專利名稱：一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于土木工程中的結(jié)構(gòu)工程領域，特別涉及一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展和建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷提高，各地對高層、超高層建筑和標志性建筑的需求不斷增加，使得巨型結(jié)構(gòu)的建設有了前所未有的發(fā)展。目前，巨型結(jié)構(gòu)采用的主要類型包括，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、純鋼結(jié)構(gòu)和鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。其中，鋼管混凝土、鋼骨混凝土等組合結(jié)構(gòu)，由于能充分發(fā)揮鋼、混凝土兩種材料各自的優(yōu)勢，具有強度高、剛度大、性能優(yōu)越、經(jīng)濟效益好等優(yōu)勢，在巨型結(jié)構(gòu)中得到越來越廣泛的應用。巨型結(jié)構(gòu)作為重要大型建筑，其在各類災害中的安全是人們生命財產(chǎn)的保障。由于巨型結(jié)構(gòu)質(zhì)量大，在地震中承受的作用力也相對較大；同時，巨型結(jié)構(gòu)多為高層、超高層，消防難度大，對耐火性能提出了更高的要求。采用更合理的結(jié)構(gòu)體系，提高巨型結(jié)構(gòu)的抗災性能，成為現(xiàn)代建筑發(fā)展的新需求。因此，迫切需要一種傳力明確、整體性能好、能滿足各項建筑功能，同時具有良好抗震和耐火性能的結(jié)構(gòu)體系，來適應巨型結(jié)構(gòu)發(fā)展的要求。一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其梁、柱均采用中空鋼管外包鋼筋混凝土形成的疊合構(gòu)件。柱的內(nèi)中空鋼管可以是圓形或矩形截面；梁的內(nèi)中空鋼管采用方形截面。中空截面減少了混凝土的填充，有效減輕了結(jié)構(gòu)自重；同時，外包混凝土對鋼管提供了相對良好的防火和防腐保護。因此，該類結(jié)構(gòu)具有截面開展、剛度大、自重輕、抗震優(yōu)越、耐火和耐腐蝕性能好等優(yōu)點，適用于大型高層、超高層結(jié)構(gòu)等巨型結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)體系。利用鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，是改善巨型結(jié)構(gòu)自重大、抗震性能差、耐火性能差的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)中所述的巨型結(jié)構(gòu)自重大、抗震性能差、耐火性能差的問題，提供一種截面開展、剛度大、自重輕、抗震優(yōu)越、耐火和耐腐蝕性能好的鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系。中空鋼管-外包鋼筋混凝土截面開展，兩種材料間存在組合作用，在壓荷載和彎荷載作用下的承載力高、剛度大。鋼管內(nèi)部不填充混凝土，在對整體剛度影響較小的前提下，有效地減小了結(jié)構(gòu)的自重，從而降低了結(jié)構(gòu)在地震中受到的作用力。比熱容大、升溫慢的外包混凝土在火災中可以對內(nèi)部的鋼管和鋼筋提供較好的保護作用，大大改善了結(jié)構(gòu)的耐火性能。同時，由于混凝土對鋼管的保護，結(jié)構(gòu)的耐久性能也相對較好。因此，這種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系力學性能好，抗震、耐火性能優(yōu)越，適用于在大型高層、超高層巨型結(jié)構(gòu)中應用。本發(fā)明的特征在于，是包括框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和懸掛結(jié)構(gòu)在內(nèi)的任意一個結(jié)構(gòu)形式中的梁柱體系，包括框架柱2、框架梁3和作為梁、柱連接節(jié)點的節(jié)點4，其中
框架柱2，是一種內(nèi)中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架柱，內(nèi)部采用柱中空鋼管201，在所述柱中空鋼管201外包有柱混凝土 202，在所述柱混凝土 202的每個角沿縱向至少布置一根柱縱筋203，在所述柱混凝土 202內(nèi)自上到下箍有多圈柱箍筋204，框架梁3，是一種內(nèi)中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架梁，內(nèi)部采用梁中空鋼管301，在所述梁中空鋼管301外包有梁混凝土 302，在所述梁混凝土 302的每個角沿橫向至少布置一根梁縱筋303，在所述梁混凝土 302內(nèi)從左到右箍有多圈梁箍筋304，節(jié)點4，框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201和框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的連接區(qū)域設有外加強環(huán)板401，所述框架柱2的柱中空鋼管201貫通，把所述梁中空鋼管301通過所述外加強環(huán)板401焊接在所述柱中空鋼管201上，所述柱縱筋203上下貫通布置，所述柱箍筋204在節(jié)點區(qū)的圈數(shù)加密，所述梁縱筋303繞過所述柱中空鋼管201，所述梁箍筋304在節(jié)點區(qū)的圈數(shù)加密。在外加強環(huán)板401上有加勁肋。在梁縱筋303無法繞過框架柱2的柱中空鋼管201時，是直接用鋼筋連接器焊接在所述柱中空鋼管201上的。所述框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201的橫截面是圓形或矩形。所述框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的橫截面是矩形。所述框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201和框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的材料是普通鋼材或高強鋼材。所述框架柱2內(nèi)的柱混凝土 202和框架梁3內(nèi)的梁混凝土 302的材料是普通混凝
土或高強混凝土。所述外加強環(huán)板401向框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201內(nèi)徑向延伸，形成內(nèi)加強環(huán)板。本發(fā)明的有益效果為( I)和目前常用的巨型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、巨型組合結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)體系采用內(nèi)中空鋼管，截面開展、剛度大、穩(wěn)定性好，可有效減輕結(jié)構(gòu)自重，在地震中承受較小的作用力，從而具有優(yōu)越的抗震性能。(2)和目前常用的巨型鋼結(jié)構(gòu)、巨型組合結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)體系的外包混凝土可以為內(nèi)部鋼管和鋼筋提供良好的防火保護，使得結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的耐火性能。(3)外包混凝土可以有效延緩或避免內(nèi)鋼管外壁的腐蝕。同時，研究表明，封閉截面的空心管內(nèi)部，由于缺乏氧氣和水分，其腐蝕可忽略不計。因此，該結(jié)構(gòu)體系具有良好的耐久性能。(4)鋼管內(nèi)部中空，減少了混凝土用量；鋼管的應用大大降低了鋼筋用量，加快了施工速度；同時，內(nèi)部空間可布置管線等設備并對其起到保護作用。因此，該結(jié)構(gòu)體系具有較好的經(jīng)濟性和適用性。


圖I為本發(fā)明的實施例框架結(jié)構(gòu)體系示意圖；圖2為圖I的A-A柱截面首I]視圖；圖3為圖I的B-B梁截面剖視圖4為圖I的4處的節(jié)點局部示意圖。圖中，I-鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，2-框架柱，3-框架梁，4一梁柱節(jié)點，201—柱中空鋼管，202—柱混凝土，203—柱縱筋，204—柱箍筋，301—梁中空鋼管，302—梁混凝土，303—梁縱筋，304—梁箍筋，401—外加強環(huán)板。
具體實施例方式本發(fā)明提供了一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，下面結(jié)合附圖的實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及具體實施方式
作進一步的說明。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系I由框架柱2、框架梁3和節(jié)點4構(gòu)成。所述結(jié)構(gòu)體系I的梁、柱截面均采用內(nèi)中空鋼管-外包鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)。所述的框架柱2中，內(nèi)部采用柱中空鋼管201，在鋼管外布置柱縱筋203和柱箍筋204，并澆灌柱混凝土 202。所述的框架梁3中，內(nèi)部采用梁中空鋼管301，外部布置梁縱筋303、梁箍筋304，并澆灌梁混凝土 302。在所述梁、柱連接節(jié)點4中，柱中空鋼管201和梁中空鋼管301可采用外加強環(huán)板式連接方式，柱中空鋼管201貫通，將梁中空鋼管301通過外加強環(huán)板401焊接在柱中空鋼管201上，必要時可布置加勁肋。柱縱筋203貫通布置；柱箍筋204應在節(jié)點區(qū)有適當加密。梁縱筋303，可以繞過柱中空鋼管201的，應深入節(jié)點并滿足鋼筋錨固的要求；無法繞過的，可用鋼筋連接器焊接在柱中空鋼管201上。梁箍筋304在節(jié)點區(qū)也應適當加密。節(jié)點區(qū)鋼筋的布置除應保證梁端的應力可靠傳遞到柱端之外，還應便于混凝土的澆筑與密實性。最后，澆灌混凝土，形成梁、柱連接節(jié)點。在外加強環(huán)板401上有加勁肋。在梁縱筋303無法繞過框架柱2的柱中空鋼管201時，是直接用鋼筋連接器焊接在所述柱中空鋼管201上的?？蚣苤?內(nèi)的柱中空鋼管201的橫截面是圓形或矩形?？蚣芰?內(nèi)的梁中空鋼管301的橫截面是矩形?？蚣苤?內(nèi)的柱中空鋼管201和框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的材料是普通鋼材或高強鋼材?？蚣苤?內(nèi)的柱混凝土 202和框架梁3內(nèi)的梁混凝土 302的材料是普通混凝土或
高強混凝土。外加強環(huán)板401向框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201內(nèi)徑向延伸，形成內(nèi)加強環(huán)板。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系截面開展、剛度大、自重輕、抗震優(yōu)越、耐火和耐腐蝕性能好，同時可以減少混凝土用量，加快施工速度，具有較好的經(jīng)濟效益。適用于作為大型高層、超高層或巨型結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)體系。
權(quán)利要求
1.一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，是包括框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和懸掛結(jié)構(gòu)在內(nèi)的任意一個結(jié)構(gòu)形式中的梁柱體系，包括框架柱2、框架梁3和作為梁、柱連接節(jié)點的節(jié)點4，其中 框架柱2，是一種內(nèi)中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架柱，內(nèi)部采用柱中空鋼管201，在所述柱中空鋼管201外包有柱混凝土 202，在所述柱混凝土 202的每個角沿縱向至少布置一根柱縱筋203，在所述柱混凝土 202內(nèi)自上到下箍有多圈柱箍筋204， 框架梁3，是一種內(nèi)中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架梁，內(nèi)部采用梁中空鋼管301，在所述梁中空鋼管301外包有梁混凝土 302，在所述梁混凝土 302的每個角沿橫向至少布置一根梁縱筋303，在所述梁混凝土 302內(nèi)從左到右箍有多圈梁箍筋304， 節(jié)點4，框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201和框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的連接區(qū)域設有外加強環(huán)板401，所述框架柱2的柱中空鋼管201貫通，把所述梁中空鋼管301通過所述外加強環(huán)板401焊接在所述柱中空鋼管201上，所述柱縱筋203上下貫通布置，所述柱箍筋204在節(jié)點區(qū)的圈數(shù)加密，所述梁縱筋303繞過所述柱中空鋼管201，所述梁箍筋304在節(jié)點區(qū)的圈數(shù)加密。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，在外加強環(huán)板401上有加勁肋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，在梁縱筋303無法繞過框架柱2的柱中空鋼管201時，是直接用鋼筋連接器焊接在所述柱中空鋼管201上的。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201的橫截面是圓形或矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的橫截面是矩形。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201和框架梁3內(nèi)的梁中空鋼管301的材料是普通鋼材或高強鋼材。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述框架柱2內(nèi)的柱混凝土 202和框架梁3內(nèi)的梁混凝土 302的材料是普通混凝土或高強混凝土。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述外加強環(huán)板401向框架柱2內(nèi)的柱中空鋼管201內(nèi)徑向延伸，形成內(nèi)加強環(huán)板。
全文摘要
一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結(jié)構(gòu)體系，屬于土木工程中的結(jié)構(gòu)工程領域。其特征在于，該體系的梁、柱均采用中空鋼管外包鋼筋混凝土形成的疊合截面。內(nèi)部采用中空鋼管，截面開展，剛度大，在減小混凝土用量的同時有效減輕了結(jié)構(gòu)自重，降低了在地震中的作用力；同時，外包鋼筋混凝土對鋼管提供了良好的防火和防腐保護。在體系的節(jié)點區(qū)，柱內(nèi)鋼管貫通，將梁內(nèi)鋼管通過加強環(huán)板焊接在柱內(nèi)鋼管上。柱縱筋貫通布置；梁縱筋部分繞過柱內(nèi)鋼管深入節(jié)點，部分焊接在柱內(nèi)鋼管上；節(jié)點區(qū)梁、柱箍筋適當加密。本發(fā)明應用于框架、框架-剪力墻等結(jié)構(gòu)形式中，適用于作為大型高層、超高層或巨型結(jié)構(gòu)的主體結(jié)構(gòu)體系。
文檔編號E04B1/98GK102979179SQ20121049523
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者韓林海, 侯超 申請人:清華大學