内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架及其施工方法

内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及的是内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架及其施工方法，其中的内置芯柱的异强组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁、内置芯柱的配筋混凝土组合柱，组合梁水平设置在组合柱之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱由纵筋、箍筋、混凝土浇注在一起形成，纵筋分布在芯柱的周围，箍筋包裹在纵筋外，芯柱置于配筋混凝土柱中；组合梁中钢骨或塑骨设置横向加劲肋，跨中处钢骨或塑骨位于组合梁的下部，支座处钢骨或塑骨位于组合梁的上部，预应力筋沿长度方向设置在组合梁中；梁柱节点处预应力筋从芯柱的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固。本发明能够明显减小柱的截面尺寸，避免体系中出现过于臃肿的胖柱；组合梁中预应力筋可产生均布反力来抵消部分外荷载。
【专利说明】内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架及其施工方法
[0001]一、【技术领域】:
本发明涉及的是土木建筑结构领域中的房屋框架结构，具体涉及的是内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架及其施工方法。
[0002]二、【背景技术】:
常规的建筑框架结构多为钢筋混凝土框架和钢框架，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高、跨度更大和重载的方向发展，常规结构体系面临新的挑战。人们开始构建刚度更大、承载能力更强的结构体系，将混凝土中加入钢骨，混凝土和钢骨粘结在一起，协同变形受力，形成组合结构，其刚度大，施工方便，弥补了常规框架结构的不足和缺陷，一时在多高层建筑结构中广泛应用。众所周知，预应力技术在结构体系中的应用可使结构实现更大的跨度，但预应力筋的布置往往与其他构件相矛盾，如对采用实腹式钢骨混凝土梁和实腹式钢骨混凝土柱构成的框架体系施加预应力，预应力筋将不可避免地在柱钢骨中穿过，对节点产生极大的削弱，同时预应力筋在梁中的形状布置会受到内置型钢的约束，为避开这种不利影响，人们构建了一种以空腹式角钢混凝土柱作为框架柱，以预应力钢骨混凝土梁作为框架梁的结构体系，预应力筋可在角钢中穿过，在柱端实现张拉和锚固，这种体系尽管解决了预应力筋的布置问题，但角钢混凝土柱中的钢骨需要焊接，施工相对复杂，而且此类柱的耗能能力一般，滞回曲线不饱满，抗震效果不明显；为满足轴压比的需要结构体系中柱截面尺寸往往偏大，容易形成胖柱，占用很大的空间，因此为使柱截面尺寸减小，同时不影响预应力筋的布置，构建新的结构体系迫在眉睫。
[0003]三、
【发明内容】
:
本发明的目的是提供内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，它用于解决现有一般配筋混凝土柱的截面尺寸大，组合梁中预应力筋在节点较难布置的问题，本发明的另一个目的是提供这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:这种内置芯柱的异强组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁、内置芯柱的配筋混凝土组合柱，组合梁水平设置在组合柱之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱由纵筋、箍筋、混凝土浇注在一起形成，纵筋分布在芯柱的周围，箍筋包裹在纵筋外，芯柱置于配筋混凝土柱中；组合梁截面形式为矩形，内置的钢骨或塑骨为H型的，钢骨或塑骨设置横向加劲肋，跨中处钢骨或塑骨位于组合梁的下部，支座处钢骨或塑骨位于组合梁的上部，预应力筋沿长度方向设置在组合梁中；梁柱节点处预应力筋从芯柱的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁中的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向连接件或竖向套芯管连接，竖向连接件为竖向钢骨连接件或竖向塑骨连接件，竖向套芯管为竖向套芯钢管或竖向套芯塑管。
[0005]上述方案中组合柱的芯柱中浇筑高强混凝土，配筋混凝土柱采用常规混凝土，形成异强混凝土组合柱，可进一步提高柱的轴压性能，因此在同样的外力下可使该类截面尺寸更小，高强混凝土芯柱除可在现场现浇外，还可在工厂预制，现场安装，减少工作量，缩短施工周期。[0006]上述方案中组合梁中的H型钢或塑骨采用蜂窝型折线梁，在组合梁H型钢或塑骨横向加劲肋之间的腹板上开洞，洞截面为圆形或六边形或八边形，不但可减轻梁的自重，避免应力集中，同时节省钢材，施工时钢丝绳可穿过，便于吊装。
[0007]上述方案中预应力筋在组合梁中的布置形式为曲线型或折线型的，预应力筋在钢骨或塑骨中的加劲肋上穿过，预应力筋与钢骨或塑骨为关联形式的。
[0008]上述方案中预应力筋在组合梁中的布置形式为曲线型，预应力筋布置在钢骨外，预应力筋与钢骨或塑骨为非关联形式的。
[0009]上述方案中组合梁中混凝土分两层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，构成异强混凝土组合梁，这样，可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁跨中承受正弯矩范围内受压区为高强混凝土，受拉区则为较低强度的混凝土，可大大提高组合梁的承载能力，同时在节点处增加预应力混凝土的局压性能。
[0010]上述内置芯柱的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法:
首先按设计做好所有框架组合柱的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵
向钢筋可靠锚固在基础中，绑扎芯柱和配筋混凝土柱的箍筋，所有框架柱绑扎完毕后，支模板，浇筑芯柱和配筋混凝土柱的混凝土；当混凝土浇筑快接近柱的上端时，将布置在节点芯柱中的永久的竖向钢骨/塑骨连接件固定好，通过混凝土可靠锚固在芯柱中，混凝土浇筑达到底层的设计高度，不高于梁底。
[0011]将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨或者塑骨与芯柱中的钢骨或者塑骨连接件可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨或者塑骨。然后在指定设计好的位置安装横向加劲肋，若是预应力筋与钢骨或塑骨之间采用关联的布置形式，外突的加劲肋上要提前开洞，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形(曲线或者折线)保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞。支梁模板，然后布置预应力筋及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，绑扎芯柱和配筋混凝土柱的纵筋及梁和节点处的箍筋，支模板，然后浇筑混凝土，养护达到一定强度后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系。
[0012]组合梁采用异强混凝土组合梁时，梁中混凝土分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土；
然后陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱可充分承担拉压内力的作用。
[0013]有益效果:
1.本发明带高强混凝土芯柱的组合柱可承受的轴压比较大，能够明显减小柱的截面尺寸,避免体系中出现过于臃肿的胖柱；
2.本发明高强混凝土芯柱除可在现场现浇外，还可在工厂预制，现场安装，减少工作量，缩短施工周期。
[0014]3.本发明可实现的跨度大，最大跨度可达30米左右。组合梁中预应力筋成抛物线型布置，可产生均布反力来抵消部分外荷载。预应力筋融入到组合梁中，在施工张拉过程中可使梁产生反拱，在使用阶段与型钢混凝土形成一体可减小组合梁的变形和裂缝；
4.本发明梁中内置型钢采用折线型，与常规型钢混凝土构件中的型钢布置不同，呈非对称布置在框架组合梁受拉区，可充分发挥钢材的力学性能，在极限荷载作用下截面中的型钢可全截面进入屈服，受压区边缘混凝土达到极限压应变，充分发挥钢材的最大能效。
[0015]5.本发明梁中布置在型钢上的横向加劲肋不但可确保钢梁的稳定，同时可作为预应力筋的定位件，在施工时可对预应力筋定位，从而便于预应力施工，在型钢折线连接处加劲肋还起到连接作用。
[0016]6.本发明具有良好的延性，体系抗风、抗震性能较好，适合在沿海及地震区等复杂环境下应用。
[0017]7.本发明中异强混凝土组合梁可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁跨中承受正弯矩范围内受压区采用高强混凝土，受拉区采用较低强度的混凝土，可提高组合梁的承载能力，同时在节点处增加预应力混凝土的局压性能。
[0018]8.本发明组合梁中的型钢可采用蜂窝型折梁，在梁加劲肋之间的腹板上开洞，截面为圆形、六边形或者八边形，不但可减轻梁的自重，避免应力集中，同时节省钢材，施工时钢丝绳可穿过，便于吊装。
[0019]四、【专利附图】

【附图说明】:
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明组合梁中预应力筋与钢骨/塑骨不关联的布置形式图；
图3是图2中A-A剖面图；
图4是图2中B-B剖面图；
图5是图2的俯视图；
图6是本发明中预应力筋曲线、钢管/塑骨折线的关联布置形式图；
图7是本发明中预应力筋、钢管/塑骨折线的关联布置形式图；
图8是本发明中梁柱节点立体示意图；
图9是本发明另一种梁柱节点立体示意图；
图10是预制芯柱连接关系示意图；
图11是芯柱外表锯齿状及锯齿状模板示意图；
图12是永久竖向套芯钢管连接件示意图；
图13是内置高强混凝土芯柱的组合柱示意图；
图14是内置高强混凝土芯柱的异型组合柱示意图；
图15是芯柱与梁中预应力筋布置示意图；
图16是组合梁内置型钢直线段的拼接图；
图17是组合梁内置型钢折线段的拼接图；
图18是六边形开洞的蜂窝折线梁示意图；
图19是本发明中连接端头的结构示意图。
[0020]I组合柱 2组合梁 3芯柱 4连接件5混凝土 6纵筋 7箍筋 8加劲肋 9预应力筋10钢骨11洞 12竖向套芯钢管13芯柱连接端头14锚栓15带锯齿状模板。
[0021]五、【具体实施方式】:
下面结合附图对本发明做进一步的说明:
实施例1:
如图1所示，这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁、内置芯柱3的配筋混凝土组合柱1，组合梁2水平设置在组合柱I之间，二者在交汇处采用节点连接。结合图8、图15所示，梁柱节点处预应力筋9从芯柱3的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁中的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向钢骨/塑骨连接件4连接，当然，组合梁中的H型钢或塑骨还可以采用与芯柱竖向套芯钢管12或竖向套芯塑管连接的方式，参阅图9。本实施方式中芯柱及其外侧的配筋混凝土柱采用同一型号的混凝土。
[0022]结合图13所示，芯柱3由纵筋6、箍筋7、混凝土 5浇注在一起形成，纵筋6分布在芯柱3的周围，箍筋7包裹在纵筋6外，芯柱3置于配筋混凝土柱中，芯柱3中箍筋7的密度大于配筋混凝土柱中箍筋的密度；组合柱截面形式可为方形，当然还可以采用矩形、和T形，其中T形如图14所示，芯柱纵筋6采用非金属FRP筋，内部不受外界的干扰，可充分发挥其抗拉强度高的优点，芯柱箍筋7采用HRB400级钢筋。
[0023]结合图2、图3、图4组合梁截面形式为矩形，钢骨10为H型钢，采用折线的形式布置在梁的受拉区，在截面中呈非对称布置，与常规型钢混凝土构件中的型钢布置有所不同，跨中处H型钢位于梁的下部，支座处H型钢位于梁的上部，在极限荷载作用下截面中的型钢可全截面进入屈服，受压区边缘混凝土达到极限压应变，充分发挥钢材的最大能效，在梁中非对称布置的H型钢占用的空间小，而且在节点处与芯柱中的钢骨连接件连接较匹配。在H型钢上下翼缘处设置了抗混凝土滑移的剪力键。在组合梁2中布置预应力筋9，预应力筋9与内置型钢之间的布置有关联和非关联2种形式，关联形式中预应力筋9的布置包括曲线型和折线型，预应力筋9在钢骨10或塑骨中的加劲肋上穿过，曲线型参阅图6，折线型参阅图7，在梁中H型钢上间隔一定距离布置外突的横向加劲肋8，在横向加劲肋8上的适当位置开洞，作为预应力筋9的定位件，在施工时可对预应力筋9定位，从而便于预应力筋的施工。非关联形式中预应力筋的布置采用曲线型，如图2所示，本实施方式即为非关联布置的，预应力筋9布置在钢骨10外，可产生均布反力来抵消部分外荷载，和普通预应力混凝土梁的布置一样，需要对预应力筋9进行现场定位，不受加劲肋8的约束和影响。梁中H型钢上布置的横向加劲肋8，不但可作为预应力筋9的定位件，而且可确保H型钢的稳定性，在型钢折线连接处加劲肋还起到连接作用。
[0024]本发明组合梁2还可以采用塑骨，塑骨可采用FRP板构成的H型塑骨和FRP横向加劲肋，梁中的预应力筋9可为低松弛钢绞线或者预应力FRP筋。
[0025]本发明可在梁中H型钢或塑骨腹板上开圆形、六边形或者八边形的洞11，做成蜂窝型的折线梁，可减轻梁的自重，图18是六边形开洞的蜂窝折线梁示意图。
[0026]折线型H型钢或塑骨可在工厂预制，H型钢现场安装采用焊接和螺栓的混合连接方法，内置型钢直线段的拼接方式参见图16，折线段的拼接方式参见图17，而H型塑骨现场安装采用粘结和螺栓的混合连接方法。
[0027]本实施例的施工方法:
首先按设计做好所有框架组合柱2的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，绑扎芯柱和配筋混凝土柱的箍筋7，所有组合柱2绑扎完毕后，支模板，浇筑芯柱3和配筋混凝土柱的混凝土。当混凝土浇筑快接近柱的上端时，将布置在节点芯柱中的永久的竖向钢骨/塑骨连接件4固定好，通过混凝土可靠锚固在芯柱3中，混凝土浇筑达到底层的设计高度，不高于梁底。[0028]将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨或者塑骨与芯柱中的竖向钢骨/塑骨连接件4可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨或者塑骨，若把整根梁的钢骨或者塑骨拼接完再与芯柱3连接，会给施工带来很大的麻烦，端部不易连接。然后在指定设计好的位置安装横向加劲肋8，若是预应力筋9与钢骨10或塑骨之间采用关联的布置形式，外突的加劲肋8上要提前开洞11，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形(曲线或者折线)保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋8仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞。支梁模板，然后布置预应力筋9及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，绑扎芯柱3和配筋混凝土柱的纵筋及梁和节点处的箍筋，支模板，然后浇筑混凝土，养护达到一定强度后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系。
[0029]内置非对称的型钢/FRP预应力混凝土组合梁可采用异强混凝土组合梁，梁中混凝土分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁2跨中承受正弯矩范围内受压区为高强混凝土，受拉区则为较低强度的混凝土，可大大提高组合梁2的承载能力；梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋9张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力。
[0030]然后陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱3伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱3可充分承担拉压内力的作用。
[0031]实施例2:
这种内置芯柱的异强组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁2、内置芯柱的配筋混凝土组合柱1，组合梁2水平设置在组合柱I之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱3由纵筋6、箍筋7、混凝土 5浇注在一起形成，纵筋6分布在芯柱3的周围，箍筋7包裹在纵筋6外，芯柱3置于配筋混凝土柱中，芯柱中箍筋7的密度大于配筋混凝土柱中箍筋的密度；组合梁2截面形式为矩形，钢骨10或塑骨为H型的，钢骨10或塑骨设置横向加劲肋8，跨中处钢骨或塑骨位于组合梁2的下部，支座处钢骨或塑骨位于组合梁2的上部，预应力筋9沿长度方向设置在组合梁2中；梁柱节点处预应力筋9从芯柱3的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁2中的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向钢骨/塑骨连接件4连接，竖向钢骨/塑骨连接件4为十字型钢。
[0032]本实施例中组合柱的芯柱3中浇筑高强混凝土，配筋混凝土柱采用常规混凝土，形成异强混凝土组合柱。
[0033]本实施例的施工方法:
首先按设计做好所有框架组合柱I的基础，同时将芯柱3纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋7的绑扎，配筋混凝土柱纵向钢筋长度够连接即可，连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋7。由于芯柱3和配筋混凝土柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土。将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，调整固定好后，开始浇筑混凝土，当混凝土浇筑快接近柱的上端时，将布置在节点芯柱中的十字型钢或者塑骨连接件固定好，通过混凝土可靠锚固在芯柱3中，混凝土浇筑达到底层设计好的高度，该高度需小于一层梁底标高。混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱3表面形成锯齿状，便于与外侧配筋混凝土柱的混凝土粘结良好。然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋7，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱I绑扎支模完毕后，开始浇筑外侧配筋柱的混凝土达到底层的设计高度，该高度小于一层梁底标闻。
[0034]将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨10或者塑骨与芯柱中的十字型钢或者塑骨连接件可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨10或者塑骨，若把整根梁的钢骨10或者塑骨拼接完再与芯柱3连接，会给施工带来很大的麻烦，端部不易连接。钢骨10或者塑骨与芯柱中十字型钢连接完好且拼接完毕后，接下来可绑扎芯柱FRP纵筋6和箍筋7，安装带锯齿状模板15，在梁钢骨或者塑骨的位置模板开洞，模板固定后即可浇筑芯柱高强混凝土。同时在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋8，若是预应力筋9与钢骨10或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋8，且上要提前开洞11，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形(曲线或者折线)保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋8仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞。然后布置预应力筋及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋。待芯柱混凝土达到一定强度后，拆模，绑扎配筋混凝土柱纵筋和箍筋、梁中和节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护达到一定强度后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系。
[0035]内置非对称的型钢/FRP预应力混凝土组合梁可采用异强混凝土组合梁，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁跨中承受正弯矩范围内受压区为高强混凝土，受拉区则为较低强度的混凝土，可大大提高组合梁的承载能力；梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋9张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力。
[0036]然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱3伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱3可充分承担拉压内力的作用。
[0037]实施例3:
这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁2、内置芯柱的配筋混凝土组合柱1，组合梁2水平设置在组合柱I之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱3由纵筋6、箍筋7、混凝土 5浇注在一起形成，纵筋6分布在芯柱3的周围，箍筋7包裹在纵筋6外，芯柱3置于配筋混凝土柱中，芯柱中箍筋7的密度大于配筋混凝土柱中箍筋的密度；组合梁2截面形式为矩形，内置的钢骨10或塑骨为H型的，钢骨10或塑骨设置横向加劲肋8，跨中处钢骨或塑骨位于组合梁2的下部，支座处钢骨或塑骨位于组合梁2的上部，预应力筋9沿长度方向设置在组合梁2中；梁柱节点处预应力筋9从芯柱3的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁2中的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向套芯钢管或塑管12连接。组合柱的芯柱3中浇筑高强混凝土，配筋混凝土柱采用常规混凝土，形成异强混凝土组合柱。
[0038]本实施例的施工方法:
首先按设计做好所有框架组合柱2的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及外侧纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋7的绑扎，外侧纵向钢筋长度够连接即可。连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋7越过节点至第二层柱的1/3处。由于芯柱3和外侧配筋柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土。将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，在节点处用竖向套芯钢管12或者塑管代替模板套在芯柱3上，上下为带锯齿状的模板，竖向套芯钢管12永远留在芯柱3上，便于后来与梁中的钢骨10或者塑骨连接。调整固定好后，开始浇筑混凝土至第二层柱的1/3处。混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱3表面形成锯齿状，便于与配筋混凝土柱的混凝土粘结良好。然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱I绑扎完毕后，开始浇筑外侧配筋柱的混凝土达到底层的设计高度，该高度小于一层梁底标闻。
[0039]将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨10或者塑骨与芯柱上的竖向套芯钢管12或塑管可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨10或者塑骨，若把整根梁的钢骨10或者塑骨拼接完再与芯柱3连接，会给施工带来很大的麻烦，端部不易连接。钢骨10或者塑骨与芯柱3上竖向套芯钢管12或塑管连接完好且拼接完毕后，在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋8，若是预应力筋9与钢骨10或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋8，且上要提前开洞11，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形(曲线或者折线)保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞。然后布置预应力筋及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，同时绑扎芯柱外侧的配筋混凝土柱纵筋和箍筋及节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护达到一定强度后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系。
[0040]内置非对称的型钢/FRP预应力混凝土组合梁可采用异强混凝土组合梁，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁2跨中承受正弯矩范围内受压区为高强混凝土，受拉区则为较低强度的混凝土，可大大提高组合梁2的承载能力；梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋9张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力。
[0041]然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱3伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱3可充分承担拉压内力的作用。
[0042]实施例4:
这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁2、内置芯柱的配筋混凝土组合柱1，组合梁2水平设置在组合柱I之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱3由纵筋6、箍筋7、混凝土浇注在一起形成，纵筋6分布在芯柱3的周围，箍筋7包裹在纵筋6外，芯柱3置于配筋混凝土柱中，芯柱中箍筋7的密度大于配筋混凝土柱中箍筋的密度；组合梁2截面形式为矩形，内置的钢骨10或塑骨为H型的，钢骨10或塑骨设置横向加劲肋8，跨中处钢骨10或塑骨位于组合梁2的下部，支座处钢骨10或塑骨位于组合梁2的上部，预应力筋9沿长度方向设置在组合梁2中；梁柱节点处预应力筋9从芯柱3的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁中2的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向套芯钢管12或塑管连接。
[0043]本实施例中组合柱芯柱3在工厂预制，芯柱3为一段一段的，通过芯柱连接端头13连接成一个整体，形成预制装配整体式组合柱1，现场连接，缩短工期。芯柱连接端头13由连接板及锚栓14构成，锚栓14设置在连接板的下底面上，连接板上设置有用于安装的螺栓孔。
[0044]本实施例中组合柱芯柱在工厂预制，形成预制装配整体式组合柱1，现场连接，缩短工期。施工方法如下:
首先按设计做好所有框架组合柱I的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋7的绑扎，配筋混凝土柱纵向钢筋长度够连接即可，连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋7到底层柱标高的1/2处。由于芯柱3和外侧配筋柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土。将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，调整固定好后，开始浇筑混凝土到设计好的高度，该高度为底层柱标高的1/2处，同时将芯柱连接端头13通过锚栓14可靠锚固在高强混凝土中，芯柱连接端头13由带有锚栓14的钢板或者FRP板形成，锚栓14由钢螺纹栓或者FRP螺纹栓构成。混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱3表面形成锯齿状，便于与外侧的配筋混凝土柱混凝土粘结良好。然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱I绑扎完毕后支模，开始浇筑外侧配筋柱的混凝土达到底层柱标闻的1/2处。
[0045]预制芯柱3，将两端芯柱连接端头13固定好，绑扎FRP纵筋6和箍筋7，安装带锯齿状的4块模板，浇筑高强混凝土，养护形成预制芯柱3。运输到现场对芯柱3进行拼接，将制作好的芯柱3通过螺栓连接起来，为保持节点处的连续完整性，应避开芯柱3在梁柱节点处拼接，芯柱3穿过节点在二层柱的1/2-1/3范围内拼接即可，保证了完整性，同时这个范围柱上的弯矩较小，适合拼接。在节点处预制芯柱采用竖向套芯钢管12或者FRP管代替模板套在芯柱3上，上下为带锯齿状的模板，竖向套芯钢管12或者FRP管永远留在芯柱上，便于后来与梁中的钢骨10或者塑骨连接。
[0046]将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨10或者塑骨与芯柱上的竖向套芯钢管12或者FRP管可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨10或者塑骨，若把整根梁的钢骨10或者塑骨拼接完再与芯柱3连接，会给施工带来很大的麻烦，端部不易连接。钢骨10或者塑骨与芯柱上竖向套芯钢管12或者FRP管连接完好且拼接完毕后，在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋8，若是预应力筋9与钢骨10或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋8，且上要提前开洞11，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形(曲线或者折线)保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋8仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞。然后布置预应力筋9及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，同时绑扎预制芯柱外侧的纵筋和箍筋及节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护达到一定强度后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系。
[0047]内置非对称的型钢/FRP预应力混凝土组合梁可采用异强混凝土组合梁，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，可充分发挥混凝土的抗压性能，组合梁2跨中承受正弯矩范围内受压区为高强混凝土，受拉区则为较低强度的混凝土，可大大提高组合梁2的承载能力；梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋9张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力。
[0048]然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱可充分承担拉压内力的作用。
【权利要求】
1.一种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:这种内置芯柱的异强组合柱组合梁框架具有内置非对称的钢骨或塑骨预应力混凝土组合梁(2)、内置芯柱(3)的配筋混凝土组合柱(1)，组合梁(2)水平设置在组合柱(1)之间，二者在交汇处采用节点连接；芯柱(3)由纵筋(6)、箍筋(7)、混凝土浇注在一起形成，纵筋(6)分布在芯柱(3)的周围，箍筋(7)包裹在纵筋(6)外，芯柱(3)置于配筋混凝土柱中；组合梁(2)截面形式为矩形，内置的钢骨(10)或塑骨为H型的，钢骨(10)或塑骨设置横向加劲肋(8)，跨中处钢骨(10)或塑骨位于组合梁(2)的下部，支座处钢骨(10)或塑骨位于组合梁(2)的上部，预应力筋(9)沿长度方向设置在组合梁(2)中；梁柱节点处预应力筋(9)从芯柱(3)的两侧穿过，在组合柱端张拉和锚固，组合梁(2)中的H型钢或塑骨与芯柱中的竖向连接件或竖向套芯管连接，竖向连接件为竖向钢骨连接件(4)或竖向塑骨连接件，竖向套芯管为竖向套芯钢管(12)或竖向套芯塑管。
2.根据权利要求1所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:所述的组合柱的芯柱(3)中浇筑高强混凝土，配筋混凝土柱采用常规混凝土，形成异强混凝土组合柱。
3.根据权利要求2所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:所述的组合梁(2)中的H型钢或塑骨采用蜂窝型折线梁，在组合梁(2)H型钢或塑骨横向加劲肋(8)之间的腹板上开洞，洞截面为圆形或六边形或八边形。
4.根据权利要求1或2或3所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:所述的预应力筋(9)在组合梁(2)中的布置形式为曲线型或折线型的，预应力筋(9)在钢骨(10)或塑骨中的加劲肋上穿过，预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨为关联形式的。
5.根据权利要求1或2或3所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:所述的预应力筋(9)在组合梁(2)中的布置形式为曲线型，预应力筋(9)布置在钢骨(10)外，预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨为非关联形式的。
6.根据权利要求1或2或3所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架，其特征在于:所述的组合梁(2)中混凝土分两层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，构成异强混凝土组合梁。
7.—种权利要求1所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法，其特征在于:这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法: 首先按设计做好所有框架组合柱(1)的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，绑扎芯柱(3)和配筋混凝土柱的箍筋，所有框架柱绑扎完毕后，支模板，浇筑芯柱和配筋混凝土柱的混凝土 ；当混凝土浇筑快接近柱的上端时，将布置在节点芯柱中的永久的竖向钢骨/塑骨连接件(4)固定好，通过混凝土可靠锚固在芯柱(3)中，混凝土浇筑达到底层的设计高度，不高于梁底； 将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨(10)或者塑骨与芯柱中的钢骨或者塑骨连接件(4)可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨(10)或者塑骨；然后在指定设计好的位置安装横向加劲肋(8)，若是预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨之间采用关联的布置形式，外突的加劲肋(8)上要提前开洞(11 )，所有加劲肋(8)上的洞口中心连线和预应力筋线形保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋(8)仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞；支梁模板，然后布置预应力筋(9)及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，绑扎芯柱(3)和配筋混凝土柱的纵筋及梁和节点处的箍筋，支模板，然后浇筑混凝土，养护后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系； 组合梁采用异强混凝土组合梁(2)时，梁中混凝土分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土； 然后陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱(3)伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱(3 )可充分承担拉压内力的作用。
8.—种权利要求2所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法，其特征在于:这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法: 首先按设计做好所有框架组合柱(I)的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋(7)的绑扎，配筋混凝土柱纵向钢筋长度够连接即可，连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋(7);由于芯柱(3)和配筋混凝土柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土；将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，调整固定好后，开始浇筑混凝土，当混凝土浇筑快接近柱的上端时，将布置在节点芯柱中的竖向钢骨/塑骨连接件(4)固定好，通过混凝土可靠锚固在芯柱(3)中，混凝土浇筑达到底层设计好的高度，该高度需小于一层梁底标高；混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱表面形成锯齿状，便于与配筋混凝土柱的混凝土粘结良好；然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱(I)绑扎支模完毕后，开始浇筑配筋柱的混凝土达到底层的设计高度，该高度小于一层梁底标闻; 将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨(10)或者塑骨与芯柱中的竖向钢骨或者塑骨连接件(4)可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨(10)或者塑骨，钢骨(10)或者塑骨与芯柱中钢骨或者塑骨连接件(4)连接完好且拼接完毕后，接下来可绑扎芯柱FRP纵筋(6 )和箍筋(7 )，安装带锯齿状模板(15 )，在梁钢骨(10 )或者塑骨的位置模板开洞，模板固定后即可浇筑芯柱高强混凝土；同时在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋(8)，若是预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋(8)，且上要提前开洞，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形保持一致；然后布置预应力筋(9)及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋；待芯柱混凝土达到一定强度后，拆模，绑扎柱中的配筋混凝土柱纵筋和箍筋、梁中和节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护达后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系； 组合梁(2)采用异强混凝土组合梁时，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋(9)张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力； 然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱(3)伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱(3)可充分承担拉压内力的作用。
9.一种权利要求2所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法，其特征在于:这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法: 首先按设计做好所有框架组合柱(I)的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋(7)的绑扎，配筋混凝土柱纵向钢筋长度够连接即可；连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋(7)越过节点至第二层柱的1/3处；由于芯柱(3)和配筋混凝土柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土 ；将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，在节点处用竖向套芯钢管(12) 或者竖向套芯塑管代替模板套在芯柱(3)上，上下为带锯齿状模板(15)，竖向套芯钢管(12)永远留在芯柱(3)上，便于后来与梁中的钢骨(10)或者塑骨连接； 调整固定好后，开始浇筑混凝土至第二层柱的1/3处；混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱(3)表面形成锯齿状，便于与配筋混凝土柱的混凝土粘结良好；然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱(I)绑扎完毕后，开始浇筑配筋混凝土柱的混凝土达到底层的设计高度，该高度小于一层梁底标高；将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨(10)或者塑骨与芯柱上的竖向套芯钢管(12)或竖向套芯塑管可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨(10)或者塑骨，钢骨(10)或者塑骨与芯柱上竖向套芯钢管(12)或竖向套芯塑管连接完好且拼接完毕后，在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋(8)，若是预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋(8)，且上要提前开洞(11 )，所有加劲肋(8)上的洞口中心连线和预应力筋线形保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋(8)仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞；然后布置预应力筋(9)及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，同时绑扎芯柱外侧的配筋混凝土柱纵筋和箍筋及节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系；组合梁(2)采用异强混凝土组合梁时，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋(9)张拉和锚固恰好位于上部，可增加混凝土的抗局压的能力； 然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱(3)伸出顶层一定的距离，确保顶层芯柱(3)可充分承担拉压内力的作用。
10.一种权利要求2所述的内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法，其特征在于:这种内置高强混凝土芯柱的组合柱组合梁框架的施工方法: 首先按设计做好所有框架组合柱(I)的基础，同时将芯柱纵向FRP筋及配筋混凝土柱纵向钢筋可靠锚固在基础中，为不影响芯柱箍筋(7)的绑扎，配筋混凝土柱纵向钢筋长度够连接即可，连接芯柱纵向FRP筋，绑扎芯柱箍筋(7)到底层柱标高的1/2处；由于芯柱和配筋混凝土柱的混凝土不同，所以需先支模浇筑芯柱高强混凝土；将制作好的模板运到现场，模板内表面做成锯齿形，4块模板围成封闭的空间，调整固定好后，开始浇筑混凝土到设计好的高度，该高度为底层柱标高的1/2处，同时将芯柱连接端头通过锚栓可靠锚固在高强混凝土中；混凝土达到一定强度后拆模，这样在芯柱表面形成锯齿状，便于与配筋混凝土柱的配筋混凝土柱混凝土粘结良好；然后连接配筋混凝土柱纵筋，绑扎配筋混凝土柱箍筋，形成配筋混凝土柱钢筋笼，所有组合柱绑扎完毕后支模，开始浇筑配筋混凝土柱的混凝土达到底层柱标高的1/2处； 预制芯柱(3)，将两端芯柱连接端头(13)固定好，绑扎FRP纵筋(6)和箍筋(7)，安装带锯齿状的4块模板，浇筑高强混凝土，养护形成预制芯柱；运输到现场对芯柱(3)进行拼接，将制作好的芯柱(3)通过螺栓连接起来，芯柱(3)穿过节点在二层柱的1/2-1/3范围内拼接即可；在节点处预制芯柱采用竖向套芯钢管(12)或者塑管代替模板套在芯柱(3)上，上下为带锯齿状模板(15)，竖向套芯钢管(12)或者塑管永远留在芯柱(3)上，便于后来与梁中的钢骨(10)或者塑骨连接； 将工厂预制好的梁中H型钢或者FRP塑骨运送到现场，先把梁端的钢骨(10)或者塑骨与芯柱上的竖向套芯钢管(12)或者FRP管可靠连接，然后在陆续拼装余下的钢骨(10)或者塑骨，钢骨(10)或者塑骨与芯柱上竖向套芯钢管(12)或者FRP管连接完好且拼接完毕后，在梁上指定设计好的位置安装横向加劲肋(8)，若是预应力筋(9)与钢骨(10)或塑骨之间采用关联的布置形式，采用外突的加劲肋(8)，且上要提前开洞，所有加劲肋上的洞口中心连线和预应力筋线形保持一致；若是采用非关联的布置形式，加劲肋(8)仅起到整体稳定的作用，不用外突也不用在其上开洞；然后布置预应力筋(9)及其配套装置，绑扎定位后布置梁中纵筋，同时绑扎预制配筋混凝土柱的纵筋和箍筋及节点处的箍筋，然后浇筑混凝土，养护后，张拉和锚固预应力筋，拆模后形成首层框架体系； 组合梁(2)采用异强混凝土组合梁时，梁中混凝土可分2层浇筑，底层浇筑常规混凝土，上层浇筑高强混凝土，梁上部的高强混凝土可延伸到节点处，预应力筋(9)张拉和锚固恰好位于上部； 然后按照上述施工顺序陆续施工其他层的框架体系，直到顶层，顶层芯柱(3 )伸出顶层一定的距离，确保顶层 芯柱(3)可充分承担拉压内力的作用。
【文档编号】E04B1/30GK103967128SQ201410220963
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】计静, 张文福, 张云峰, 马令勇, 赵文艳, 袁朝庆 申请人:东北石油大学