專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混凝土框架結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)，具體地涉及一種混凝土框架結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
目前，混凝土結(jié)構(gòu)在各國(guó)家的建筑業(yè)得到普遍發(fā)展，鋼筋混凝土整澆式框架結(jié)構(gòu)， 是混凝土結(jié)構(gòu)的主要應(yīng)用形式之一，這種結(jié)構(gòu)雖然有整體性好、剛度大、可就地取材等優(yōu) 點(diǎn)，但也存在許多缺點(diǎn)。如費(fèi)工大、用模板多、施工周期長(zhǎng)、生產(chǎn)較難工業(yè)化等。
經(jīng)檢索，與本發(fā)明最接近的技術(shù)是多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)澆注 框架結(jié)構(gòu)柱、梁和節(jié)點(diǎn)，形成整澆式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)有可模性好，可以根據(jù)需要 澆制成各種形狀和尺寸的框架結(jié)構(gòu)；整體性好，可以承受一定的地震作用等。缺點(diǎn)是延性 差，結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)側(cè)移與結(jié)構(gòu)高度的比值低，其根源是地震作用時(shí)的耗能機(jī)制差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種新的混凝土框架結(jié)構(gòu)，改 進(jìn)現(xiàn)有鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)的耗能機(jī)制，提高混凝土框架結(jié)構(gòu)的延性，有利 于抗震。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成混凝土框架的節(jié) 點(diǎn)、立柱和橫梁，其特征在于，所述節(jié)點(diǎn)的截面輪廓尺寸等于相連接立柱和橫梁的最大截面 輪廓尺寸，所述立柱沿其軸線(xiàn)方向具有豎向卯眼，所述橫梁沿其軸線(xiàn)方向具有橫向卯眼。
所述的節(jié)點(diǎn)，其特征在于，具有外伸的榫頭，榫頭的數(shù)量為1-6個(gè)。
所述的榫頭，其特征在于，節(jié)點(diǎn)的豎向或橫向局部突出物，伸出節(jié)點(diǎn)，利用豎向卯 眼或橫向卯眼的端部與立柱或橫梁緊密結(jié)合。
所述的榫頭，其特征在于，形狀為柱體或臺(tái)體，其橫截面為圓形或多邊形。
所述的豎向卯眼，其特征在于，為立柱內(nèi)的空腔，其軸線(xiàn)與立柱的軸線(xiàn)重合或平 行，其截面形狀與豎向伸出的榫頭一致。
所述的橫向卯眼，其特征在于，為橫梁內(nèi)的空腔，其軸線(xiàn)與橫梁的軸線(xiàn)重合或平 行，其截面形狀與橫向伸出的榫頭一致。
本發(fā)明提供的一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，包括節(jié)點(diǎn)、立柱和橫梁。
該框架結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)為現(xiàn)場(chǎng)澆注的混凝土節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的截面輪廓尺寸等于相連接 立柱和橫梁的最大截面輪廓尺寸，節(jié)點(diǎn)帶有榫頭，榫頭利用卯眼端部與立柱和橫梁緊密結(jié)合。
該框架結(jié)構(gòu)中的立柱可以預(yù)制或現(xiàn)場(chǎng)澆注，立柱中豎向卯眼的軸線(xiàn)與立柱的軸線(xiàn) 重合。優(yōu)選地，立柱采用工廠預(yù)制的方式成型，可以采用離心法工藝。
該框架結(jié)構(gòu)中的橫梁可以預(yù)制或部分預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)疊合或現(xiàn)場(chǎng)澆注，橫梁中橫向卯眼 的軸線(xiàn)與橫梁的軸線(xiàn)重合或平行。優(yōu)選地，橫梁采用工廠部分預(yù)制現(xiàn)場(chǎng)疊合的方式成型，預(yù) 制部分的縱向鋼筋同時(shí)采用普通鋼筋和預(yù)應(yīng)力筋。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法由以下幾個(gè)步驟組成
a.選橫梁截面高度依據(jù)橫梁的跨度和承受的荷載，選橫梁截面高度。一般情況， 橫梁的跨高比在12-22之間，荷載大時(shí)取小值，荷載小并采用預(yù)應(yīng)力筋時(shí)取大值；橫梁截面 高度在300-800mm之間，并符合50mm的整倍數(shù)。
b.選橫梁截面橫梁截面形狀以矩形截面尺寸為代表值；若為T(mén)形截面，其高度和 寬度分別指全高和腹板寬度。一般情況，橫梁的寬度為250或300mm;橫向卯眼截面為圓形， 直徑在130-180mm之間，橫梁寬度小時(shí)取小值，反之取大值。
c.初選立柱混凝土截面積和豎向卯眼截面積依據(jù)立柱軸力組合值和采用的混 凝土強(qiáng)度等級(jí)，按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)柱軸壓比限值的規(guī)定確定立柱混凝土截面 積，一般情況，立柱混凝土截面積在0. 1-0.6平方米之間。豎向卯眼截面一般為圓形，面積 為立柱混凝土截面積的0. 3-0. 9倍，立柱的截面積小時(shí)取小值，反之取大值。
d.選立柱截面按照建筑環(huán)境的需要，立柱截面外形可以為正方形、矩形、圓形或 多邊形。依據(jù)上述結(jié)果，選立柱截面。一般情況，立柱截面為矩形，立柱長(zhǎng)邊在400-1000mm 之間，短邊不小于橫梁截面高度的0.8倍，并符合50mm的整倍數(shù)；豎向卯眼的直徑在 M0-800mm之間；同時(shí)立柱截面的最薄處不小于60mm，并符合IOmm的整倍數(shù)。
e.配筋率節(jié)點(diǎn)的配筋率計(jì)算不包括榫頭；立柱和橫梁的配筋率計(jì)算不包括榫頭 和卯眼。各部位的配筋率要符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。
f.選榫頭榫頭一般為圓柱體，其截面直徑與對(duì)應(yīng)的卯眼相同。一般情況，豎向榫 頭長(zhǎng)度與立柱長(zhǎng)邊的比值不小于0. 5，同時(shí)不小于300mm ；橫向榫頭長(zhǎng)度與橫梁高度的比值 不小于0. 5，同時(shí)不小于250mm。
g.設(shè)計(jì)豎向榫頭伸入立柱的豎向榫頭，需配置縱向鋼筋和箍筋。一般情況，縱向 鋼筋數(shù)量不少于4根，其直徑不小于榫頭直徑的1/40，同時(shí)不小于10mm。箍筋直徑大于縱 向鋼筋直徑的1/2，同時(shí)不小于6mm，箍筋數(shù)量為3根，間距不大于150mm ；可以采用配置鋼 管代替縱向鋼筋和箍筋，鋼管直徑114mm，壁厚在4-6mm之間?？v向鋼筋或鋼管要求貫穿節(jié)點(diǎn)ο
h.設(shè)計(jì)橫向榫頭伸入橫梁的橫向榫頭，需配置縱向鋼筋。一般情況，縱向鋼筋數(shù) 量不小于4根，其直徑不小于橫梁高度的1/50，同時(shí)不小于8mm。縱向鋼筋要求貫穿節(jié)點(diǎn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的積極效果體現(xiàn)在
1、由于立柱和橫梁設(shè)置了卯眼，使節(jié)點(diǎn)的截面積和截面面積矩均比相對(duì)應(yīng)的立柱 或橫梁大，達(dá)到了變化截面的效果，從構(gòu)造方面實(shí)現(xiàn)了“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的設(shè)計(jì)原則，自然形 成了結(jié)構(gòu)損壞的多道防線(xiàn)，所以框架結(jié)構(gòu)的抗震性能更為優(yōu)越。
2、相對(duì)于橫梁，采用限制立柱截面尺寸的方法，符合“強(qiáng)柱弱梁”的設(shè)計(jì)原則，使梁 端塑性鉸先于柱端塑性鉸出現(xiàn)，所以框架結(jié)構(gòu)的延性更大。
3、由于設(shè)置有榫頭和卯眼，明確了榫頭頂端就是立柱和橫梁出現(xiàn)塑性鉸的位置， 更易于達(dá)到“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)目的。
4、因?yàn)椤皬?qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”、“強(qiáng)柱弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”在混凝土框架結(jié)構(gòu)中得以同 時(shí)實(shí)現(xiàn)，所以混凝土框架結(jié)構(gòu)在地震作用時(shí)會(huì)有更好的耗能機(jī)制，有利于抗震。
5、由于立柱和橫梁設(shè)置有卯眼，節(jié)省了混凝土、降低了結(jié)構(gòu)自重，使結(jié)構(gòu)造價(jià)更 低。


附圖為本發(fā)明中混凝土框架結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如附圖所示，為本發(fā)明中混凝土框架結(jié)構(gòu)一實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)示意圖，包括節(jié)點(diǎn)、 立柱和橫梁。在此例中，節(jié)點(diǎn)1具有豎向伸出的榫頭2和橫向伸出的榫頭3，立柱4和橫梁 5分別具有豎向卯眼6和橫向卯眼7，榫頭2和榫頭3分別與豎向卯眼6和橫向卯眼7的端 部緊密結(jié)合。
本發(fā)明具有多種實(shí)施方式，現(xiàn)公開(kāi)較佳的二種。
本發(fā)明的第一種實(shí)施方式是裝配整體式首先分別生產(chǎn)具有豎向卯眼6的預(yù)制立 柱4和具有橫向卯眼7的預(yù)制橫梁5，在豎向卯眼6和橫向卯眼7的內(nèi)部，各設(shè)置二個(gè)擋板， 豎向卯眼6和橫向卯眼7均被分割為三個(gè)單獨(dú)空腔；然后將預(yù)制立柱4和預(yù)制橫梁5運(yùn)輸 至工程現(xiàn)場(chǎng)，分別就位安裝；再后實(shí)施節(jié)點(diǎn)1內(nèi)部的鋼筋工序，包括并不局限于立柱鋼筋的 連接、橫梁鋼筋的連接、榫頭鋼筋的配置、節(jié)點(diǎn)箍筋的配置以及節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它鋼筋的配置等； 最后完成模板支護(hù)并澆注混凝土，形成具有豎向榫頭2和橫向榫頭3的節(jié)點(diǎn)1，養(yǎng)護(hù)硬化后 完成本發(fā)明。
本發(fā)明的第二種實(shí)施方式是橫梁預(yù)制、立柱與節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆方式首先，生產(chǎn)具有橫 向卯眼7的預(yù)制橫梁5，在橫向卯眼7的內(nèi)部，設(shè)置二個(gè)擋板，橫向卯眼7被分割為三個(gè)單 獨(dú)空腔，運(yùn)輸至工程現(xiàn)場(chǎng)；同時(shí)在工程現(xiàn)場(chǎng)，綁扎立柱4內(nèi)部的鋼筋，將兩端密封的硬質(zhì)圓 管一塑料管或紙管或鋼管等一就位固定，該硬質(zhì)圓管將形成豎向卯眼6的中部空腔；然后 就位安裝預(yù)制橫梁5 ；再后實(shí)施節(jié)點(diǎn)1內(nèi)部的鋼筋工序，包括并不局限于橫梁鋼筋的連接、 榫頭鋼筋的配置、節(jié)點(diǎn)箍筋的配置以及節(jié)點(diǎn)內(nèi)其它鋼筋的配置等；最后完成模板支護(hù)并澆 注混凝土，形成具有豎向卯眼6的立柱4和節(jié)點(diǎn)1，養(yǎng)護(hù)硬化后完成本發(fā)明。
需要說(shuō)明的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，而不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的 限定，任何對(duì)本發(fā)明技術(shù)特征所做的等同替換或相應(yīng)改進(jìn)，仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。根 據(jù)具體實(shí)際情況，例如，可以采用立柱預(yù)制、橫梁與節(jié)點(diǎn)現(xiàn)澆方式，還可以采用立柱、橫梁和 節(jié)點(diǎn)全部現(xiàn)澆方式；框架內(nèi)一根或數(shù)根橫梁的橫向卯眼直徑可以為零，相應(yīng)的橫向榫頭不 再被需要；框架內(nèi)一根或數(shù)根立柱的豎向卯眼直徑可以為零，相應(yīng)的豎向榫頭不再被需要； 形成卯眼中部空腔的圓管也可以采用其它材料制成其它截面形狀等。權(quán)利要求
1.一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括構(gòu)成混凝土框架的節(jié)點(diǎn)、立柱和橫梁，所述 節(jié)點(diǎn)的截面輪廓尺寸等于相連接立柱和橫梁的最大截面輪廓尺寸，所述立柱沿其軸線(xiàn)方向 具有豎向卯眼，所述橫梁沿其軸線(xiàn)方向具有橫向卯眼。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)點(diǎn)，其特征在于，具有外伸的榫頭，榫頭的數(shù)量為1-6個(gè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的榫頭，其特征在于，為節(jié)點(diǎn)的豎向或橫向局部突出物，伸出 節(jié)點(diǎn)，利用豎向卯眼或橫向卯眼的端部與立柱或橫梁緊密結(jié)合。
4.如權(quán)利要求3或4所述的榫頭，其特征在于，形狀為柱體或臺(tái)體，其橫截面為圓形或 多邊形。
5.如權(quán)利要求1所述的豎向卯眼，其特征在于，為立柱內(nèi)的空腔，其軸線(xiàn)與立柱的軸線(xiàn) 重合或平行，其截面形狀與豎向伸出的榫頭一致。
6.如權(quán)利要求1所述的橫向卯眼，其特征在于，為橫梁內(nèi)的空腔，其軸線(xiàn)與橫梁的軸線(xiàn) 重合或平行，其截面形狀與橫向伸出的榫頭一致。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混凝土框架結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成混凝土框架的節(jié)點(diǎn)、立柱和橫梁，所述節(jié)點(diǎn)的截面輪廓尺寸等于相連接立柱和橫梁的最大截面輪廓尺寸，所述立柱沿其軸線(xiàn)方向具有豎向卯眼，所述橫梁沿其軸線(xiàn)方向具有橫向卯眼。所述節(jié)點(diǎn)具有1-6個(gè)榫頭，榫頭利用豎向卯眼或橫向卯眼的端部與立柱或橫梁緊密結(jié)合。節(jié)點(diǎn)和與其連接的立柱、橫梁共同構(gòu)成混凝土框架。本發(fā)明可以使“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”、“強(qiáng)柱弱梁”和“強(qiáng)剪弱彎”等設(shè)計(jì)原則在混凝土框架結(jié)構(gòu)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)，在地震作用時(shí)具有優(yōu)秀的耗能機(jī)制，有利于混凝土框架結(jié)構(gòu)抵抗地震，還可以節(jié)省混凝土、降低結(jié)構(gòu)自重。
文檔編號(hào)E04B1/20GK102031828SQ20091020565
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2009年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月26日
發(fā)明者任祝雯, 宋繼強(qiáng), 楊進(jìn)宏, 牟曉燕, 王姍, 程義, 陳梅 申請(qǐng)人:程義