一种装配式框架带钢牛腿长柱及其施工方法技术

一种装配式框架带钢牛腿长柱及其施工方法,其柱身是由钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼三部分组成的叠合柱，钢管和管内砼贯通整个长柱，钢管内砼第一次预制形成钢管砼柱，然后第二次预先浇注钢管外节点处砼或者全部砼，钢牛腿与钢管焊接。本发明专利技术长柱有以下优点：1、将多层框架柱制作成一根长柱，制作简单、安装方便；2、柱身采用叠合柱，抗压承载力和抗剪承载力是同等截面钢筋混凝土柱的2～4倍，显著地提高了框架柱的承载力及抗震性能；3、设有钢牛腿，与钢梁或现浇钢筋混凝土梁均可连接，连接方便可靠；4、钢管内高强砼采用工厂预制，造价比现有叠合柱大大降低。因此，本发明专利技术的非常适合于各种多高层预制装配式建筑，市场前景非常广阔。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】,其柱身是由钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼三部分组成的叠合柱，钢管和管内砼贯通整个长柱，钢管内砼第一次预制形成钢管砼柱，然后第二次预先浇注钢管外节点处砼或者全部砼，钢牛腿与钢管焊接。本专利技术长柱有以下优点：1、将多层框架柱制作成一根长柱，制作简单、安装方便；2、柱身采用叠合柱，抗压承载力和抗剪承载力是同等截面钢筋混凝土柱的2～4倍，显著地提高了框架柱的承载力及抗震性能；3、设有钢牛腿，与钢梁或现浇钢筋混凝土梁均可连接，连接方便可靠；4、钢管内高强砼采用工厂预制，造价比现有叠合柱大大降低。因此，本专利技术的非常适合于各种多高层预制装配式建筑，市场前景非常广阔。【专利说明】
本专利技术涉及一种装配式建筑中的框架柱，特别是一种用于多高层装配式框架结构的长柱及其施工方法。
技术介绍
框架结构、框架-剪力墙结构及框架-筒体结构，其房间布局灵活，是现代建筑中应用非常广泛的结构形式，其中，框架柱在各种建筑中都具有非常重要的作用。装配式结构在工厂里集中生产，是一种低碳环保的结构形式，是现代建筑的发展趋势。装配式框架结构目前主要有钢结构和预制装配式钢筋混凝土结构两种。钢结构自重轻、延性好，但造价高、防火性能差。预制装配式钢筋混凝土框架结构造价低，耐久、防火性能好，是一种很有发展前景的结构形式。但如何将钢筋混凝土梁柱合理分割以便于制作和安装，如何使梁柱连接节点构造简单、性能可靠，一直是困扰工程师们的两大难题，这两大难题至今仍未得到很好的解决，严重阻碍了预制装配式钢筋混凝土框架结构的推广应用。对于预制装配式钢筋混凝土框架结构，以前在工程中进行过多种形式的探索与实践，其中以下两种方案比较有代表性: 第一种是20世纪70年代北京市某建筑设计院提出的“钢筋混凝土装配式框架整浇梁柱节点”方案，它是一种“短柱方案”:将框架结构划分为每层一根柱、每跨一根梁，预制梁、预制柱在梁柱交接处现场浇注砼形成整体；节点混凝土分两次浇灌:第一次浇灌到叠合梁上表面，第二次浇灌上柱下端。(详见《钢筋混凝土装配式框架整浇梁柱节点的设计》及《钢筋混凝土装配式框架整浇和浆锚式梁柱节点设计与施工的建议》，《建筑结构》1978年第4期)。该方案由于节点处柱和梁柱纵向钢筋数量受到限制，因而楼层高度、柱距均受到很大限制；节点处钢筋密集、施工困难；节点整浇采用二次填塞细石混凝土，操作比较落后，混凝土质量难以保障，抗震性能差；吊装的件数较多，层层校正，工作较繁琐。虽然这种结构在当时一些试点工程中应用过，但最终未能得到广泛推广。第二种方案是20世纪70年代末上海市某建筑设计院提出的“无牛腿长柱方案”:将多层框架柱预制成一根长柱，长柱于每层节点处留出空档、先不浇混凝土，空档处由组合钢筋或型钢构成桁架，混凝土留空的高度与迭合主梁的高度相等，以便迭合主梁能伸进柱内，待搁置好连系梁、预应力空心板后，再浇灌节点，最后形成一个整体。(详见《无牛腿长柱装配整体多层框架结构的设计研究与试点工程》，《建筑结构学报》1981年第10期)。该方案与第一种“短柱方案”相比，预制长柱安装较方便，但梁柱节点施工困难的问题并没有从根本上解决；节点空档处钢筋桁架刚度小，预制柱很长，吊装困难、安装风险大；当年采用的长柱为5?6层，长度很长，当建筑超过5?6层时，没有提供柱与柱的连接方法，因而无法向上续接以建造更多层数的建筑；而且，这种长柱的柱纵向钢筋数量也受到限制，因此其建筑高度、柱距同样受到很大限制，因此，也未能得到广泛推广。中国专利申请号为98113739.3的专利技术专利申请文件(【公开日】为1998年01月22日)，公开了一种“钢管高强砼叠合柱的结构设计与施工方法”，其断面由外到内是钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼三部分组成，它的施工方法为三步:(1)先安装核心钢管，浇注管中的高强砼，形成钢管混凝土柱；(2)以此核心钢管砼柱为支柱，浇注本层及以上各层的肋形楼盖，在楼板与柱穿过处预留后浇孔；(3)当核心钢管砼承受的施工期荷载约达到该柱的最大组合轴力的1/4?1/2时，再叠合浇注核心钢管外围的柱砼。这种柱强度高、防火性能好；但它的钢管内砼、钢管外钢筋砼均是现场浇注的，施工工序多，施工工期长，综合成本高，因此，目前仅用于轴力特别大的高层建筑底层结构柱。
技术实现思路
本专利技术提供，不仅要解决现有装配式钢筋混凝土框架节点构造复杂、安装困难的技术问题；而且要大幅提高现有预制柱的轴压承载力和抗剪承载力，以解决现有装配式钢筋混凝土框架抗震性能差的技术问题；还要使它施工速度快、综合造价低，以解决现有装配式钢筋混凝土框架柱综合造价高、推广应用难的技术问题。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案是: 这种装配式框架带钢牛腿长柱，包括两层以上的层间柱和两个以上钢牛腿节点； 所述长柱在各层间柱和钢牛腿节点处的钢管、第一次预先浇注的钢管内砼以及绑扎在钢管外的柱纵向钢筋整体贯通，并在柱纵向钢筋上横向间隔绑扎有柱箍筋； 所述层间柱及钢牛腿节点范围的钢管外浇注有钢管外砼，钢管外砼与柱纵向钢筋和柱箍筋结合形成钢管外钢筋砼； 所述长柱是由钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼组成的叠合柱； 所述钢牛腿节点位于楼层梁处，钢牛腿节点处的钢管外侧焊接有钢牛腿，钢牛腿高度等于所连接的钢梁高度或者等于所连接的钢筋混凝土梁钢筋骨架的高度。所述层间柱及钢牛腿节点范围的钢管外砼均为第二次预先浇注的钢管外砼；或者仅钢牛腿节点范围的钢管外轮为第二次预先烧注的钢管外轮，其余范围的钢管外轮均为现浇钢管外砼；或者钢管外砼全部为现浇钢管外砼。所述钢牛腿包括与钢管外侧焊接的上盖板、腹板及下盖板，上盖板和下盖板上对应开有使柱纵向钢筋穿过的穿筋孔；腹板在柱纵向钢筋内侧的板面上开有混凝土浇注孔。所述钢牛腿还包括牛腿劲板，牛腿劲板同时与上盖板、腹板及下盖板焊接。所述钢管直径或边长大于500mm时，分别在钢管内侧与钢牛腿的上盖板、下盖板对应位置设有内加强环。所述钢管内砼为C6(T100强度等级的高强混凝土，钢管外砼为C25飞60强度等级的普通混凝土。所述钢管截面为圆形、矩形或者方形，所述钢管外钢筋砼截面为圆形、矩形或者方形。所述钢管直径或边长为15(Tl000mm。所述长柱端部有与相邻长柱连接用的柱接头，柱接头包括向外伸出长柱的钢管和柱纵向钢筋，柱接头处钢管采用法兰盘连接或者焊接，柱纵向钢筋采用焊接或者套筒灌浆连接。所述柱接头处钢管采用法兰盘连接时，柱接头还包括连接在钢管端部的法兰连接板，法兰连接板中心开有混凝土浇注孔，法兰连接板的板面四周间隔分布有加劲肋和连接螺栓孔。所述长柱上端的柱接头位于钢牛腿节点连接的楼层梁以上0.3^1.5m。这种装配式框架带钢牛腿长柱的施工方法，施工步骤如下: 步骤一，制作钢管，在钢管上焊接钢牛腿； 步骤二，第一次预先浇注钢管内砼； 步骤三，对钢管内砼进行养护，钢管内砼固化后与钢管结合为一体形成钢管砼柱；步骤四，将钢管砼柱平放，绑扎柱纵向钢筋、柱箍筋；第二次预先浇注所有层间柱和钢牛腿节点范围的钢管外砼，固化后与钢管砼柱结合为一体形成长柱；或者仅第二次预先浇注钢牛腿节点处的钢管外砼，层间柱处的钢管外砼在钢管砼柱安装后、承受轴力达到该柱轴压力设计值的30%~60%再现场浇注，固化后与钢管砼柱结合为一体形成长柱；或者钢管外砼全部现浇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配式框架带钢牛腿长柱，其特征在于：包括两层以上的层间柱（1）和两个以上钢牛腿节点（2）；所述长柱在各层间柱（1）和钢牛腿节点（2）处的钢管（1.2）、第一次预先浇注的钢管内砼（1.3）以及绑扎在钢管外的柱纵向钢筋（1.4）整体贯通，并在柱纵向钢筋（1.4）上横向间隔绑扎有柱箍筋（1.5）；所述层间柱（1）及钢牛腿节点（2）范围的钢管（1.2）外浇注有钢管外砼，钢管外砼与柱纵向钢筋（1.4）和柱箍筋（1.5）结合形成钢管外钢筋砼（1.1）；所述长柱是由钢管外钢筋砼（1.1）、钢管（1.2）、钢管内砼（1.3）组成的叠合柱；所述钢牛腿节点（2）位于楼层梁处，钢牛腿节点（2）处的钢管（1.2）外侧焊接有钢牛腿，钢牛腿高度等于所连接的钢梁高度或者等于所连接的钢筋混凝土梁钢筋骨架的高度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邹剑强，付佳宏，
申请(专利权)人：中国航空规划建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：