[发明专利]异型钢管混凝土组合框架体系及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木建筑结构领域中的房屋框架结构，具体涉及异型钢管混凝土组合框架体系及施工方法。

背景技术

常规的建筑框架结构多为现场浇筑焊接钢筋混凝土框架或钢框架，工期长，受环境影响较大，并且可实现的跨度较小，构件承载力较低，在实际工程中应用具有很大的局限性。近几年随着建筑向更快、更高、跨度更大和承载能力更强的方向发展，常规结构体系和施工方法面临新的挑战。人们开始构建施工更方便、承载能力更强的结构体系。将钢框架设置成可拆卸的结构，并将不同部分用螺栓进行连接，在荷载作用下协同作业，形成框架整体，其强度较高，施工方便，并且可以重复利用，弥补了常规框架结构的缺陷和不足，一时在厂房建设中得到了广泛的应用。但是钢结构刚度较小容易发生整体失稳或局部失稳，而且钢结构大部分是由壁薄的型钢和细长杆件构成的，其形状复杂，节点容易发生应力集中同时存在偏心重力，所以为了提高框架的刚度，增强钢框架的整体稳定性，将钢框架与混凝土结合应用，发挥两者的优点。但是混凝土和钢结构共同作用时，钢结构之间的连接和钢-混凝土的连接以及梁柱节点的设计都存在较多的问题，并且不同截面形式钢-混凝土组合结构的施工也是十分困难且复杂的，在强震作用下，梁柱节点易发生破坏，因此构建新的结构体系并确定合适的施工方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的一个目的是提供异型钢管混凝土组合框架体系，这种异型钢管混凝土组合框架体系用于解决现有的钢-混凝土组合结构施工繁琐，组合结构之间的连接以及稳定性较差的问题，本发明的另一个目的是提供这种异型钢管混凝土组合框架体系的施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种异型钢管混凝土组合框架体系由组合柱和组合梁通过节点连接构成，组合梁水平设置在组合柱之间，节点为内填混凝土的异型钢管混凝土整体式节点；异型钢管混凝土整体式节点是将工字型钢管节点端梁和节点端柱焊接成一体，节点端柱为异型钢管柱，工字型钢管节点端梁与节点端柱连接处的钢管之间相通，形成异型钢管整体式节点，工字型钢管节点端梁的另一端焊接连接板，节点端柱的两端分别焊接连接板，异型钢管整体式节点内浇筑混凝土；组合柱是异型钢管混凝土组合柱，组合柱矩形钢管的两端分别焊接预留螺栓孔的连接板，形成节段式异型钢管柱，节段式异形钢管柱之间通过连接板固定连接后浇筑混凝土而形成组合柱；组合梁是工字型钢管混凝土组合梁，组合梁的两端钢管上焊接预留螺栓孔的连接板，形成节段式工字型钢管梁，节段式工字型钢管梁之间通过连接板固定连接后浇筑混凝土而形成组合梁；节点与组合柱在各自的连接板处通过高强螺栓固定连接后焊接，节点与组合梁在各自的连接板处也通过高强螺栓固定连接后焊接。

上述方案中组合柱是异型钢管混凝土十字型组合柱，由相邻的矩形钢管通过弧形钢板焊接形成异型钢管柱，节点为异型钢管混凝土十字型整体式节点，将工字型钢管节点端梁和十字型异型钢管节点端柱焊接成一体，形成十字型整体式节点。

上述方案中组合柱是异型钢管混凝土工字型组合柱，节点为异型钢管混凝土T字型整体式节点，将工字型钢管节点端梁和工字型钢管节点端柱焊接成一体，在节点端柱腹板上通过高强螺栓与普通工字型节点端梁固定连接，形成T型整体式节点。

上述方案中节段式异型钢管柱在工厂预制，其连接板与异型钢管柱焊接形成节段式异型钢管柱，到现场连接后浇筑混凝土。

上述方案中节段式工字型钢管梁在工厂预制，将上下端开口的矩形钢管作为腹板，开口的矩形钢管作为翼缘，二者焊接形成工字型钢管梁，在其端部焊接预留螺栓孔的连接板，形成节段式工字型钢管梁，到现场连接后浇筑混凝土。

上述方案中工字型组合梁翼缘钢管内布置体内预应力钢丝，在节点的矩形钢管混凝土翼缘外侧上预留张拉孔，实现预应力钢丝的张拉和锚固，可减小组合梁的挠度。

上述方案中工字型组合梁翼缘钢管内布置曲线预应力筋，节点预留张拉孔，预应力筋穿过节点腹板及节点预留的张拉孔在节点外侧张拉锚固，可实现组合梁的较大跨度。

上述方案中混凝土采用自密实细石混凝土，浇筑完混凝土后，梁、柱及整体式节点的混凝土是全部贯通的，养护后与钢管形成一体。

上述异型钢管混凝土组合框架体系的施工方法：