组合柱组合梁构成的框架及其施工方法技术

本发明专利技术涉及的是组合柱组合梁构成的框架及其施工方法，这种组合柱组合梁构成的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；组合柱为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁为体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁；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及节点腹板与组合梁连接，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了中空夹层钢管混凝土柱与翼缘为矩形钢管工字梁连接节点的复杂性问题。

Frame composed of composite column and composite beam and construction method thereof

The invention relates to a combined frame column beam and its construction method, structure combination of the composite column beam by composite columns and composite beams by node connected composite beam is horizontally arranged on the column between the node is filled with self compacting concrete coat integral node; composite column for ATC segment in the concrete column, composite beam prestressed flange for honeycomb type I-shaped concrete-filled rectangular steel tube beam; joint ring, through the upper and lower connecting ring and the composite column is fixedly connected with the connecting plate and beam end node by node web connection and composite beam, composite beam and the end node node beam casting self compacting fine concrete pouring, self compacting concrete with fine stones, a combination of self compacting concrete with fine stones and joints in the self compacting concrete with fine stones is through and after curing and the outer tube node Form into one. The invention solves the complexity problem of the connection of the hollow sandwich steel tube concrete column and the flange with a rectangular steel tube i-beam.

【技术实现步骤摘要】
组合柱组合梁构成的框架及其施工方法
本专利技术涉及土木建筑结构领域中的房屋框架结构，具体涉及组合柱组合梁构成的框架及其施工方法。
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。翼缘为矩形钢管混凝土蜂窝组合梁是在工字钢梁基础上演变出来的，大大增加翼缘的刚度，提高梁的整体稳定性，但是中空夹层钢管混凝土柱-翼缘为矩形钢管混凝土蜂窝组合梁构成的结构体系的节点复杂性却制约了该类体系在实际工程中的应用，因此提出一种合理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组合柱组合梁构成的框架，这种组合柱组合梁构成的框架用于解决中空夹层钢管混凝土柱与翼缘为矩形钢管工字梁连接节点的复杂性问题，同时可避免节点连接易破坏的问题，本专利技术的另一个目的是提供这种组合柱组合梁构成的框架的施工方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：这种组合柱组合梁构成的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矩形环板，下部有下加强矩形环板，上加强矩形环板水平向外延伸形成内腔相通的上节点端梁，下加强矩形环板水平向外延伸形成内腔相通的下节点端梁，上节点端梁与下节点端梁之间为节点腹板，上节点端梁与下节点端梁均设置有端梁连接板，下节点端梁的钢管焊接预留螺栓孔的节点下突连接板，节点腹板预留螺栓孔；组合柱为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁为体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁；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及节点腹板与组合梁连接，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自密实混凝土。上述方案中体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁将翼缘做成矩形钢管的形式，形成翼缘为矩形钢管的节段式蜂窝型工字梁，然后向翼缘矩形钢管中浇筑自密实混凝土。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。上述方案中通过梁下突板在翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁下部布置体外预应力筋，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。上述方案中翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁将梁端设置有削弱段，削弱段是翼缘为钢管混凝土的工字型蜂窝梁，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。上述方案中削弱段为可拆卸的，削弱段的两端设置有连接板，削弱段通过一端连接板与组合梁连接，削弱段通过另一端连接板与节点端梁连接。削弱段也称为削弱耗能梁块。上述方案中节点端梁上开洞，便于建筑设备和管道的穿越。上述组合柱组合梁构成的框架的施工方法：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、翼缘为矩形钢管的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，且节段式内管比节段式外管高一定的距离，达到预先设计好的高度，然后向节段式外管和节段式内管夹层中浇筑自密实混凝土，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自密实混凝土，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外管连接，通过高强螺栓将翼缘为矩形钢管的蜂窝型工字梁和节点连接，连接之后对连接处进行焊接；向组合柱内外夹层中浇筑自密实混凝土，同时通过注混凝土孔向组合梁与节点端梁内浇筑自密实混凝，确保组合梁和节点内填满混凝土，且保证混凝土的贯通性，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整体式节点传力明确，工厂预制，各部位连接精密且质量好，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、本专利技术的组合梁翼缘钢管被混凝土填充后不易屈曲，刚度较大且稳定性高，可实现的跨度大；在梁上设置横向加劲肋，提高梁的整体抗屈曲能力。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、本专利技术采用体外预应力组合梁，通过梁下设置带凹槽的转向块，可张拉不同线型的预应力筋，提高组合梁的刚度，大大减小梁的变形。6、本专利技术采用的翼缘为矩形钢管蜂窝型工字梁腹板可以是平板、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。7、本专利技术采用的带削弱端的翼缘为矩形钢管蜂窝型工字梁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削弱耗能梁块，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，从而保证整体结构仍可正常服役。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是外套整体式节点示意图；图4是节点端梁可开洞的外套整体式节点示意图；图5是中空管混凝土组合柱截面形式；图6是翼缘为矩形钢管的蜂窝型工字梁截面形式；图7是安装外套整体式节点之前节段式内管突出示意图；图8是翼缘为矩形钢管削弱的蜂窝型工字梁与节点的连接；图9是带可拆换削弱耗能梁块的蜂窝型工字梁与节点的连接；图10是削弱耗能梁块示意图；图11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合柱组合梁构成的框架，其特征在于：这种组合柱组合梁构成的框架由组合柱（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）上部有上加强矩形环板（7），下部有下加强矩形环板（8），上加强矩形环板（7）水平向外延伸形成内腔相通的上节点端梁，下加强矩形环板（8）水平向外延伸形成内腔相通的下节点端梁，上节点端梁与下节点端梁之间为节点腹板（11），上节点端梁与下节点端梁均设置有端梁连接板（10），下节点端梁的钢管焊接预留螺栓孔（12）的节点下突连接板，节点腹板（11）预留螺栓孔（12）；组合柱（1）为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁（2）为体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁；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）及节点腹板（11）与组合梁（2）连接，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（3）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】
1.一种组合柱组合梁构成的框架，其特征在于：这种组合柱组合梁构成的框架由组合柱（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）上部有上加强矩形环板（7），下部有下加强矩形环板（8），上加强矩形环板（7）水平向外延伸形成内腔相通的上节点端梁，下加强矩形环板（8）水平向外延伸形成内腔相通的下节点端梁，上节点端梁与下节点端梁之间为节点腹板（11），上节点端梁与下节点端梁均设置有端梁连接板（10），下节点端梁的钢管焊接预留螺栓孔（12）的节点下突连接板，节点腹板（11）预留螺栓孔（12）；组合柱（1）为节段式中空管混凝土组合柱，组合梁（2）为体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁；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）及节点腹板（11）与组合梁（2）连接，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（3）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所述的组合柱组合梁构成的框架，其特征在于：所述的节段式中空管混凝土组合柱由节段式内管（15）、节段式外管（16）及夹层混凝土构成，节段式内管（15）、节段式外管（16）均带有连接环，在节段式内管（15）外表面上布置抗剪栓钉（17），在节段式内管（15）的内部隔一定间距布置内衬环（24），节段式内管（15）的连接环与节段式外管（16）的连接环相互错开；首先连接节段式内管（15），然后连接节段式外管（16），确保节段式内管（15）始终高于节段式外管（16），在节段式内管（15）、节段式外管（16）的夹层中浇筑自密实混凝土（13）。3.根据权利要求2所述的组合柱组合梁构成的框架，其特征在于：所述的体外预应力翼缘为矩形钢管混凝土的蜂窝型工字梁将翼缘做成矩形钢管（）的形式，在蜂窝型工字梁两端翼缘钢管上焊接预留螺栓孔（12）的梁下突连接板，形成翼缘为矩形钢管的节段式蜂窝型工字梁，到现场后与节点（3）通过高强螺栓和节点腹板（11）固定连接，然后向翼缘矩形钢管中浇筑自密实混凝土（13）。4.根据权利要求3所述的组合柱组合梁构成的框架，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：计静，张士龙，刘静波，张文福，郝进锋，袁朝庆，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23