UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱-型钢梁组合框架及施工方法技术

UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱

【技术实现步骤摘要】
UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架及施工方法


[0001]本专利技术涉及一种建筑构件的结构及施工方法，尤其涉及一种UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架及施工方法，属于钢
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混凝土组合结构领域。

技术介绍

[0002]混凝土和钢材是构成现代建筑结构的两种最重要的建筑材料，这两种材料自身性能的改善及相互组合方式的改进，促进了建筑结构从构件到体系的不断发展和创新。钢
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混凝土组合结构作为一种在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展而来的新型结构形式，可充分利用钢和混凝土材料各自的优点，已被广泛应用于高层及超高层建筑、大跨结构、桥梁结构、地下工程和建筑加固改造等多个领域。作为建筑创新的重要方向，钢
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混凝土组合结构将在我国土木工程事业的发展过程中扮演愈加重要的角色。
[0003]高烈度区框架结构震损严重，框架柱作为框架结构主承力耗能构件震损风险高。作为主承力构件的框架柱，在强震作用下极易发生严重损伤，主要表现为剪切破坏、塑性铰区混凝土保护层剥落、震后永久变形大、甚至完全倒塌等震害。为减少结构震后损伤及提高其耐久性，目前主要采用的方法包括普通钢筋混凝土（RC）套筒、钢套筒、ECC（水泥基复合材料）套筒、FRP（纤维增强复合材料）包裹等。RC套筒的使用会增大框架柱截面，占用更大空间且会改变质量分布，钢套筒易腐蚀耐久性存疑，且与内部混凝土粘结性不佳，ECC套筒、FRP包裹等则存在刚度不足的问题。
[0004]综合来看，以上方法多适用于结构加固，很难适用于新型框架结构的建设。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对普通钢筋混凝土框架结构，主要承力构件框架柱在地震作用下极易发生损坏及现浇框架在现场施工周期长、养护条件差、人力资源消耗大、结构耐久性较差及钢结构框架耐火性，耐腐蚀性较差等问题，提供一种UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，旨在提高框架结构的综合性能并缩短施工周期。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供：UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，包括：至少两根复合圆柱，该复合圆柱由内而外依次包括柱内型钢、普通混凝土柱、UHPC模壳；所述UHPC模壳为空心结构，可作普通混凝土柱的模板，所述普通混凝土柱浇筑于UHPC模壳空腔内；所述柱内型钢为工字型，浇筑于普通混凝土柱内部；至少一根型钢梁，该型钢梁位于两根复合圆柱之间，且该型钢梁的两端分别固接于两根复合圆柱的顶部外侧壁。
[0007]上述UHPC模壳、普通混凝土柱内均设有钢筋笼，钢筋笼包括若干竖向纵筋与若干圆形箍筋绑扎而成；UHPC模壳可以在工厂预制，复合圆柱核心区的混凝土以UHPC模壳为模板现场浇筑。
[0008]采用上述方案，超高性能混凝土（Ultra
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High Performance Concrete，UHPC）是基
于最大堆积密度理论原理配制的一种超高强水泥基复合材料。UHPC剔除了粗骨料，水泥基体均匀密实，具有强度高、韧性好、耐久性好等特点。将UHPC应用到框架柱内能有效提高框架柱承载力、韧性、耐久性等相关性能。满足了建筑结构对于混凝土材料工作性能的要求。
[0009]因此，上述方案提出的超高性能混凝土（UHPC）模壳增强新型框架体系，以期提高混凝土框架柱的耐久性、抗震性能，并缩短施工时间。
[0010]进一步的，预制UHPC模壳时内模板选用压型钢板，将UHPC模壳内壁制成锯齿状，以增加UHPC与普通混凝土之间的整体性。
[0011]进一步的，所述柱内型钢的翼缘焊接有若干栓钉，可以增强柱内型钢与普通混凝土的咬合力。
[0012]进一步的，所述UHPC模壳设有预留螺栓孔，UHPC模壳之间以钢套管连接，上、下复合圆柱的UHPC模壳通过钢套管、螺栓以及预留螺栓孔固定。
[0013]底层复合圆柱UHPC模壳底部的钢套管，其下部焊接法兰盘，利用法兰盘将底层复合圆柱与混凝土基础相连。固定钢套管的螺栓长度均需大于UHPC模壳的厚度以伸入核心区混凝土柱之中。
[0014]进一步的，在复合圆柱与型钢梁的连接位置设置钢垫板，螺栓一端伸入普通混凝土结构中，另一端连接钢垫板；所述钢垫板上焊接有梁柱连接板，所述复合圆柱与型钢梁通过梁柱连接板相连。
[0015]上述方案中，采用螺栓将钢垫板固定于框架柱，螺栓长度均需大于UHPC模壳的厚度以伸入核心区普通混凝土柱之中，然后在钢垫板上焊接梁柱连接板。
[0016]本专利技术中，底层复合圆柱的UHPC模壳高度为一层层高加二层层高的一半，其余UHPC模壳高度均为下层柱高的一半加上层柱高的一半。为增加柱与柱之间的整体性，核心混凝土区的钢筋笼需满足锚固要求，上层柱的纵筋需伸入下层柱5d（d为钢筋笼纵筋直径），下层柱的纵筋伸入上层柱的长度需不小于规范中规定的钢筋搭接长度l
a
，如是抗震设防结构，则要不小于l
aE
。
[0017]本专利技术的第二个目的是提供：UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架的施工方法，将框架分为工厂预制以及现场装配两个环节，工厂预制部分的主要工作为预制组合框架的钢结构部分和UHPC模壳，现场拼接部分的主要工作为各预制构件的安装固定及核心混凝土柱的浇筑。具体的，包括：A、预制阶段（1）绑扎UHPC模壳内部钢筋笼以及普通混凝土柱的内部钢筋笼；（2）制作UHPC模壳模板，将UHPC模壳内壁制成锯齿状，根据需要，在UHPC模壳的中部侧壁、顶部侧壁、底部侧壁预留螺栓孔；（3）养护UHPC模壳；（4）制作钢结构构件：1）绑扎UHPC模壳空腔内普通混凝土柱的内部钢筋笼，柱内型钢需在翼缘焊接栓钉；2）将法兰盘与底层复合圆柱的钢套管焊接；3）钢板预埋件底部焊接型钢抗剪键；4）钢垫板上焊接梁柱连接板；
B、现场拼接浇筑阶段（1）底层框架安装浇筑1）浇筑钢筋混凝土基础，浇筑时预埋钢板预埋件和地脚螺栓；2）将底层复合圆柱的柱内型钢与钢板预埋件焊接；3）将底层复合圆柱普通混凝土柱的钢筋笼从柱内型钢顶部套入，并将刚钢筋笼的纵筋与钢板预埋件焊接；4）将底层UHPC模壳从钢筋笼、柱内型钢顶部套入；5）将底层复合圆柱钢套管与法兰盘由UHPC模壳顶部套入，对准UHPC模壳预留螺栓孔的位置，利用对拉螺栓将UHPC模壳与钢套管连接；利用地脚螺栓和法兰盘将UHPC模壳与钢筋混凝土基础连接；6）在预埋件与钢套管之间焊接柱脚加劲肋；7）重复底层框架安装浇筑的步骤1）至6），将底层框架柱各部件安装到位；8）利用对拉螺栓将钢垫板与UHPC模壳连接固定，利用螺栓将型钢梁与钢垫板上的梁柱连接板连接；9）由UHPC模壳顶部注入普通混凝土，浇筑至h1‑
5d位置，h1为底层复合圆柱高度，d为钢筋笼纵筋直径；10）养护至达到强度要求；（2）其余层框架安装浇筑1）将上、下层复合圆柱的柱内型钢焊接；2）放入上层复合圆柱普通混凝土柱的钢筋笼，纵筋本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，包括：至少两根复合圆柱，该复合圆柱由内而外依次包括柱内型钢、普通混凝土柱、UHPC模壳；所述UHPC模壳为空心结构，所述普通混凝土柱浇筑于UHPC模壳空腔内；所述柱内型钢为工字型，浇筑于普通混凝土柱内部；至少一根型钢梁，该型钢梁位于两根复合圆柱之间，且该型钢梁的两端分别固接于两根复合圆柱的顶部外侧壁。2.根据权利要求1所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，所述普通混凝土柱内设有钢筋笼，该钢筋笼包括若干竖向纵筋与若干圆形箍筋绑扎而成。3.根据权利要求1或2所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，所述UHPC模壳内设有钢筋笼，该钢筋笼包括若干竖向纵筋与若干圆形箍筋绑扎而成。4.根据权利要求1所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，所述UHPC模壳的内壁为锯齿状，以增加UHPC与普通混凝土之间的咬合力。5.根据权利要求1偶4所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，所述柱内型钢的翼缘焊接有若干栓钉。6.根据权利要求1所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，所述UHPC模壳设有预留螺栓孔。7.根据权利要求6所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，上、下两根复合圆柱间通过钢套管、螺栓以及预留螺栓孔相连。8.根据权利要求1或7所述的UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架，其特征是，在复合圆柱与型钢梁的连接位置设置钢垫板，螺栓一端伸入普通混凝土结构中，另一端连接钢垫板；所述钢垫板上焊接有梁柱连接板，所述复合圆柱与型钢梁通过梁柱连接板相连。9. UHPC模壳型钢混凝土复合圆柱
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型钢梁组合框架的施工方法，其特征是，包括：A、预制阶段...

【专利技术属性】
技术研发人员：严卫华，韩沐阳，王胜，杨岩，王佳俊，王仪，葛文杰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：