树杈形钢骨混凝土组合结构及其施工方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体来说涉及一种树杈形钢骨混凝土组合结构及其施工方法。

背景技术：

随着我国经济的发展和建筑技术的进步，高层建筑和大跨度建筑成为建筑结构发展的主要方向之一；此外，现代建筑亦越趋于复杂几何造型、追求个性化以及功能独特的结构，从而需要强度更高的结构体系实现，是以，目前已有组合式结构应运而生，以有效提高建筑结构强度。

值得注意的是，由混凝土包裹钢骨做成的钢骨混凝土结构(src)，充分发挥了钢与混凝土两种材料，使得钢骨混凝土构件具有较好的抗震性能、节约钢材、提高混凝土利用系数、施工方便等优点，在工程建设中得到广泛应用。据上，钢骨混凝土组合结构相较于其他组合结构更是能够满足复杂造型、大空间、大跨度的需求。

然而，现有的钢骨混凝土组合结构施工过程中常因钢结构与混凝土结构施工工序交叉较为复杂，导致实际施工带来诸如工序不合理导致下一步难以施工、模板不易封闭、钢筋无法与钢结构焊接形成整体、混凝土不易浇筑等技术问题。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本发明提供一种树杈形钢骨混凝土组合结构及其施工方法，其包括树杈形钢结构的构造设计、树杈形钢结构与钢筋混凝土结构交叉施工工序以及树杈形钢结构与钢筋连接形成整体受力体系，从而提供了一种确实可行的施工方法以及能够确保组合结构整体受力的技术方案并解决前述技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是提供一种树杈形钢骨混凝土组合结构，基础结构，设有基础预埋件；树杈形钢结构，包括钢柱、树杈形牛腿及钢梁，所述树杈形牛腿由多个牛腿座呈放射状地围设于所述钢柱同一高度位置的表面上所构成；所钢梁与所述牛腿座连接以呈放射状延伸；钢筋混凝土结构，包括柱钢筋、板钢筋、梁钢筋及混凝土，所述柱钢筋沿所述钢柱布置绑扎以构成混凝土柱钢筋结构，所述板钢筋布置于绑扎于所述钢柱、所述树杈形牛腿及所述钢梁上以构成混凝土板钢筋结构，所述梁钢筋一端绑扎于所述钢柱及所述树杈形牛腿上，另一端自相邻的二所述钢梁之间向外延伸，以构成混凝土梁钢筋结构；所述混凝土浇注于所述混凝土柱钢筋结构、所述混凝土板钢筋结构及所述混凝土梁钢筋结构，以形成所述钢筋混凝土结构。

本发明的组合结构实施例中，各所述牛腿座包括上翼缘板及下翼缘板；

各所述牛腿座上设有下部连接板、中部连接板、中部加劲板以及上部连接板，用以连接钢筋混凝土结构的钢筋；其中，所述下部连接板设于所述牛腿座的下翼缘板的下表面；所述中部连接板横向设于所述牛腿座的上翼缘板与下翼缘板之间，并与所述钢柱固接；所述中部加劲板竖立连接于所述上翼缘板与所述下翼缘板之间；所述上部连接板设于所述牛腿座的上翼缘板的上表面。

本发明的组合结构实施例中，所述柱钢筋包括竖向布置于所述钢柱的下部钢柱周侧的下部混凝土柱纵筋、绑扎固定于所述下部混凝土柱纵筋上的下部混凝土柱箍筋、竖向布置于所述钢柱的上部钢柱周侧的上部混凝土柱纵筋、以及绑扎固定于所述上部混凝土柱纵筋上的上部混凝土柱箍筋；所述板钢筋包括混凝土板底钢筋、混凝土板面钢筋、混凝土板底角部斜向加强筋以及混凝土板面角部斜向加强筋；所述混凝土板底钢筋与所述混凝土板面钢筋分别绑扎固定于所述钢柱、所述树杈形牛腿及所述钢梁的下方平面及上方平面上，并形成矩形板块结构；所述板底角部斜向加强筋及所述板面角部斜向加强筋分别绑扎于所述矩形板块结构的下方平面角部及上方平面角部上；所述梁钢筋包括混凝土梁底钢筋、混凝土梁腰筋、混凝土梁面筋；所述混凝土包括下部钢柱外包混凝土、树杈形钢柱内部混凝土、上部外包混凝土；所述下部钢柱外包混凝土浇注形成于所述柱钢筋的下部混凝土柱纵筋、下部混凝土柱箍筋外部；所述树杈形钢柱内部混凝土从所述上部钢柱的通孔浇注形成于所述钢柱的内部；所述上部外包混凝土浇注形成于所述柱钢筋的上部混凝土柱纵筋、上部混凝土柱箍筋、所述板钢筋以及所述梁钢筋外部。

本发明另提供一种树杈形钢骨混凝土组合结构施工方法，其步骤包括：

步骤a：预埋基础预埋件；

步骤b：安装树杈形钢柱，所述钢柱由下部钢柱及上部钢柱构成，所述钢柱在位于下部钢柱及上部钢柱之间的位置上设有树杈形牛腿；

步骤c：绑扎所述下部钢柱范围内的下部混凝土柱纵筋及下部混凝土柱箍筋；

步骤d：封闭下部混凝土柱模板，铺设混凝土梁模板、混凝土板模板；

步骤e：绑扎混凝土梁底钢筋、混凝土梁腰筋、混凝土板底钢筋及板底角部斜向加强筋；

步骤f：浇筑所述下部钢柱外包混凝土，浇筑至混凝土板底面以下标高，同时从所述上部钢柱的通孔处浇筑完成所述树杈形钢柱内部混凝土；

步骤g：吊装钢梁，并完成所述钢梁与所述树杈形牛腿的连接工作；

步骤h：绑扎混凝土梁面筋，同时安装上部混凝土柱纵筋及上部混凝土柱箍筋；

步骤i：绑扎混凝土板面钢筋及板面角部斜向加强筋；

步骤j：浇筑上部外包混凝土。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤b进一步包括，所述树杈形牛腿对角线两侧的下翼缘板采用后焊接的方式。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤c进一步包括以下步骤：

步骤c1：所述下部混凝土柱纵筋受树杈形牛腿的下翼缘遮挡无法向上通长的，与所述树杈形牛腿的下部连接板焊接；

步骤c2：所述下部混凝土柱纵筋不受树杈形牛腿的下翼缘遮挡的，向上通长伸至所述钢柱的顶部；

步骤c3：所述下部混凝土柱箍筋受下部钢柱遮挡无法通长的，采用拉钩形式与所述下部钢柱焊接。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤e进一步包括以下步骤：

步骤e1：所述混凝土梁底钢筋与所述树杈形牛腿的中部连接板焊接；

步骤e2：所述混凝土梁腰筋与所述树杈形牛腿的中部加劲板焊接；

步骤e3：所述混凝土板底钢筋从所述树杈形牛腿的下部连接板上的通孔处穿过，中间的混凝土板底钢筋受下部钢柱遮挡，无法通长的混凝土板底钢筋向所述混凝土柱内向下弯锚；

步骤e4：绑扎所述板底角部斜向加强筋。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤e1进一步包括：混凝土梁底钢筋与所述树杈形牛腿的下部连接板焊接。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤h进一步包括以下步骤：

步骤h1：所述混凝土梁面筋与所述上部钢柱的连接侧板焊接；

步骤h2：所述上部混凝土柱纵筋与所述树杈形牛腿的上部连接板焊接；

步骤h3：所述上部混凝土柱箍筋受上部钢柱遮挡无法通长的，采用拉钩形式与所述上部钢柱焊接。

本发明的施工方法实施例中，所述步骤i进一步包括以下步骤：

步骤i1：混凝土板面钢筋受上部钢柱遮挡无法通长的，与上部钢柱的连接侧板焊接；

步骤i2：混凝土板底钢筋弯锚至与混凝土板面钢筋焊接。

本发明树杈形钢骨混凝土组合结构及施工方法，包括树杈形钢结构的构造设计、树杈形钢结构与钢筋混凝土结构交叉施工工序以及树杈形钢结构与钢筋连接形成整体受力体系。是以，本发明通过将树杈形钢结构划分成若干个子构件进行施工，采取在构件上设置连接板和加劲板，钢筋与连接板进行焊接，钢筋与构件焊接，钢筋与构件进行避让，以及加劲板优化设计确保混凝土能顺利灌注，混凝土分次进行浇筑等措施，确实有效解决了树杈形钢结构与钢筋混凝土结构施工工序穿插碰撞的矛盾、模板支设步骤、钢筋与钢结构连接、混凝土浇筑次序等问题，同时保证施工进度，避免不同工种交叉施工工序安排不合理，出现窝工现象，节省施工成本。

附图说明

图1是本发明的树杈形钢结构俯视图。

图2是本发明的树杈形钢结构仰视图。

图3是本发明的树杈形钢柱局部大样图。

图4是本发明的树杈形牛腿连接板及加劲板拆分图。

图5是本发明的树杈形钢柱安装及下部混凝土柱钢筋绑扎完成示意图。

图6是本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构模板体系俯视图。

图7是本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构模板体系仰视图。

图8是本发明的混凝土梁板钢筋绑扎及钢梁安装完成示意图。

图9是本发明的混凝土梁钢筋与连接板连接大样俯视图。

图10是本发明的混凝土梁钢筋与连接板连接大样仰视图。

图11是本发明的混凝土板底通长钢筋构造示意图。

图12是本发明的混凝土板底中间弯锚钢筋构造示意图。

图13是本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构钢筋绑扎完成后俯视图。

图14是本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构混凝土浇筑完成后俯视图。

图15是本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构混凝土浇筑完成后仰视图。

附图标记与部件的对应关系如下：

基础结构10；基础预埋件11；树杈形钢结构20；钢柱21；下部钢柱211；上部钢柱212；通孔2121；连接侧板213；树杈形牛腿22；牛腿座221；下部连接板222；牛腿座221；通孔2222；中部连接板223；中部加劲板224；上部连接板225；下翼缘板226；上翼缘板227；钢梁23；钢筋混凝土结构30；柱钢筋31；混凝土柱钢筋结构310；下部混凝土柱纵筋311；下部混凝土柱箍筋312；上部混凝土柱纵筋313；上部混凝土柱箍筋314；板钢筋32；混凝土板钢筋结构320；混凝土板底钢筋321；混凝土板面钢筋322；板底角部斜向加强筋323；板面角部斜向加强筋324；梁钢筋33；混凝土梁钢筋结构330；混凝土梁底钢筋331；混凝土梁腰筋332；混凝土梁面筋333；混凝土34；下部钢柱外包混凝土341；树杈形钢柱内部混凝土342；上部外包混凝土343；模板35；下部混凝土柱模板351；混凝土梁模板352；混凝土板模板353。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

请参阅图1至图15，本发明提供一种树杈形钢骨混凝土组合结构及其施工方法，所述组合结构包括基础结构10、树杈形钢结构20及钢筋混凝土结构30，其施工方法的步骤主要是将树杈形钢结构20的钢柱21通过基础预埋件11安装于基础结构10上，再将钢筋混凝土结构30的柱钢筋31、板钢筋32及梁钢筋33挷扎于树杈形钢结构20的树杈形牛腿22处，经吊装树杈形钢结构20的钢梁23后，浇注混凝土34以形成本发明的树杈形钢骨混凝土组合结构。

如图5所示，所述基础结构10的顶部设有基础预埋件11。

如图1至图4所示，所述树杈形钢结构20包括钢柱21、树杈形牛腿22及钢梁23。其中所述钢柱21由下部钢柱211、上部钢柱212构成。所述树杈形牛腿22设于所述钢柱21的下部钢柱211与上部钢柱212之间，所述树杈形牛腿22包括：多个牛腿座221以及设于所述牛腿座221上的下部连接板222、中部连接板223、中部加劲板224以及上部连接板225。

所述多个牛腿座221呈放射状固设于所述钢柱21的表面上，用以连接所述钢梁23；于本发明实施例中，所述牛腿座221为四个，并以十字形态布置于所述钢柱21同一高度位置的周面上；应被理解的是，所述牛腿座221的数量不限于四个，可以依实际施工需求进行调整。

如图9、图10所示，所述下部连接板222、中部连接板223、中部加劲板224及上部连接板225用以连接钢筋混凝土结构30的钢筋。其中，如图1至图4所示，所述下部连接板222设于所述牛腿座221的下翼缘板226的下表面；所述中部连接板223横向设于所述牛腿座221的上翼缘板227与下翼缘板226之间，并与所述钢柱21固接；所述中部加劲板224竖立连接于所述上翼缘板227与所述下翼缘板226之间；所述上部连接板225设于所述牛腿座221的上翼缘板227的上表面。

进一步地，如图3和图4所示，所述下部连接板222可开设有多数个u型槽2221或多数个通孔2222，以供所述钢筋混凝土结构30的混凝土板底钢筋321穿过。

如图3和图4所示，为保证浇筑时混凝土能顺利灌入树杈形牛腿22之中，所述中部加劲板224非采用全包围封闭的形式，而是采用复数个矩形钢板2241和倒m型钢板2242构成，在确保下部混凝土柱纵筋311及上部混凝土柱纵筋313位置上必须有加劲板进行传力连接的同时，相邻柱纵筋中间对应位置树杈形牛腿212中部采用不设置加劲板或者加劲板上采用开u型槽的形式。上部钢柱212还包括上部钢柱212的连接侧板213。

如图5至图15所示，所述钢筋混凝土结构30包括用以布置绑扎构成混凝土柱钢筋结构310的柱钢筋31、用以布置绑扎构成混凝土板钢筋结构320的板钢筋32、用以布置绑扎构成混凝土梁钢筋结构330的梁钢筋33、混凝土34以及浇柱定型用的模板35。

如图5、图13所示，所述柱钢筋31包括下部混凝土柱纵筋311、下部混凝土柱箍筋312、上部混凝土柱纵筋313、上部混凝土柱箍筋314。所述下部混凝土柱纵筋311竖向布置于所述钢柱21的下部钢柱211周侧，所述下部混凝土柱箍筋312绑扎固定于所述下部混凝土柱纵筋311上；所述上部混凝土柱纵筋313竖向布置于所述钢柱21的上部钢柱212周侧，所述上部混凝土柱箍筋314绑扎固定于所述上部混凝土柱纵筋313上。

如图8、图13所示，所述板钢筋32包括混凝土板底钢筋321、混凝土板面钢筋322、混凝土板底角部斜向加强筋323以及混凝土板面角部斜向加强筋324。所述混凝土板底钢筋321与所述混凝土板面钢筋322分别绑扎固定于所述钢柱21、所述树杈形牛腿22及所述钢梁23的下方平面及上方平面上，并形成矩形板块结构；所述板底角部斜向加强筋323及所述板面角部斜向加强筋324分别绑扎于所述矩形板块结构的下方平面角部及上方平面角部上。

如图8、图9、图10及图13所示，所述梁钢筋33包括混凝土梁底钢筋331、混凝土梁腰筋332、混凝土梁面筋333。所述梁钢筋33一端绑扎于所述钢柱21及所述树杈形牛腿22上，另一端自相邻的二所述钢梁23之间向外延伸。

如图14、图15所示，所述混凝土34包括下部钢柱外包混凝土341、树杈形钢柱内部混凝土342、上部外包混凝土343。所述下部钢柱外包混凝土341浇注形成于所述柱钢筋31的下部混凝土柱纵筋311、下部混凝土柱箍筋312外部；所述树杈形钢柱内部混凝土342从所述上部钢柱212的通孔2121浇注形成于所述钢柱21的内部；所述上部外包混凝土343浇注形成于所述柱钢筋31的上部混凝土柱纵筋313、上部混凝土柱箍筋314、所述板钢筋32以及所述梁钢筋33外部。

如图6、图14、图15所示，所述模板35包括下部混凝土柱模板351、混凝土梁模板352、混凝土板模板353。所述下部混凝土柱模板351用以安装后浇注形成所述下部钢柱外包混凝土341；所述混凝土梁模板352与所述混凝土板模板353用以安装后浇注形所述上部外包混凝土343。

如图3和图4所示，下部混凝土柱纵筋311、上部混凝土柱纵筋313、与所述树杈形牛腿22的下部连接板222、中部加劲板224及上部连接板225在一个垂直平面上，使结构竖向受力在同一平面上，保证结构的整体性。

本发明提供一种树杈形钢骨混凝土组合结构及施工方法，如图5所示，所述施工方法首先预埋基础预埋件11，待基础结构10浇筑完成并且达到混凝土强度等级要求后，安装钢柱21。当混凝土柱截面尺寸小于800mm×800mm时，树杈形牛腿22的对角线两侧的下翼缘板226采用后焊接的方式，以便混凝土从空隙中灌入下部钢柱外包混凝土341内。绑扎下部钢柱211范围内下部混凝土柱纵筋311及下部混凝土柱箍筋312；下部混凝土柱纵筋311受树杈形牛腿22下翼缘板226遮挡无法向上通长的，与树杈形牛腿22的下部连接板222焊接，采用双面焊，焊接长度≥6d；下部混凝土柱纵筋312不受树杈形牛腿22下翼缘板226遮挡的，向上通长伸至所述钢柱21的顶部。下部混凝土柱箍筋312受下部钢柱211遮挡无法通长的，采用拉钩形式与下部钢柱211焊接。

如图6和图7所示，封闭下部混凝土柱模板351，铺设混凝土梁模板352和混凝土板模板353。

如图8所示，绑扎混凝土梁底钢筋331、混凝土梁腰筋332、混凝土板底钢筋321及板底角部斜向加强筋323；结合图9和图10，当混凝土梁底钢筋331伸至树杈形牛腿22中部时，混凝土梁底钢筋331与树杈形牛腿22的中部连接板223焊接；当混凝土梁底钢筋331伸至树杈形牛腿22下部时，混凝土梁底钢筋331与树杈形牛腿22的下部连接板222焊接，采用双面焊，焊接长度≥6d；混凝土梁腰筋332与树杈形牛腿22的中部加劲板224焊接。

结合图11和图12，混凝土板底钢筋321从树杈形牛腿22的下部连接板222开孔处(u型槽2221或通孔2222)穿过时，所述混凝土板底钢筋321的构造形式如图11所示，所述混凝土板底钢筋321的两端向上弯锚至与所述混凝土板面钢筋322焊接；中间的混凝土板底钢筋321受下部钢柱211遮挡，无法通长的混凝土板底钢筋321向混凝土柱内弯锚时，所述混凝土板底钢筋321的构造形式如图12所示，一端向上弯锚至与所述混凝土板面钢筋322焊接，另一端穿入所述混凝土柱内并向下弯锚。

如图8所示，绑扎板底角部斜向加强筋323。如图14、图15所示浇筑下部钢柱外包混凝土341，浇筑至混凝土板底面以下标高，同时从上部钢柱212的通孔2121处浇筑完成树杈形钢柱内部混凝土342。吊装钢梁23，并完成钢梁23与树杈形牛腿22的连接工作。

如图13所示，绑扎混凝土梁面筋333，同时安装上部混凝土柱纵筋313及上部混凝土柱箍筋314；当混凝土梁面筋333伸至上部钢柱212中部时，混凝土梁面筋333与连接侧板213焊接；上部混凝土柱纵筋313与树杈形牛腿22的上部连接板225焊接，采用双面焊，焊接长度≥6d；上部混凝土柱箍筋314受上部钢柱212遮挡无法通长的，采用拉钩形式与上部钢柱212焊接。绑扎混凝土板面钢筋322及混凝土板面角部斜向加强筋324；混凝土板面钢筋322受上部钢柱212遮挡无法通长的，与连接侧板213焊接；混凝土板面钢筋322与混凝土板底钢筋321弯锚至板面的钢筋焊接，焊缝长度不小于10d。

如图14和15所示，浇筑上部外包混凝土343。

本发明树杈形钢骨混凝土组合结构及施工方法，包括树杈形钢结构的构造设计、树杈形钢结构与钢筋混凝土结构交叉施工工序以及树杈形钢结构与钢筋连接形成整体受力体系。树杈形钢结构划分成若干个子构件进行施工，采取在构件上设置连接板和加劲板，钢筋与连接板进行焊接，钢筋与构件焊接，钢筋与构件进行避让，以及加劲板优化设计确保混凝土能顺利灌注，混凝土分次进行浇筑等措施。解决了树杈形钢结构与钢筋混凝土结构施工工序穿插碰撞的矛盾、模板支设步骤、钢筋与钢结构连接、混凝土浇筑次序等问题，同时保证施工进度，避免不同工种交叉施工工序安排不合理，出现窝工现象，节省施工成本。

以上结合附图及实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。