地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨及其施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨及其施工方法。地铁高架车站由于道路条件限制，需要设置转换结构，普通钢筋混凝土转换结构不能提供良好的承载性能和抗震性能。本发明包括钢骨柱段及其短梁、两侧的钢骨悬臂梁段和中间钢骨中间梁段，短梁与钢骨悬臂梁段和钢骨中间梁段通过钢骨拼接板及高强螺栓相固定；钢骨柱段下部和钢骨悬臂梁段端部设置有变截面的过渡段；钢骨柱段梁柱节点处设置有柱钢筋连接板和梁钢筋连接套筒；托换柱位置处的梁体上设置有托柱节点柱筋贯穿孔补强板和托柱节点钢骨梁段加劲板。本发明的钢骨构筑转换结构，构件抗弯、抗剪承载力大，变形小，抗震性能提高，在地铁双柱高架车站中具有广泛的应用价值。
【专利说明】地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地铁工程结构【技术领域】，具体涉及一种地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨及其施工方法。
【背景技术】
[0002]地铁中的高架车站，由于道路条件的限制，不允许建筑投影范围内的全部结构构件落置在地面上，因此，为了既保证道路的通行要求又实现车站的使用功能，在车站结构体系上出现了转换结构。转换结构解决了车站的实施性问题，可实现结构体系上下部采用不同柱网的需求，底层侵占道路少，采用仅结构柱落地的形式，上部保证车站的服务功能，仍维持站厅、站台的正常建筑柱网。双柱高架车站转换结构的特征为，采用双柱单跨框架，两侧带有较大悬挑段。由于行车要求使高架车站的变形控制严格，且车站柱网大，受荷从属面积大，两侧横梁悬挑长度大，因此普通的钢筋混凝土转换结构不能提供良好的承载性能和抗震性能，转换结构体系更适宜采用型钢混凝土结构。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨及其施工方法，有效提高转换梁的抗弯、抗剪承载力和抗震延性。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于:
包括钢骨柱段及其短梁、两侧的钢骨悬臂梁段和中间的钢骨中间梁段，均采用H型钢；钢骨柱段为两根，并排竖立于基础上；钢骨柱段顶部两侧的翼缘均固接有短梁；两根钢骨柱段各自外侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓与水平的钢骨悬臂梁段的腹板相固定，内侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓与同一水平的钢骨中间梁段的腹板相固定；
钢骨柱段下部设置有变截面的过渡段，腹板宽度和翼缘宽度均向下递减；
钢骨悬臂梁段的腹板宽度向外递减，端部的翼缘宽度从全宽过渡至1/2宽，1/2宽的翼缘上方为托换柱位置；
钢骨中间梁段中部的翼缘上方为托换柱位置。
[0005]钢骨柱段底部与基础中预埋的柱段柱脚底板相固接，柱段柱脚底板上固定有同样预埋于基础内的柱脚螺栓；
钢骨柱段柱脚的腹板两侧和翼缘外侧与柱段柱脚底板之间均焊接有柱段柱脚加劲肋板。
[0006]钢骨悬臂梁段端部托换柱下方的上翼缘底面固定有一道托柱节点柱筋贯穿孔补强板，腹板两侧均固定有一道托柱节点钢骨梁段加劲板；
钢骨中间梁段中部托换柱下方的上翼缘底面固定有两道托柱节点柱筋贯穿孔补强板，腹板两侧均固定有两道托柱节点钢骨梁段加劲板。[0007]钢骨柱段梁柱节点处的翼缘外侧均设置有柱钢筋连接板，柱钢筋连接板由三块垂直于翼缘的竖板和竖板顶端垂直于翼缘的水平板组成。
[0008]柱钢筋连接板上方的钢骨柱段翼缘中穿插有横排布置的梁钢筋连接套筒。
[0009]钢骨柱段的腹板和翼缘均开设有柱箍筋贯穿孔，钢骨柱段下部过渡段的翼缘上设置有钢骨栓钉，钢骨栓钉直径19mm,纵向间距200mm ；
钢骨悬臂梁段的上、下翼缘均设置有钢骨栓钉，钢骨栓钉直径19mm，上翼缘纵向间距150mm,下翼缘间距200mm ；
钢骨中间梁段的上翼缘设置有钢骨栓钉，栓钉直径19mm，纵向间距150mm。
[0010]地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨的施工方法，其特征在于:
由以下步骤实现:
步骤一:预制H型钢的钢骨柱段及其短梁、钢骨悬臂梁段和钢骨中间梁段，将短梁焊接于钢骨柱段顶部两侧；
预制时，于钢骨柱段的梁柱节点处预制柱钢筋连接板和梁钢筋连接套筒；于钢骨柱段及其短梁、钢骨悬臂梁段和钢骨中间梁段上预制开孔并固定钢骨栓钉；于钢骨悬臂梁段和钢骨中间梁段上预制托柱节点钢骨梁段加劲板和托柱节点柱筋贯穿孔补强板；
步骤二:施做基础，施工时于基础内预埋柱段柱脚底板和柱脚螺栓；
步骤三:吊装钢骨柱段于基础顶面，与柱段柱脚底板相焊接，并焊接柱段柱脚加劲肋
板；
步骤四:吊装钢骨中间梁段，于钢骨中间梁段与短梁之间安置钢骨拼接板及高强螺栓加以固定；
步骤五:吊装钢骨悬臂梁段，于钢骨悬臂梁段与短梁之间安置钢骨拼接板及高强螺栓加以固定。
[0011]本发明具有以下优点:
1、本钢骨插入转换结构的转换梁中，使构件刚度提高，变形减小，更好的适应列车运行的刚度、挠度要求，同时提高托柱转换梁的抗剪承载力和抗震延性，可灵活布置转换梁上部的柱网，满足车站服务功能。
[0012]2、本钢骨插入转换梁下的支撑柱中，钢骨在柱中的延伸段提高了梁柱节点的抗震延性，加强框架抗侧移能力，并提高柱截面的抗剪性能。
[0013]3、本钢骨节点工厂可加工程度高，现场连接方式简单，利于施工实施。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的钢骨横剖面图；
图2是本发明的钢骨顶部视图；
图3是本发明的钢骨侧面视图。
[0015]图中，1-钢骨柱段，2-钢骨悬臂梁段，3-钢骨中间梁段，4-钢骨拼接板及高强螺栓，5-柱钢筋连接板，6-梁钢筋连接套筒，7-钢骨栓钉，8-柱段柱脚加劲肋板，9-柱段柱脚底板，10-柱脚螺栓，11-托柱节点钢骨梁段加劲板，12-托柱节点柱筋贯穿孔补强板，13-托换柱，14-基础。【具体实施方式】
[0016]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0017]本发明涉及的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，包括钢骨柱段I及其短梁、钢骨悬臂梁段2和钢骨中间梁段3，均采用H型钢。
[0018]钢骨柱段I为两根，并排竖立于基础14上；钢骨柱段I顶部两侧的翼缘均固接有短梁；两根钢骨柱段I各自外侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓4与水平的钢骨悬臂梁段2的腹板相固定，内侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓4与同一水平的钢骨中间梁段3的腹板相固定。
[0019]钢骨柱段I下部设置有变截面的过渡段，腹板宽度和翼缘宽度均向下递减。钢骨悬臂梁段2的腹板宽度向外递减，端部的翼缘宽度从全宽过渡至1/2宽，1/2宽的翼缘上方为托换柱13位置。在钢骨悬臂梁段2端部设置托换柱13时，将钢骨悬臂梁段2的上、下翼缘宽度减小一半，并采用过渡段衔接，收窄的钢骨翼缘，利于托换柱13的钢筋贯穿。钢骨中间梁段3中部的翼缘上方为托换柱13位置。
[0020]钢骨柱段I底部与基础14中预埋的柱段柱脚底板9相固接，柱段柱脚底板9上固定有同样预埋于基础14内的柱脚螺栓10。钢骨柱段I柱脚的腹板两侧和翼缘外侧与柱段柱脚底板9之间均焊接有柱段柱脚加劲肋板8。
[0021]钢骨悬臂梁段2端部托换柱13下方的上翼缘底面固定有一道托柱节点柱筋贯穿孔补强板12，腹板两侧均固定有一道托柱节点钢骨梁段加劲板11，提高节点的抗剪承载力。钢骨中间梁段3中部托换柱13下方的上翼缘底面固定有两道托柱节点柱筋贯穿孔补强板12，腹板两侧均固定有两道托柱节点钢骨梁段加劲板11，提高节点的抗剪承载力。
[0022]钢骨柱段I梁柱节点处的翼缘外侧均设置有柱钢筋连接板5，柱钢筋连接板5由三块垂直于翼缘的竖板和竖板顶端垂直于翼缘的水平板组成，用于连接被梁钢骨截断的柱纵向钢筋。柱钢筋连接板5上方的钢骨柱段I翼缘中穿插有横排布置的梁钢筋连接套筒6，用于连接型钢混凝土转换梁的普通钢筋。
[0023]钢骨柱段I的腹板和翼缘均开设有柱箍筋贯穿孔，保证柱箍筋的贯穿连接。钢骨柱段I下部过渡段的翼缘上设置有钢骨栓钉7，钢骨栓钉7直径19mm，纵向间距200mm，增强钢骨与混凝土材料间的传力。钢骨悬臂梁段2的上、下翼缘均设置有钢骨栓钉7，钢骨栓钉7直径19mm，上翼缘纵向间距150mm，下翼缘间距200mm，增强钢骨与混凝土材料间的传力。钢骨中间梁段3的上翼缘设置有钢骨栓钉7，栓钉直径19mm，纵向间距150mm。
[0024]本发明涉及的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨的施工方法，具体由以下步骤实现:
步骤一:预制H型钢的钢骨柱段I及其短梁、钢骨悬臂梁段2和钢骨中间梁段3，将短梁焊接于钢骨柱段I顶部两侧；
预制时，于钢骨柱段I的梁柱节点处预制柱钢筋连接板5和梁钢筋连接套筒6 ;于钢骨柱段I及其短梁、钢骨悬臂梁段2和钢骨中间梁段3上预制开孔并固定钢骨栓钉7 ;于钢骨悬臂梁段2和钢骨中间梁段3上预制托柱节点钢骨梁段加劲板11和托柱节点柱筋贯穿孔补强板12 ；
步骤二:施做基础14，施工时于基础14内预埋柱段柱脚底板9和柱脚螺栓10 ；
步骤三:吊装钢骨柱段I于基础14顶面，与柱段柱脚底板9相焊接，并焊接柱段柱脚加劲肋板8 ；
步骤四:吊装钢骨中间梁段3，于钢骨中间梁段3与短梁之间安置钢骨拼接板4，并通过钢骨栓钉7加以固定；
步骤五:吊装钢骨悬臂梁段2，于钢骨悬臂梁段2与短梁之间安置钢骨拼接板4，并通过钢骨栓钉7加以固定。
[0025]所有钢骨板件和连接件均在工厂完成下料及焊接，钢骨板件采用全熔透对接焊缝拼接，焊缝等级二级。连接板，加劲板采用部分熔透的T型对接焊缝连接。钢筋连接套筒采用部分熔透与角接组合焊缝连接。
[0026]钢骨构件运输至施工现场后，进行连接段的节点拼接，节点位置上下翼缘板采用全熔透对接焊接拼接，焊缝等级为一级，节点位置腹板采用剪扭型高强螺栓加连接板的双剪连接。
[0027]钢骨的钢骨柱段1、钢骨悬臂梁段2和钢骨中间梁段3拼接完成后，开始型钢混凝土结构的普通钢筋绑扎，被钢骨节点截断的钢筋在连接板上，采用双面角焊缝连接，或者通过钢筋连接套筒连接，需要贯穿的钢筋，在工厂预先开设的贯穿孔内穿过。型钢梁段内，梁普通钢筋拉筋现场焊接在钢骨H型钢的腹板上。钢筋绑扎完成并支立好柱、梁模板后开始浇筑混凝土，混凝土采用混凝土运输罐车运输，泵送入模，分层浇筑，连续进行，插入式振捣器振捣。型钢混凝土结构的混凝土最大骨料直径按小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm控制。
[0028]本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 包括钢骨柱段(I)及其短梁、两侧的钢骨悬臂梁段(2)和中间的钢骨中间梁段(3)，均采用H型钢； 钢骨柱段(I)为两根，并排竖立于基础(14)上；钢骨柱段(I)顶部两侧的翼缘均固接有短梁；两根钢骨柱段(I)各自外侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓(4)与水平的钢骨悬臂梁段(2)的腹板相固定，内侧短梁的腹板通过钢骨拼接板及高强螺栓(4)与同一水平的钢骨中间梁段(3)的腹板相固定； 钢骨柱段(I)下部设置有变截面的过渡段，腹板宽度和翼缘宽度均向下递减； 钢骨悬臂梁段(2)的腹板宽度向外递减，端部的翼缘宽度从全宽过渡至1/2宽，1/2宽的翼缘上方为托换柱(13)位置； 钢骨中间梁段(3)中部的翼缘上方为托换柱(13)位置。
2.根据权利要求1所述的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 钢骨柱段(I)底部与基础(14)中预埋的柱段柱脚底板(9)相固接，柱段柱脚底板(9)上固定有同样预埋于基础(14)内的柱脚螺栓(10)； 钢骨柱段(I)柱脚的腹板两侧和翼缘外侧与柱段柱脚底板(9)之间均焊接有柱段柱脚加劲肋板(8)。
3.根据权利要求2所述的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 钢骨悬臂梁段(2)端部托换柱(13)下方的上翼缘底面固定有一道托柱节点柱筋贯穿孔补强板(12)，腹板两侧均固定有一道托柱节点钢骨梁段加劲板(11)； 钢骨中间梁段(3)中部托换柱(13)下方的上翼缘底面固定有两道托柱节点柱筋贯穿孔补强板(12)，腹板两侧均固定有两道托柱节点钢骨梁段加劲板(11 )。
4.根据权利要求3所述的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 钢骨柱段(I)梁柱节点处的翼缘外侧均设置有柱钢筋连接板(5)，柱钢筋连接板(5)由三块垂直于翼缘的竖板和竖板顶端垂直于翼缘的水平板组成。
5.根据权利要求4所述的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 柱钢筋连接板(5 )上方的钢骨柱段(I)翼缘中穿插有横排布置的梁钢筋连接套筒(6 )。
6.根据权利要求5所述的地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨，其特征在于: 钢骨柱段(I)的腹板和翼缘均开设有柱箍筋贯穿孔，钢骨柱段(I)下部过渡段的翼缘上设置有钢骨栓钉(7)，钢骨栓钉(7)直径19mm，纵向间距200mm ； 钢骨悬臂梁段(2)的上、下翼缘均设置有钢骨栓钉(7)，钢骨栓钉(7)直径19mm，上翼缘纵向间距150mm,下翼缘间距200_ ； 钢骨中间梁段(3)的上翼缘设置有钢骨栓钉(7)，栓钉直径19mm，纵向间距150mm。
7.地铁双柱高架车站型钢混凝土转换结构钢骨的施工方法，其特征在于: 由以下步骤实现: 步骤一:预制H型钢的钢骨柱段(I)及其短梁、钢骨悬臂梁段(2)和钢骨中间梁段(3)，将短梁焊接于钢骨柱段(I)顶部两侧； 预制时，于钢骨柱段(I)的梁柱节点处预制柱钢筋连接板(5)和梁钢筋连接套筒(6)；于钢骨柱段(I)及其短梁、钢骨悬臂梁段(2)和钢骨中间梁段(3)上预制开孔并固定钢骨栓钉(7);于钢骨悬臂梁段(2)和钢骨中间梁段(3)上预制托柱节点钢骨梁段加劲板(11)和托柱节点柱筋贯穿孔补强板(12)； 步骤二:施做基础(14)，施工时于基础(14)内预埋柱段柱脚底板(9)和柱脚螺栓(10);步骤三:吊装钢骨柱段(I)于基础(14)顶面，与柱段柱脚底板(9)相焊接，并焊接柱段柱脚加劲肋板(8)； 步骤四:吊装钢骨中间梁段(3)，于钢骨中间梁段(3)与短梁之间安置钢骨拼接板及高强螺栓(4)加以固定； 步骤五:吊装钢骨悬臂梁段(2)，于钢骨悬臂梁段(2)与短梁之间安置钢骨拼接板及高强螺栓(4) 加以固定。
【文档编号】E02D29/045GK104018521SQ201410288061
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月25日 优先权日:2014年6月25日
【发明者】杨开屏, 王俊, 郭建鹏, 王鹏, 张毓斌, 毛念华, 朱小蓉, 蔡乐, 张维驿, 李明涛, 吕娉霏, 张琪 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司