內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架的製作方法

2023-05-28 08:22:56 3

專利名稱：內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，屬於一種用在 高層建築中的巨型框架。
技術背景在高層住宅建設中，大空間和造價是制約其發展的重要因素，巨型框架 結構應用於高層住宅就是針對這些問題提出來的。巨型框架結構由主框架和 次框架組成，亦有稱之為主、次框架結構體系。主框架承受絕大部分水平荷 載和次結構傳來的豎向荷載。由普通梁、柱構成的次框架則被設置於兩道主 框架之間，在結構中僅起到輔助作用和大震下的耗能作用，並負責將樓面豎 向荷載傳遞給主框架，因而梁柱截面較小並可在主框架梁下形成大空間。巨 型框架結構有傳力明確、整體性好、施工速度快、節省材料、可進行多種結 構形式和材料組合的優點。在我國，高層建築多為混凝土結構，所以己建成的巨型框架結構均為鋼 筋混凝土巨型框架結構。巨型框架結構體系的主框架是由不同於通常梁柱概 念的大型構件一巨型梁和巨型柱組成的巨型框架。主框架本身就是獨立結構, 其中巨型柱的尺寸很大，有時跨度超過一個普通框架的柱距，巨型梁一般採 用高度在一層左右的混凝土大梁，隔若干層設置一道。主框架為主要抗側力 體系，巨型梁與巨型柱屬於結構的重要構件。通常的鋼筋混凝土巨型梁和巨型柱一般是巨型箱形構件。巨型柱由四面 剪力牆組成，其受力特點為空間受力結構部件，與平面受力構件剪力牆的受 力特點有較大.差異，但是剪力牆的延性較差的缺點仍在一定程度上影響著巨 型柱抗震性能的充分發揮。從受力角度來看，主框架可被看作豎向力作用下 的轉換結構和水平力作用下的剛性層的複合，和普通框架結構不同，由於巨
型梁柱節點處很大的剛域段的存在，巨型柱的剪切變形不可忽視。現有的構 成巨型柱的剪力牆的配筋一般為兩排由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網， 其剛度、承載力和延性等不足導致剪切破壞及受壓牆肢底部混凝土壓碎等破 壞現象發生，從而使結構整體破壞；牆底底部的塑性鉸區域小，抗震耗能能力較低；剪力牆出現剪切斜裂縫後，易致使巨型柱的承載力快速降低。巨型梁不僅要承受自身的自重，還要負擔支承在其上的次框架傳來的全部荷載。 現有的一層樓高左右的混凝土大梁延性較差，地震作用下開裂後結構剛度發 生明顯退化，層間位移角增加很快。巨型梁支撐著若干次結構層，既是主要 的抗側力構件，又是主要的豎向承重構件，其屈服可能導致主梁變形過大而影響次結構的豎向承載力；主梁的跨度大，其撓度的絕對值也大，如果過早 屈服，可能造成次結構破壞和設備破壞，地震後很難對其修復。 發明內容本實用新型所要解決的技術問題是顯著提高巨型結構抗震能力的問題， 提出了一種內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱的巨型框架。本實用新型的巨型柱所採用的技術方案參見圖2、圖3、圖4和圖5，所 提供的內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱，呈空間筒狀，其每一面牆體由內藏鋼 桁架混凝土剪力牆連接呈封閉狀，相鄰的兩面剪力牆之間由共用的角柱連接。 每面剪力牆板中配置由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用 拉接鋼筋12拉接，在兩排分布鋼筋網之間加配有斜向鋼筋束構成的鋼筋斜支 撐10和其芯部的型鋼斜支撐9，鋼筋斜支撐10用箍筋11約束；每兩面剪力 牆之間由共用的角柱3連接，角柱3採用型鋼混凝土結構，角柱3中的型鋼6 與型鋼斜支撐9、鋼筋斜支撐10構成鋼桁架，鋼筋斜支撐10和型鋼斜支撐9 在巨型柱中呈空間螺旋形。.所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱，巨型柱中的每面剪力牆板中在層 高高度範圍內(上樓層的下半部和下樓層的上半部)分別固裝著兩個鋼筋斜 支撐10和兩個型鋼斜支撐9,兩斜支撐交叉布置呈X形，鋼筋斜支撐10的上端和下端均伸入角柱3錨固，型鋼斜支撐9與角柱3中的型鋼6的翼緣焊 接。內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱是一種空間受力構件，鋼筋斜支撐在巨型 柱中類似有由下至上的螺旋箍(將巨型柱看成一個豎懸臂空心構件)的作用， 可以起到抗扭作用，具有很大的強度和抗側力剛度。連梁破壞後仍具有承擔 豎向荷載的能力，以使結構在罕遇地震作用之後不至於倒塌。與普通鋼筋混 凝土巨型柱相比，具有更好的抗震能力。本實用新型的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁採用的技術方案是內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁，由邊框梁13和剪力牆板構成，在剪力牆板中配置由 橫向和縱向分布鋼筋17、 18組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋22拉 接，在兩排鋼筋網之間加配型鋼斜支撐19，鋼筋斜支撐20，邊框梁13中設 置型鋼梁14，型鋼梁14、型鋼斜支撐19與鋼筋斜支撐20組合，在混凝土剪 力牆內部形成鋼桁架。所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁，在剪力牆板鋼筋網內配置的型鋼 斜支撐19和鋼筋斜支撐20呈人字形網狀布置，其上端伸入上邊框梁13中與 梁中型鋼梁14連接，下端伸入下邊框梁13中，與下邊框梁中型鋼梁14連接， 型鋼斜支撐19和鋼筋斜支撐20、邊框梁13中的型鋼梁14組合，在混凝土剪 力牆內部形成鋼桁架。所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁，在剪力牆板鋼筋網內固裝的型鋼 斜支撐19和鋼筋斜支撐20呈X形網狀布置，其上端伸入上邊框梁13中與梁 中型鋼梁14連接，下端伸入下邊框梁13中，與下邊框梁中型鋼梁14連接， 型鋼斜支寧19和鋼筋斜支撐20、邊框梁13中的型鋼梁14組合，在混凝土剪 力牆內部形成鋼桁架。本實用新型採用的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁中內藏的鋼桁架是一個
幾何不變體系，其自身是一個很好的傳力體系。在力的傳遞中，型鋼與混凝 土的粘結不起主要作用，不易發生粘結破壞。內藏鋼桁架的存在提高了巨型 梁的承載力，防止了巨型梁的過早屈服。和普通巨型梁相比，承載能力提高， 承載力和剛度衰減較慢，抗震性能相對穩定，剪切滑移破壞減輕。巨型梁柱 構成的主框架是巨型框架結構的主要抗震部件，提高了巨型梁柱的抗震能力， 也就提高了結構的整體抗震能力，當建築物遭遇強烈地震時，可減輕其震害， 防止其倒塌。


圖1是巨型框架結構示意圖；圖2是本實用新型內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱中型鋼斜支撐和鋼筋斜支 撐的布置示意圖。筒體的一面剪力牆中的斜支撐呈空間螺旋形上升的示意圖， 其中A1-B1-C1-D1-A2-B2-C2-D2、 A2-B2-C2-D2-A3-B3-C3-D3、 A3畫B3-C3-D3-A4-B4-C4-D4、 A4-B4-C4-D4-A5-B5-C5-D5分別代表筒體的一 個結構單元。A1-B2-B1-A2、 A2-B3-B2-A3為一面剪力牆中的兩X形斜支撐；圖3是本實用新型內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱的一個結構單元中一面剪 力牆結構配筋示意圖，其它三個側面的配筋示意圖與本圖相同；圖4是圖3中A^A剖面放大示意圖；圖5是圖3中B—B剖面放大示意圖；圖6是本實用新型內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁中型鋼斜支撐和鋼筋斜支 撐呈人字形網狀布置時的結構配筋示意圖； 圖7是圖6中A—A剖面放大示意圖； 圖8是圖6中B—B剖面放大示意圖；圖9是本實用新型內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁中型鋼斜支撐和鋼筋斜支 撐呈X形網狀布置時的結構配筋示意圖。 其中，圖中l-巨型柱，2-巨型梁，3-角柱，4-角柱中的縱筋，5-角柱中的四邊形箍筋， 6-角柱中的型鋼，7-巨型柱牆板橫向分布鋼筋，8-巨型柱牆板縱向分布鋼筋， 9-巨型柱內藏型鋼斜支撐，10-巨型柱內藏鋼筋斜支撐，11-巨型柱鋼筋斜支撐 的箍筋，12-巨型柱兩片鋼筋網之間的拉接筋，13-巨型梁的邊框梁，14-巨型 梁的邊框梁中的型鋼，15-巨型梁的邊框梁縱筋，16-巨型梁的邊框梁矩形箍筋， 17-巨型梁牆板橫向分布鋼筋，18-巨型梁牆板縱向分布鋼筋，19-巨型梁內藏 型鋼斜支撐，20-巨型梁內藏鋼筋斜支撐，21-巨型梁鋼筋斜支撐的箍筋，22-巨型梁兩片鋼筋網之間的拉接筋。
具體實施方式
結合附圖對本實用新型巨型柱實施例作進一步詳述內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱的一個結構單元中一面剪力牆結構配筋示意圖如圖3、圖4和圖5所示，它是由型鋼混凝土角柱和內藏支撐的剪力牆板 構成。其正四邊形截面角柱3採用型鋼混凝土結構，配筋有四根鋼筋4和兩 個交叉的工字形型鋼6，沿柱縱筋均勻地綁紮著四邊形箍筋5，其箍筋分布貫 通全柱高度內；剪力牆的配筋是，在兩側沿橫向及豎向分別均勻的布i剪力 牆板鋼筋7和8，並在交叉點綁紮固定，形成兩片鋼筋網，鋼筋7的兩端分別 插入角柱中滿足錨固長度的要求進行錨固。斜支撐的配置是，在上樓層的下 半部和下樓層的上半部高度區域內的剪力牆板兩片鋼筋網內分別對稱地固接 著呈X形的由鋼筋斜支撐10和型鋼斜支撐9構成的斜支撐，型鋼斜支撐9位 於鋼筋斜支撐10的芯部。鋼筋斜支撐10的上端和下端均伸入角柱3錨固， 型鋼斜支撐9與角柱3中的型鋼6的翼緣焊接。角柱3中的型鋼6與型鋼斜 支撐9構成鋼桁架。斜支撐縱筋10的四根鋼筋外側均勻地固裝著箍筋11，鋼 筋斜支撐10、斜支撐型鋼9與均布的箍筋,ll連接成混凝土斜支撐骨架，澆搗 混凝土後，形成混凝土斜支撐。其它構造配筋有，抗震牆兩片鋼筋網之間用 間距小於或等於600mm的拉接筋12相連。
結合附圖對本實用新型巨型梁的實施例作進一步詳述-實施例1內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁的結構配筋示意圖如圖6、圖7和圖S所示，它是由型鋼混凝土邊框梁13和帶內藏人字形網狀布置的型鋼斜支撐19和鋼 筋斜支撐20的混凝土剪力牆板構成。其邊框梁的型鋼梁為工字鋼14，四周配 置縱筋15，沿梁縱筋均勻地綁紮矩形箍筋16，邊框梁的箍筋均勻分布至梁端； 剪力牆的配筋是，在兩側沿橫向及豎向分別均勻地布置剪力牆板橫向鋼筋17 和縱向鋼筋18，並在交叉點綁紮固定，形成兩片鋼筋網，縱向鋼筋18的兩端 分別插入邊框梁中，並使其分別滿足錨固長度的要求。斜支撐的配置是，在 剪力牆板兩片鋼筋網內配置四根鋼筋斜支撐20，鋼筋斜支撐20內部設置型鋼 斜支撐19，鋼筋斜支撐20外側均勻的固裝著箍筋21。其上端伸入上邊框梁 13中與梁中型鋼梁14連接，下端伸入下邊框梁13中與下邊框梁中型鋼梁14 連接，型鋼斜支撐19和鋼筋斜支撐20、邊框梁13中的型鋼梁14組合，在混 凝土剪力牆內部形成鋼桁架。剪力牆兩片鋼筋網之間用間距小於或等於 600mm的拉接筋22相連。 實施例2內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁的第二種結構形式如圖9所示，是在剪力 牆板兩片鋼筋網內側設置X形網狀布置的型鋼斜支撐19和鋼筋斜支撐20。 其它方面與第一種形式相同。
權利要求1、內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，呈空間筒狀，其每一面牆體由內藏鋼桁架混凝土剪力牆連接呈封閉狀，相鄰的兩面剪力牆之間由共用的角柱連接；每片剪力牆板中配置由橫向和縱向分布鋼筋組成的鋼筋網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋(12)拉接，其特徵在於在兩排分布鋼筋網之間加配有斜向鋼筋束構成的鋼筋斜支撐(10)和其芯部的型鋼斜支撐(9)，鋼筋斜支撐(10)用箍筋(11)約束；每兩面剪力牆之間由共用的角柱(3)連接，角柱(3)採用型鋼混凝土結構，角柱(3)中的型鋼(6)與型鋼斜支撐(9)、鋼筋斜支撐(10)構成鋼桁架，鋼筋斜支撐(10)和型鋼斜支撐(9)在巨型柱中呈空間螺旋形。
2、 根據權利要求1所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，其特徵在於 巨型柱中的每面剪力牆板中在層高高度範圍內，即上樓層的下半部和下樓層 的上半部，分別固裝著兩個鋼筋斜支撐(10)和兩個型鋼斜支撐(9)，兩斜 支撐交叉布置呈X形，鋼筋斜支撐(10)的上端和下端均伸入角柱(3)錨固， 型鋼斜支撐(9)與角柱(3)中的型鋼(6)的翼緣焊接。
3、 內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，由邊框梁(13)和剪力牆板構成， 在剪力牆板中配置由橫向分布鋼筋(17)和縱向分布鋼筋(18)組成的鋼筋 網，在鋼筋網之間用拉接鋼筋(22)拉接，其特徵在於在兩排鋼筋網之間 加配型鋼斜支撐(19)，鋼筋斜支撐(20)，邊框梁(13)中設置型鋼梁(14), 型鋼梁(14)、型鋼斜支撐(19)與鋼筋斜支撐(20)組合，在混凝土剪力牆 內部形成鋼桁架。
4、 根據權利要求3所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，其特徵在於 在剪力牆板鋼筋網內配置的型鋼斜支撐(19)和鋼筋斜支撐(20)呈人字形 網狀布置，其上端伸入上邊框梁(13)中與梁中型鋼梁(14)連接，下端伸 入下邊框梁(13)中，與下邊框梁中型鋼梁(14)連接，型鋼斜支撐(19) 和鋼筋斜支撐(20)、邊框梁(13)中的型鋼梁(14)組合，在混凝土剪力牆內部形成鋼桁架。
5、根據權利要求3所述的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，其特徵在於: 在剪力牆板鋼筋網內固裝的型鋼斜支撐(19)和鋼筋斜支撐(20)呈X形網 狀布置，其上端伸入上邊框梁(13)中與其中型鋼梁(14)連接，下端伸入 下邊框梁(13)中，與下邊框梁中型鋼梁(14)連接，型鋼斜支撐(19)和 鋼筋斜支撐(20)、邊框梁(13)中的型鋼梁(14)組合，在混凝土剪力牆內 部形成鋼桁架。
專利摘要本實用新型的內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁柱框架，屬於一種用在高層建築中的巨型框架結構體系。內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱，呈空間筒狀，角柱(3)中的型鋼(6)與型鋼斜支撐(9)、鋼筋斜支撐(10)構成鋼桁架，鋼筋斜支撐和型鋼斜支撐在巨型柱中呈空間螺旋形。內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁的邊框梁(13)中設置型鋼梁(14)，型鋼梁、型鋼斜支撐(19)與鋼筋斜支撐(20)組合，在混凝土剪力牆內部形成鋼桁架。本實用新型的內藏鋼桁架混凝土組合巨型柱比普通巨型柱有更好的抗扭能力，具有很大的強度和抗側力剛度。內藏鋼桁架混凝土組合巨型梁比普通巨型梁承載能力高，承載力和剛度衰減較慢，剪切滑移破壞減輕。
文檔編號E04B1/18GK201016187SQ200620172809
公開日2008年2月6日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年12月29日
發明者張建偉, 曹萬林, 敏 王 申請人:北京工業大學