能力。7、本专利技术采用的节段式蜂窝削弱型工字梁不仅保留了节段式蜂窝型工字梁的优点，还使得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。8、本专利技术采用的可拆换的翼缘和腹板削弱的耗能梁块，在罕遇地震下确保塑性铰发生在耗能梁块上，强震过后对结构体系进行修复，可将局部削弱的耗能梁块更换，从而保本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系，其特征在于：这种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系由组合柱（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）为内填高强混凝土（19）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）上部有上加强环板（7），下部有下加强环板（8），上加强环板（7）水平向外延伸形成工字型端梁的上翼缘（9），下加强环板（8）水平向外延伸形成工字型端梁的下翼缘（13），工字型端梁的上翼缘（9）、下翼缘（13）之间为节点腹板（11），工字型端梁的端部通过节点下突板（10）连接，节点下突板（10）位于工字型端梁的上翼缘（9）与工字型端梁的下翼缘（13）之间的部位设置螺栓孔（12），节点下突板（10）位于工字型端梁之下的部位设有预应力筋孔（18）；组合柱（1）为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁（2）为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板（14），梁连接板（14）的下端带有梁下突板，梁连接板（14）上设置螺栓孔（12），梁下突板上也设置预应力筋孔（18），通过梁下突板张拉锚固预应力筋（22）；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）通过节点下突板（10）与组合梁（2）的梁连接板（14）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系，其特征在于：这种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系由组合柱（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）为内填高强混凝土（19）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）上部有上加强环板（7），下部有下加强环板（8），上加强环板（7）水平向外延伸形成工字型端梁的上翼缘（9），下加强环板（8）水平向外延伸形成工字型端梁的下翼缘（13），工字型端梁的上翼缘（9）、下翼缘（13）之间为节点腹板（11），工字型端梁的端部通过节点下突板（10）连接，节点下突板（10）位于工字型端梁的上翼缘（9）与工字型端梁的下翼缘（13）之间的部位设置螺栓孔（12），节点下突板（10）位于工字型端梁之下的部位设有预应力筋孔（18）；组合柱（1）为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁（2）为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板（14），梁连接板（14）的下端带有梁下突板，梁连接板（14）上设置螺栓孔（12），梁下突板上也设置预应力筋孔（18），通过梁下突板张拉锚固预应力筋（22）；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）通过节点下突板（10）与组合梁（2）的梁连接板（14）连接。2.根据权利要求1所述的中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系，其特征在于：所述的节段式蜂窝型工字梁将梁端设置有削弱段（21），削弱段（21）具有弧形凹槽。3.一种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系，其特征在于：这种中空钢管混凝土整体节点构成的框架体系由组合柱（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）为内填高强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（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）上部有上加强环板（7），下部有下加强环板（8），上加强环板（7）水平向外延伸形成内腔相通的工字型端梁的上翼缘（9），下加强环板（8）水平向外延伸形成内腔相通的工字型端梁的下翼缘（13），工字型端梁的上翼缘（9）、下翼缘（13）之间为节点腹板（11），工字型端梁的端部通过节点连接板连接，节点连接板设置螺栓孔（12）；组合柱（1）为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁（2）为节段式体外预应力蜂窝型工字梁，节段式体外预应力蜂窝型工字梁两端的侧面均设置梁连接板（14），梁连接板（14）的下端带有梁下突板，梁连接板（14）上设置螺栓孔（12），梁下突板上也设置预应力筋孔（18），通过梁下突板张拉锚固预应力筋（22）；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）通过节点连接板与组合梁（2）的削弱段（21）连接；削弱段（21...

【专利技术属性】
技术研发人员：计静，张士龙，刘静波，袁朝庆，周利剑，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