本發(fā)明涉及土木建筑結構領域中的房屋框架結構，具體涉及實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架及其施工方法。

背景技術：

常規(guī)鋼筋混凝土框架結構體系中，框架節(jié)點多為鋼筋混凝土現(xiàn)澆節(jié)點，這類鋼筋混凝土節(jié)點與框架梁柱一樣需要支模、綁扎鋼筋隨后澆筑混凝土，構件不但承載力較低、施工周期偏長，而且在地震作用下節(jié)點易發(fā)生破壞。隨著土木建筑業(yè)的迅速發(fā)展，鋼管混凝土結構在大跨、重載和超高建筑中得到廣泛的應用，配預應力筋的鋼管混凝土框架是鋼管混凝土結構的一種新型結構形式，由實復式鋼管混凝土組合柱和體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁通過整體式節(jié)點連接而成，梁柱的外鋼管取代了鋼筋并對內部混凝土產生連續(xù)的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態(tài)，抗壓性能得到提高，塑性和韌性性能得到改善，與傳統(tǒng)的鋼管混凝土構件相比，實復式鋼管混凝土組合柱具有承載力高、抗彎剛度大和抗震性能好的特性。體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁是在工字鋼梁基礎上演變出來的，大大增加截面的剛度，提高梁的整體穩(wěn)定性，但是實復式鋼管混凝土柱-上翼緣為矩形鋼管混凝土蜂窩組合梁構成的結構體系的節(jié)點復雜性卻制約了該類體系在實際工程中的應用，因此提出一種合理的節(jié)點連接方式迫在眉睫。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架，這種實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架用于解決實復式鋼管混凝土組合柱與上翼緣為矩形鋼管工字梁連接節(jié)點的復雜性問題，同時可避免節(jié)點連接易破壞的問題，本發(fā)明的另一個目的是提供這種實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架的施工方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：這種實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架由組合柱和組合梁通過節(jié)點連接構成，組合梁水平設置在組合柱之間，節(jié)點為內填自密實混凝土的外套整體式節(jié)點；外套整體式節(jié)點包括帶有上連接環(huán)和下連接環(huán)的節(jié)點外管，上連接環(huán)和下連接環(huán)上均設有螺栓孔，節(jié)點外管上部有上加強帶腔環(huán)板，下部有下加強環(huán)板，上加強帶腔環(huán)板水平向外延伸形成內腔相通的節(jié)點端梁的上翼緣鋼管，下加強環(huán)板水平向外延伸形成節(jié)點端梁的下翼緣鋼板，節(jié)點端梁的上翼緣鋼管與下翼緣鋼板之間為節(jié)點腹板，節(jié)點端梁的上翼緣鋼管上設置有端梁連接板，節(jié)點腹板預留螺栓孔；組合柱為節(jié)段式實復式鋼管混凝土組合柱，組合梁為體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁；節(jié)點通過上連接環(huán)、下連接環(huán)與組合柱固定連接，節(jié)點通過端梁連接板及節(jié)點腹板連接板與組合梁連接，組合梁和節(jié)點的節(jié)點端梁的上翼緣鋼管中澆筑自密實細石混凝土，澆筑完自密實細石混凝土后，組合梁的自密實細石混凝土和節(jié)點端梁的上翼緣鋼管中的自密實細石混凝土是貫通的，養(yǎng)護后與節(jié)點外管形成一體。

上述方案中節(jié)段式實復式鋼管混凝土組合柱由內管、節(jié)段式外管及內、外層混凝土構成，節(jié)段式外管帶有連接環(huán)，內管的連接部位與節(jié)段式外管的連接環(huán)相互錯開，避免在同一高度處螺栓連接。首先連接內管，然后連接節(jié)段式外管，確保內管始終高于節(jié)段式外管，在內管中、內管與節(jié)段式外管的夾層中澆注異強混凝土。

上述方案中體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁將上翼緣做成矩形鋼管的形式，上翼緣鋼管兩端上焊接預留螺栓孔的梁連接板，形成上翼緣為矩形鋼管的節(jié)段式工字型蜂窩梁，然后向翼緣矩形鋼管中澆筑自密實混凝土；在工字型蜂窩梁底兩端設置端板，進行體外預應力筋的錨固；蜂窩型孔可以是圓形、六邊形和多邊形的，梁腹板可以是平板，也可以是折板或者正弦曲線型板。

上述方案中預應力筋是直線型的，通過加勁板約束。

上述方案中在工字型蜂窩梁下部布置帶內凹槽的轉向塊，預應力筋形成折線型或者曲線型的，以增加梁的剛度，減小變形。

上述方案中工字型蜂窩梁的工字型梁腹板上布置橫向加勁肋，可增加梁腹板的穩(wěn)定性。

上述方案中上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁將梁端設置有削弱段，削弱段是上翼緣為鋼管混凝土的工字型蜂窩梁，削弱段的橫截面為變截面的，自兩端向中心橫截面逐漸縮小，削弱段的中點處橫截面最小，結構體系在進入彈塑性狀態(tài)后，促使梁端塑性鉸首先發(fā)生在削弱部位，實現(xiàn)梁端塑性鉸的外移，從而保證整體節(jié)點的完好性。

上述方案中削弱段為可拆卸的，削弱段的兩端上翼緣設置有削弱段連接板，削弱段腹板設置有螺栓孔，削弱段通過一端削弱段連接板及削弱段腹板與組合梁連接，削弱段通過另一端削弱段連接板及削弱段腹板與節(jié)點端梁連接。削弱段也稱為削弱耗能梁塊。

上述方案中節(jié)點端梁上開洞，便于建筑設備和管道的穿越。

上述實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架的施工方法：

首先在工廠焊接預制好需要的鋼構件，包括節(jié)段式外管、內管、上翼緣為矩形鋼管的節(jié)段式工字型蜂窩梁、節(jié)點，將節(jié)段式外管和內管與基礎實現(xiàn)固接，且內管比節(jié)段式外管高一定的距離，達到預先設計好的高度，然后向內管中澆筑高強混凝土，節(jié)段式外管和內管夾層中澆筑常規(guī)混凝土，混凝土達到一定強度后，繼續(xù)采用常規(guī)的方法將柱中內鋼管接長，將節(jié)段式外管與整體高于地面的組合柱外管連接好，確保內管始終高于節(jié)段式外管，并且在節(jié)點處內管高出節(jié)點一段距離，達到預先設計好的高度；待所有節(jié)段式外鋼管連接好后，達到指定高度后，向內管中澆筑高強混凝土，內管與節(jié)段式外管夾層中澆筑常規(guī)混凝土，形成實復式鋼管混凝土組合柱；安裝節(jié)點，通過節(jié)點的下連接環(huán)與組合柱外管連接，通過高強螺栓和節(jié)點腹板連接板將上翼緣為矩形鋼管的蜂窩型工字梁和節(jié)點連接，連接之后對連接處進行焊接；通過注漿孔向組合梁與節(jié)點端梁的上翼緣鋼管內澆筑自密實混凝土，確保組合梁和節(jié)點內填滿混凝土，且保證混凝土的貫通性；同時向節(jié)點的內管與節(jié)段式外管夾層中澆筑混凝土，養(yǎng)護達到一定強度后形成底層組合框架體系；通過組合梁下的錨固裝置在底層梁的下部布置無粘結預應力筋，對預應力筋進行張拉，然后陸續(xù)施工第二層至頂層。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明提出的這種外套整體式節(jié)點傳力明確，工廠預制，各部位連接精密且質量好，澆筑混凝土后整體式節(jié)點不易發(fā)生破壞。

2、本發(fā)明采用的節(jié)段式實復式鋼管混凝土組合柱抗彎剛度大、抗震性能好，該類構件使鋼材與混凝土結構融合在一起，充分發(fā)揮材料的力學性能。承受的軸壓比較大，同等條件下可減小柱子的截面尺寸，而且組合柱中的內鋼管與外鋼管可以在現(xiàn)場安裝，施工方便，還可兼作模板，避免了大量模板的使用。

3、本發(fā)明的組合梁上翼緣鋼管被混凝土填充后不易屈曲，剛度較大且穩(wěn)定性高，可實現(xiàn)的跨度大；在梁上設置橫向加勁肋，提高梁的整體抗屈曲能力。

4、本發(fā)明中外套整體式節(jié)點端梁上可開洞，便于建筑設備和管道的穿越。

5、本發(fā)明采用體外預應力組合梁，通過梁下設置帶凹槽的轉向塊，可張拉不同線型的預應力筋，提高組合梁的剛度，大大減小梁的變形。

6、本發(fā)明采用的上翼緣為矩形鋼管混凝土蜂窩型工字梁腹板可以是平板、折板和正弦曲線型板，可以增大腹板與翼緣的接觸面積，進一步提高構件的承載力。

7、本發(fā)明采用的帶削弱端的上翼緣為矩形鋼管混凝土的蜂窩型工字梁使得結構體系在進入彈塑性狀態(tài)后，促使梁端塑性鉸首先發(fā)生在削弱部位，實現(xiàn)梁端塑性鉸的外移，從而保證整體節(jié)點的完好性。

8、本發(fā)明采用的可拆換的削弱耗能梁塊，在罕遇地震下確保塑性鉸發(fā)生在耗能梁塊上，強震過后對結構體系進行修復，可將局部削弱的耗能梁塊更換，從而保證整體結構仍可正常服役。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明的平面布置圖；

圖3是外套整體式節(jié)點示意圖；

圖4是節(jié)點端梁可開洞的外套整體式節(jié)點示意圖；

圖5是中空管混凝土組合柱截面形式；

圖6是翼緣為矩形鋼管的工字型蜂窩梁截面形式；

圖7是安裝外套整體式節(jié)點之前節(jié)段式內管突出示意圖；

圖8是翼緣為矩形鋼管削弱的工字型蜂窩梁與節(jié)點的連接；

圖9是帶可拆換削弱耗能梁塊的工字型蜂窩梁與節(jié)點的連接；

圖10是削弱耗能梁塊示意圖；

圖11是帶削弱端的翼緣為矩形鋼管的體外預應力工字型蜂窩梁；

圖12是梁下設置帶內凹槽轉向塊的體外預應力工字型蜂窩梁；

圖13是腹板采用正弦曲線型板的工字梁。

圖中：1組合柱2組合梁3節(jié)點4上連接環(huán)5下連接環(huán)6節(jié)點外管7上加強帶腔環(huán)板8下加強環(huán)板9節(jié)點端梁的上翼緣鋼管10端梁連接板11節(jié)點腹板12螺栓孔13高強混凝土14矩形鋼管15內管16節(jié)段式外管17節(jié)點端梁的下翼緣鋼板18橫向加勁肋19削弱段20洞21預應力筋22帶內凹槽的轉向塊23加勁板24端板25注漿孔26梁連接板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明：

實施例1：

結合圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖11、圖12、圖13所示，這種實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架由組合柱1和組合梁2通過節(jié)點3連接構成，組合梁2水平設置在組合柱1之間，節(jié)點3為內填自密實混凝土的外套整體式節(jié)點；外套整體式節(jié)點包括帶有上連接環(huán)4和下連接環(huán)5的節(jié)點外管6，上連接環(huán)4和下連接環(huán)5上均設有螺栓孔12，節(jié)點外管6上部有上加強帶腔環(huán)板7，下部有下加強環(huán)板8，上加強帶腔環(huán)板7水平向外延伸形成內腔相通的節(jié)點端梁的上翼緣鋼管9，下加強環(huán)板8水平向外延伸形成節(jié)點端梁的下翼緣鋼板17，節(jié)點端梁的上翼緣鋼管9與下翼緣鋼板17之間為節(jié)點腹板11，節(jié)點端梁的上翼緣鋼管9上設置有端梁連接板10，節(jié)點腹板11預留螺栓孔12；組合柱1為節(jié)段式實復式鋼管混凝土組合柱，組合梁2為體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁；節(jié)點3通過上連接環(huán)4、下連接環(huán)5與組合柱1固定連接，節(jié)點3通過端梁連接板10及節(jié)點腹板11連接板與組合梁2連接，組合梁2和節(jié)點3的節(jié)點端梁的上翼緣中澆筑自密實細石混凝土，澆筑完自密實細石混凝土后，組合梁2的自密實細石混凝土和節(jié)點端梁的上翼緣中的自密實細石混凝土是貫通的，養(yǎng)護后與節(jié)點外管6形成一體。

節(jié)段式實復式鋼管混凝土組合柱由內管15、節(jié)段式外管16及內、外層混凝土構成，節(jié)段式外管16帶有連接環(huán)，內管15的連接部位與節(jié)段式外管16的連接環(huán)相互錯開，避免在同一高度處螺栓連接。首先連接內管15，然后連接節(jié)段式外管16，確保內管15始終高于節(jié)段式外管16，在內管15中、內管15與節(jié)段式外管16的夾層中澆注異強混凝土。

體外預應力上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁將上翼緣做成矩形鋼管14的形式，上翼緣鋼管兩端上焊接預留螺栓孔12的梁連接板26，形成上翼緣為矩形鋼管14的節(jié)段式工字型蜂窩梁，然后向翼緣矩形鋼管14中澆筑自密實混凝土；在工字型蜂窩梁底兩端設置端板24，進行體外預應力筋21的張拉錨固；預應力筋21可以是直線型的，通過加勁板23約束。也可以在梁下部布置帶內凹槽的轉向塊22，預應力筋21形成折線型或者曲線型的。蜂窩型孔可以是圓形、六邊形和多邊形的，梁腹板可以是平板，也可以是折板或者正弦曲線型板。

本發(fā)明工字型蜂窩梁的工字型梁腹板上布置橫向加勁肋18，可增加梁腹板的穩(wěn)定性。

參閱圖8，本發(fā)明中上翼緣為矩形鋼管混凝土的工字型蜂窩梁將梁端設置有削弱段19，削弱段19是上翼緣為鋼管混凝土的工字型蜂窩梁，削弱段19的橫截面為變截面的，自兩端向中心橫截面逐漸縮小，削弱段19的中點處橫截面最小，結構體系在進入彈塑性狀態(tài)后，促使梁端塑性鉸首先發(fā)生在削弱部位，實現(xiàn)梁端塑性鉸的外移，從而保證整體節(jié)點的完好性。

參閱圖9、圖10，削弱段19為可拆卸的，削弱段19的兩端上翼緣設置有削弱段連接板，削弱段腹板設置有螺栓孔12，削弱段19通過一端削弱段連接板及削弱段腹板與組合梁2連接，削弱段19通過另一端削弱段連接板及削弱段腹板與節(jié)點端梁連接。削弱段19也稱為削弱耗能梁塊。在罕遇地震下確保塑性鉸發(fā)生在耗能梁塊上，充分吸收地震帶來的能量，強震過后對結構體系進行修復，可將局部削弱的耗能梁塊更換，從而保證整體結構仍可恢復正常服役。

本發(fā)明外套整體式節(jié)點的節(jié)點端梁上可開洞20（參閱圖4），便于建筑設備和管道的穿越。

上述實復式鋼管混凝土組合柱組合梁構成的框架的施工方法：

首先在工廠焊接預制好需要的鋼構件，包括節(jié)段式外管16、內管15、上翼緣為矩形鋼管的節(jié)段式工字型蜂窩梁、節(jié)點3，將節(jié)段式外管16和內管15與基礎實現(xiàn)固接，且內管15比節(jié)段式外管16高一定的距離，達到預先設計好的高度，然后向內管15中澆筑高強混凝土13，節(jié)段式外管16和內管15夾層中澆筑常規(guī)混凝土，混凝土達到一定強度后，繼續(xù)采用常規(guī)的方法將柱中內鋼管接長，將節(jié)段式外管16與整體高于地面的組合柱外管連接好，確保內管15始終高于節(jié)段式外管16，并且在節(jié)點3處內管15高出節(jié)點3一段距離，達到預先設計好的高度；待所有節(jié)段式外鋼管連接好后，達到指定高度后，向內管15中澆筑高強混凝土13，內管15與節(jié)段式外管16夾層中澆筑常規(guī)混凝土，形成實復式鋼管混凝土組合柱；安裝節(jié)點3，通過節(jié)點3的下連接環(huán)5與組合柱外管連接，通過高強螺栓和節(jié)點腹板11連接板將上翼緣為矩形鋼管14的工字型蜂窩梁和節(jié)點3連接，連接之后對連接處進行焊接；通過注漿孔25向組合梁2與節(jié)點端梁的上翼緣鋼管內澆筑自密實混凝土，確保組合梁2和節(jié)點3內填滿混凝土，且保證混凝土的貫通性；同時向節(jié)點3的內管15與節(jié)段式外管16夾層中澆筑混凝土，養(yǎng)護達到一定強度后形成底層組合框架體系；通過組合梁2下的錨固裝置在底層梁的下部布置無粘結預應力筋21，對預應力筋21進行張拉，然后陸續(xù)施工第二層至頂層。這種施工方法的鋼構件全部為工廠預制，大大減少勞動力，縮短了施工周期，現(xiàn)場澆筑混凝土，整體貫通性好。該種施工方法中上翼緣為矩形鋼管混凝土的蜂窩型工字梁可采用梁端緩沖型的，也可以采用可拆換的翼緣和腹板削弱的緩沖耗能梁塊連接，其他施工過程不變。

本發(fā)明還可以采取以下施工方法：

首先按設計在工廠下料，焊接預制好所有需要的鋼構件，包括兩端焊好連接環(huán)的節(jié)段式組合柱外鋼管和內鋼管，兩端焊好連接板的工字型蜂窩組合梁及外套整體式節(jié)點。將框架體系所有焊好連接環(huán)的節(jié)段式外鋼管和內鋼管與基礎實現(xiàn)固接，上部整體高出基礎0.5m左右，且內鋼管比外鋼管高出一定的距離，達到預先設計好的高度。向組合柱內鋼管中澆筑高強混凝土13，內外鋼管夾層中澆筑常規(guī)混凝土?；炷吝_到一定強度后，采用常規(guī)的方法將柱中內鋼管接長，將兩端焊好連接環(huán)的節(jié)段式外鋼管下部通過連接環(huán)與整體高于地面的組合柱外鋼管連接好，上部達到一層節(jié)點3底部指定的位置，確保內鋼管始終高于外鋼管，并且在梁柱節(jié)點處內鋼管高出節(jié)點3一段距離，達到預先設計好的高度。待所有節(jié)段式外鋼管連接好達到指定高度后，向組合柱內鋼管中澆筑高強混凝土13，內外鋼管夾層中澆筑常規(guī)混凝土，形成實復式鋼管混凝土組合柱。安裝外套整體式節(jié)點，通過節(jié)點3的下連接環(huán)5與底層柱實現(xiàn)可靠連接，通過高強螺栓和腹板連接板將上翼緣為矩形鋼管14的蜂窩型工字梁和外套整體式節(jié)點連接，連接之后對連接處進行適當?shù)暮附樱瑫r安裝完成其他框架節(jié)點和梁。向梁與節(jié)點3的上翼緣鋼管及節(jié)點3的外夾層中澆筑自密實混凝土，確保梁和節(jié)點3內填滿混凝土，且保證混凝土的貫通性，同時向節(jié)點3的內管15與節(jié)段式外管16夾層中澆筑混凝土，養(yǎng)護達到一定強度后形成底層組合框架體系。然后陸續(xù)施工第二層至頂層，待所有樓層全部施工完畢，在各層梁的下部通過加勁板23布置無粘結預應力筋21，自底向上依次一次性張拉完每層的預應力筋21，實現(xiàn)可靠錨固，完成整體框架的預應力施工。優(yōu)點在于框架形成后張拉預應力筋21，和常規(guī)的預應力混凝土框架一樣，確保整體受力。而且框架體系可逐層不間斷施工，預應力筋21可實現(xiàn)集中張拉，預應力技術人員現(xiàn)場張拉時間短，整體造價低。該種施工方法中上翼緣為矩形鋼管混凝土的蜂窩型工字梁可采用梁端削弱型的，也可以采用可拆換的上翼緣和腹板削弱的緩沖耗能梁塊連接，預應力筋21可以是直線型的，也可是通過轉向塊形成折線或曲線型的，其他施工過程不變。