一种混合式钢混凝土组合框架体系.pdf

本发明公开了属于工程结构技术领域的一种混合式钢-混凝土组合框架体系。该框架体系由劲性异形钢管混凝土组合柱、混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁和钢筋混凝土楼板组成，劲性异形钢管混凝土组合柱由异形柱钢管、柱纵筋、柱箍筋、柱钢管外层混凝土和柱钢管内核心混凝土组成，混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁由梁钢管、内隔板、梁纵筋、梁箍筋、梁钢管外层混凝土组成，且梁端钢管下部和梁跨中钢管上部梁钢管与内隔板形成的空间内填充梁钢管内核心轻骨料混凝土。本发明的框架体系具有优越的抗火、抗震性能和较轻的结构自重，可用于住宅等建筑结构中，且便于建筑空间的有效利用。

1、  一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，该混合式钢-混凝土组合框架体系由劲性异形钢管混凝土组合柱(1)、混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁(2)和钢筋混凝土楼板(3)组成；所述劲性异形钢管混凝土组合柱(1)内置异形柱钢管(7)，异形柱钢管(7)外层设置柱纵筋(9)和柱箍筋(8)，异形柱钢管(7)外设置柱钢管外层混凝土(5)，柱钢管内核心混凝土(6)灌注在异形柱钢管(7)中；所述混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁(2)内置梁钢管(12)，梁钢管(12)内设置内隔板(13)，梁钢管(12)外层设置梁纵筋(15)和梁箍筋(14)，梁钢管(12)外设置梁钢管外层混凝土(10)，梁端钢管下部和梁跨中钢管上部梁钢管(12)与内隔板(13)形成的空间内填充梁钢管内核心轻骨料混凝土(11)；钢筋混凝土楼板(3)与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁(2)通过栓钉(16)连接；劲性异形钢管混凝土组合柱(1)与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁(2)形成梁-柱连接节点(4)，节点处，梁钢管(12)与异形柱钢管(7)之间设置箱型牛腿(17)，箱型牛腿(17)通过贴脚焊缝(19)与异形柱钢管(7)连接，箱型牛腿(17)与梁钢管(12)连接处设置连接盖板(18)，连接盖板(18)通过贴脚焊缝(19)与箱型牛腿(17)及梁钢管(12)连接。

2、  根据权利要求1所述的一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，所述劲性异形钢管混凝土组合柱(1)，为角柱时，截面形式为“L”型；为边柱时，截面形式为“T”型；为中柱时，截面形式为“十”字型。

3、  根据权利要求1所述的一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，所述异形柱钢管(7)，角柱处异形柱钢管(7)截面形式为“L”型；边柱处异形柱钢管(7)截面形式为“T”型；中柱处异形柱钢管(7)截面形式为“十”字型。

4、  根据权利要求1所述的一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，所述梁钢管(12)的宽度与异形柱钢管(7)宽度相等或小于异形柱钢管(7)的宽度。

5、  根据权利要求1所述的一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，所述梁钢管外层混凝土(10)与柱钢管外层混凝土(5)宽度相等。

一种混合式钢-混凝土组合框架体系
技术领域
本发明属于工程结构技术领域，特别涉及一种混合式钢-混凝土组合框架体系。
背景技术
钢管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好、制作和施工方便等优点，当在高层或超高层建筑结构中采用钢管混凝土柱-钢管混凝土梁框架结构时，可以获得更好的经济效果。钢管混凝土较空钢管的耐火性能有很大的提高，但为满足耐火等级要求，一般仍然需要对钢管混凝土进行防火保护，这在一定程度上增加了防火涂料造价，且防火涂料不可承受外力，无法与钢管共同工作提高承载能力，为此有必要在原有钢管混凝土柱-钢管混凝土梁框架结构的基础上，提出新的结构体系，改善其抗火性能和承载能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合式钢-混凝土组合框架体系。
一种混合式钢-混凝土组合框架体系，其特征在于，该混合式钢-混凝土组合框架体系由劲性异形钢管混凝土组合柱1、混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2和钢筋混凝土楼板3组成；所述劲性异形钢管混凝土组合柱1内置异形柱钢管7，异形柱钢管7外层设置柱纵筋9和柱箍筋8，异形柱钢管7外设置柱钢管外层混凝土5，柱钢管内核心混凝土6灌注在异形柱钢管7中；所述混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2内置梁钢管12，梁钢管12内设置内隔板13，梁钢管12外层设置梁纵筋15和梁箍筋14，梁钢管12外设置梁钢管外层混凝土10，梁端钢管下部和梁跨中钢管上部梁钢管12与内隔板13形成的空间内填充梁钢管内核心轻骨料混凝土11；钢筋混凝土楼板3与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2通过栓钉16连接；劲性异形钢管混凝土组合柱1与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2形成梁-柱连接节点4，节点处，梁钢管12与异形柱钢管7之间设置箱型牛腿17，箱型牛腿17通过贴脚焊缝19与异形柱钢管7连接，箱型牛腿17与梁钢管12连接处设置连接盖板18，连接盖板18通过贴脚焊缝19与箱型牛腿17及梁钢管12连接。
所述劲性异形钢管混凝土组合柱1，为角柱时，截面形式为“L”型；为边柱时，截面形式为“T”型；为中柱时，截面形式为“十”字型。
所述异形柱钢管7，角柱处异形柱钢管7截面形式为“L”型；边柱处异形柱钢管7截而形式为“T”型；中柱处异形柱钢管7截面形式为“十”字型。
所述梁钢管12的宽度与异形柱钢管7宽度相等或小于异形柱钢管7的宽度。
所述梁钢管外层混凝土10与柱钢管外层混凝土5宽度相等。
本发明的有益效果为：本发明的框架体系，为提高结构耐火性能，在钢管混凝土外层设置混凝土以及构造纵筋和箍筋；为减轻结构自重，混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁采用部分填充混凝土形式，梁跨中位置上部受压区和梁端下部受压区钢管内部分别进行填充，之间用内隔板隔离，内填混凝土采用轻骨料混凝土，由于梁、柱外层为混凝土，梁采用部分填充轻骨料混凝土，具有优越的抗火、抗震性能和较轻的结构自重，可用于住宅等建筑结构中，且便于建筑空间(尤其住宅结构中)的有效利用。
附图说明
图1为混合式钢-混凝土组合框架体系的平面示意图；
图2为混合式钢-混凝土组合框架体系的立面示意图；
图3为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的劲性异形钢管混凝土组合柱为边柱时(柱号：B1′)的截面图(a-a)；
图4为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的劲性异形钢管混凝土组合柱为中柱时(柱号：B2′)的截面图(b-b)；
图5为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的劲性异形钢管混凝土组合柱为角柱时(柱号：A3′或C3′)的截面图(c-c)；
图6为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁跨中位置(截面：d-d)的截面图；
图7为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁端部位置(截面：e-e)的截面图；
图8为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的梁-柱连接节点平面示意图；
图9为混合式钢-混凝土组合框架体系所采用的梁-柱连接节点立面示意图；
图中标号：1-劲性异形钢管混凝土组合柱；2-混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁；3-钢筋混凝土楼板；4-梁-柱连接节点；5-柱钢管外层混凝土；6-柱钢管内核心混凝土；7-异形柱钢管；8-柱箍筋；9-柱纵筋；10-梁钢管外层混凝土；11-梁钢管内核心轻骨料混凝土；12-梁钢管；13-内隔板；14-梁箍筋；15-梁纵筋；16-栓钉；17-箱型牛腿；18-连接盖板；19-贴脚焊缝。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
一种混合式钢-混凝土组合框架体系，该混合式钢-混凝土组合框架体系的平面、立面示意图分别如图1和图2所示，该混合式钢-混凝土组合框架体系由劲性异形钢管混凝土组合柱1、混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2和钢筋混凝土楼板3组成；所述劲性异形钢管混凝土组合柱1，为角柱时，截面形式为“L”型；为边柱时，截面形式为“T”型；为中柱时，截面形式为“十”字型；劲性异形钢管混凝土组合柱为边柱时(柱号：B1′)的截面图(a-a)、为中柱时(柱号：B2′)的截面图(b-b)和为角柱时(柱号：A3′或C3′)的截面图(c-c)分别如图3、图4和图5所示；所述劲性异形钢管混凝土组合柱1内置异形柱钢管7，角柱处异形柱钢管7截面形式为“L”型，边柱处异形柱钢管7截面形式为“T”型，中柱处异形柱钢管7截面形式为“十”字型，异形柱钢管7外层设置柱纵筋9和柱箍筋8，异形柱钢管7外设置柱钢管外层混凝土5，柱钢管内核心混凝土6灌注在异形柱钢管7中；所述混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2内置梁钢管12，梁钢管12截面为矩形，梁钢管12内设置内隔板13，内隔板为钢板焊接而成，梁钢管12外层设置梁纵筋15和梁箍筋14，梁钢管12外设置梁钢管外层混凝土10，梁端钢管下部和梁跨中钢管上部梁钢管12与内隔板13形成的空间内填充梁钢管内核心轻骨料混凝土11，混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁跨中位置(截面：d-d)的截面图如图6所示，混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁端部位置(截面：e-e)的截面图如图7所示；钢筋混凝土楼板3与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2通过栓钉16连接；劲性异形钢管混凝土组合柱1与混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁2形成梁-柱连接节点4，节点处，梁钢管12与异形柱钢管7之间设置箱型牛腿17，箱型牛腿17通过贴脚焊缝19与异形柱钢管7连接，箱型牛腿17与梁钢管12连接处设置连接盖板18(每面设置一块连接盖板)，连接盖板18通过贴脚焊缝19与箱型牛腿17及梁钢管12连接，梁-柱连接节点平面、立面示意图分别如图8和图9所示，所述梁钢管外层混凝土10与柱钢管外层混凝土5宽度相等。
本发明具体实施时，先制作、定位柱钢管和节点区箱型牛腿，然后现场焊接梁钢管，最后可浇筑钢管核心混凝土和外层混凝土，最终形成整体框架结构。钢结构应以施工方便、易于浇筑混凝土为原则进行制作。
本实施例采用结构用钢管来做为梁、柱钢管，可采用梁钢管宽度等于或小于柱钢管方式布置。浇筑混凝土可以采用高强混凝土或普通混凝土，但梁钢管内部核心混凝土需采用轻骨料混凝土，确保混凝土能够均匀、密实地灌注在钢管内外，且要保证梁钢管外层混凝土与柱钢管外层混凝土宽度相等。
在钢管混凝土结构钢管外设置混凝土保护层，可以有效提高钢管混凝土的耐火性能，当在外层混凝土内设置箍筋、纵筋等构造措施形成劲性异形钢管混凝土组合柱或混凝土-钢管部分填充轻骨料混凝土组合梁时，钢管和内、外混凝土可以共同工作，明显提高其承载力和耐火极限，从而使这种新型混合式钢-混凝土组合框架体系具有优越的的抗火性能和抗震性能。