一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系制造技術

一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系，屬于土木工程中的結構工程領域。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構自重，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。在體系的節點區，柱內鋼管貫通，將梁內鋼管通過加強環板焊接在柱內鋼管上。柱縱筋貫通布置；梁縱筋部分繞過柱內鋼管深入節點，部分焊接在柱內鋼管上；節點區梁、柱箍筋適當加密。本發明專利技術應用于框架、框架-剪力墻等結構形式中，適用于作為大型高層、超高層或巨型結構的主體結構體系。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于土木工程中的結構工程領域，特別涉及一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系。
技術介紹
近年來，隨著我國經濟的快速發展和建筑結構技術的不斷提高，各地對高層、超高層建筑和標志性建筑的需求不斷增加，使得巨型結構的建設有了前所未有的發展。目前，巨型結構采用的主要類型包括，鋼筋混凝土結構、純鋼結構和鋼-混凝土組合結構。其中，鋼管混凝土、鋼骨混凝土等組合結構，由于能充分發揮鋼、混凝土兩種材料各自的優勢，具有強度高、剛度大、性能優越、經濟效益好等優勢，在巨型結構中得到越來越廣泛的應用。巨型結構作為重要大型建筑，其在各類災害中的安全是人們生命財產的保障。由于巨型結構質量大，在地震中承受的作用力也相對較大；同時，巨型結構多為高層、超高層，消防難度大，對耐火性能提出了更高的要求。采用更合理的結構體系，提高巨型結構的抗災性能，成為現代建筑發展的新需求。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構體系，來適應巨型結構發展的要求。一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系，其梁、柱均采用中空鋼管外包鋼筋混凝土形成的疊合構件。柱的內中空鋼管可以是圓形或矩形截面；梁的內中空鋼管采用方形截面。中空截面減少了混凝土的填充，有效減輕了結構自重；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，該類結構具有截面開展、剛度大、自重輕、抗震優越、耐火和耐腐蝕性能好等優點，適用于大型高層、超高層結構等巨型結構的主體結構體系。利用鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系，是改善巨型結構自重大、抗震性能差、耐火性能差的有效途徑。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決
技術介紹
中所述的巨型結構自重大、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、抗震優越、耐火和耐腐蝕性能好的鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系。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，有效地減小了結構的自重，從而降低了結構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部的鋼管和鋼筋提供較好的保護作用，大大改善了結構的耐火性能。同時，由于混凝土對鋼管的保護，結構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構體系力學性能好，抗震、耐火性能優越，適用于在大型高層、超高層巨型結構中應用。本專利技術的特征在于，是包括框架結構、框架-剪力墻結構和懸掛結構在內的任意一個結構形式中的梁柱體系，包括框架柱2、框架梁3和作為梁、柱連接節點的節點4，其中框架柱2，是一種內中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架柱，內部采用柱中空鋼管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內自上到下箍有多圈柱箍筋204，框架梁3，是一種內中空鋼管-外包鋼筋混凝土的框架梁，內部采用梁中空鋼管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內從左到右箍有多圈梁箍筋304，節點4，框架柱2內的柱中空鋼管201和框架梁3內的梁中空鋼管301的連接區域設有外加強環板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在節點區的圈數加密，所述梁縱筋303繞過所述柱中空鋼管201，所述梁箍筋304在節點區的圈數加密。在外加強環板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內的柱中空鋼管201的橫截面是圓形或矩形。所述框架梁3內的梁中空鋼管301的橫截面是矩形。所述框架柱2內的柱中空鋼管201和框架梁3內的梁中空鋼管301的材料是普通鋼材或高強鋼材。所述框架柱2內的柱混凝土 202和框架梁3內的梁混凝土 302的材料是普通混凝土或高強混凝土。所述外加強環板401向框架柱2內的柱中空鋼管201內徑向延伸，形成內加強環板。本專利技術的有益效果為( I)和目前常用的巨型鋼筋混凝土結構、巨型組合結構相比，該結構體系采用內中空鋼管，截面開展、剛度大、穩定性好，可有效減輕結構自重，在地震中承受較小的作用力，從而具有優越的抗震性能。(2)和目前常用的巨型鋼結構、巨型組合結構相比，該結構體系的外包混凝土可以為內部鋼管和鋼筋提供良好的防火保護，使得結構具有優越的耐火性能。(3)外包混凝土可以有效延緩或避免內鋼管外壁的腐蝕。同時，研究表明，封閉截面的空心管內部，由于缺乏氧氣和水分，其腐蝕可忽略不計。因此，該結構體系具有良好的耐久性能。(4)鋼管內部中空，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，內部空間可布置管線等設備并對其起到保護作用。因此，該結構體系具有較好的經濟性和適用性。附圖說明圖I為本專利技術的實施例框架結構體系示意圖；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處的節點局部示意圖。圖中，I-鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系，2-框架柱，3-框架梁，4一梁柱節點，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—外加強環板。具體實施例方式本專利技術提供了一種鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系，下面結合附圖的實施例對本專利技術的結構及具體實施方式作進一步的說明。本專利技術的目的通過如下技術方案實現鋼管-鋼筋混凝土疊合框架結構體系I由框架柱2、框架梁3和節點4構成。所述結構體系I的梁、柱截面均采用內中空鋼管-外包鋼筋混凝土組合結構。所述的框架柱2中，內部采用柱中空鋼管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、柱連接節點4中，柱中空鋼管201和梁中空鋼管301可采用外加強環板式連接方式，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應在節點區有適當加密。梁縱筋303，可以繞過柱中空鋼管201的，應深入節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在節點區也應適當加密。節點區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、柱連接節點。在外加強環板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。框架柱2內的柱中空鋼管201的橫截面是圓形或矩形。框架梁3內的梁中空鋼管301的橫截面是矩形。框架柱2內的柱中空鋼管201和框架梁3內的梁中空鋼管301的材料是普通鋼材或高強鋼材。框架柱2內的柱混凝土 202和框架梁3內的梁混凝土 302的材料是本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋼管?鋼筋混凝土疊合框架結構體系，其特征在于，是包括框架結構、框架?剪力墻結構和懸掛結構在內的任意一個結構形式中的梁柱體系，包括框架柱2、框架梁3和作為梁、柱連接節點的節點4，其中：框架柱2，是一種內中空鋼管?外包鋼筋混凝土的框架柱，內部采用柱中空鋼管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內自上到下箍有多圈柱箍筋204，框架梁3，是一種內中空鋼管?外包鋼筋混凝土的框架梁，內部采用梁中空鋼管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內從左到右箍有多圈梁箍筋304，節點4，框架柱2內的柱中空鋼管201和框架梁3內的梁中空鋼管301的連接區域設有外加強環板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在節點區的圈數加密，所述梁縱筋303繞過所述柱中空鋼管201，所述梁箍筋304在節點區的圈數加密。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：韓林海，侯超，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：