CN115387537B - 一种框架梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种框架梁结构，该框架梁结构包括组合结构梁和钢筋混凝土梁；钢筋混凝土梁分别连接在组合结构梁的两端，从而连接形成框架梁结构；组合结构梁位于框架梁结构正弯矩最大区段；钢筋混凝土梁与组合结构梁的连接区域位于框架梁结构弯矩的最小区段；组合结构梁两端的钢筋混凝土梁分别用于承担框架梁结构根部的负弯矩及剪力；本发明提供的框架梁结构，能充分发挥组合结构的优势，同时规避组合结构在梁柱交接时受力复杂，施工困难等劣势；具有抗弯能力更强、承载能力强、节约资源、经济效益显著的优势，能够提高建筑物的层高利用率。

Description

一种框架梁结构

技术领域

本发明属于框架梁结构技术领域，具体涉及一种框架梁结构。

背景技术

传统的混凝土结构当跨度较大时梁高会随之增大，但是在梁高范围内的空间无法有效利用，而基于现有结构设计考虑，需要在梁下留设专门供暖通、消防及电气桥架穿越的空间；以车库为例，该设备层的高度为梁下700mm，目前框架混凝土建筑梁内的空间无法有效利用，只能通过增加层高来同时满足设备和电气的使用要求，这就造成了巨大的社会资源浪费。

传统钢筋混凝土框架梁中预留的供设备管线穿越的孔洞，其大小及位置有严格要求，无法满足现在日趋复杂的设备管线穿行要求(大小和数量均无法满足)，并且施工难度大，一般如无特殊需要不会采用；进一步地，传统的钢与混凝土组合结构梁在钢梁上留设设备洞口相较于混凝土框架梁则方便得多，但是钢梁在穿越框架柱时与框架柱钢筋容易碰撞，造成框架柱钢筋穿越钢梁时需要在钢梁上进行对穿开洞，梁柱节点核心区内箍筋在钢梁高度范围内无法闭合，施工复杂且造价过高。

基于上述框架梁中存在的技术问题，尚未有相关的解决方案；因此迫切需要寻求有效方案以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种框架梁结构，旨在解决现有框架梁结构设计不合理、不方便施工的问题之一。

本发明提供一种框架梁结构，所述框架梁结构包括组合结构梁和钢筋混凝土梁；钢筋混凝土梁分别连接在组合结构梁的两端，从而连接形成框架梁结构；组合结构梁位于框架梁结构正弯矩最大区段；钢筋混凝土梁与组合结构梁的连接区域的弯矩小于位于组合结构梁区域的弯矩；钢筋混凝土梁与组合结构梁的连接区域位于框架梁结构弯矩的最小区段；组合结构梁两端的钢筋混凝土梁分别用于承担框架梁结构根部的负弯矩及剪力。

进一步地，组合结构梁包括抗拉梁结构和抗压梁结构；抗压梁结构设置于抗拉梁结构的上端面上，并与抗拉梁结构固定连接，从而形成组合结构梁；抗拉梁结构为钢架结构，抗压梁结构为钢筋混凝土结构。

进一步地，抗拉梁结构为格构式的钢架结构时，钢架结构包括水平钢板和抗拉钢构件；水平钢板沿水平方向设置，抗拉钢构件沿水平方向设置于水平钢板的底部，水平钢板和抗拉钢构件之间通过支撑结构固定连接在一起；水平钢板上端面沿竖直方向设有多个水平抗剪连接件，钢架结构通过水平抗剪连接件与钢筋混凝土结构连接在一起，并使钢筋混凝土结构设置在水平钢板的上端面。

进一步地，钢筋混凝土结构内嵌有箍筋，从而能够提供部分抗剪承载力；钢架结构还包括抗剪板，抗剪板沿钢架结构的长度方向设置于水平钢板的底部，并分别位于钢架结构的两端；钢架结构的两端分别通过水平钢板、抗拉钢构件以及抗剪板与钢筋混凝土梁连接在一起，从而使抗剪板能够提供抗剪承载力。

进一步地，钢架结构上设有封闭板，封闭板连接于水平钢板和抗拉钢构件之间；封闭板设置于钢架结构和钢筋混凝土梁的连接处；封闭板用于强化钢架结构和钢筋混凝土梁连接处的截面突变部位，并作为钢筋混凝土梁的梁内模板。

进一步地，抗拉梁结构和抗压梁结构之间通过混凝土的粘结力和辅助机械锚固连接；并且组合结构梁通过混凝土的粘结力和钢架结构与钢筋混凝土梁进行连接。

进一步地，抗拉梁结构上开设有孔洞，孔洞用于设备管线的穿行。

进一步地，钢架结构为中空的结构梁；抗拉梁结构位于框架梁结构剪力最小区段；连接区域的剪力小于抗压梁结构的剪力；连接区域的剪力大于抗拉梁结构的剪力。

进一步地，支撑结构包括多条支撑柱和多条斜撑，支撑柱和斜撑为钢结构；支撑柱沿竖直方向固定连接在水平钢板和抗拉钢构件之间；

斜撑的一端连接在支撑柱与抗拉钢构件的连接处，斜撑的另一端连接在相邻支撑柱与水平钢板的连接处；或者，

斜撑的一端连接在支撑柱与水平钢板的连接处，斜撑的另一端连接在相邻支撑柱与抗拉钢构件的连接处。

进一步地，水平钢板在框架梁结构的宽方向上向外延伸出预设长度，从而能够在传递内力的同时为混凝土部分提供模板支撑。

进一步地，抗剪连接件为水平抗剪锚栓或水平抗剪短筋。

本发明提供的框架梁结构，能充分发挥组合结构的优势，同时规避组合结构在梁柱交接时受力复杂，施工困难等劣势；具有抗弯能力更强、承载能力强、节约资源、经济效益显著的优势；通过采用不同的钢结构形式，可使钢结构部分能满足不同使用需求，可充分利用框架梁结构内的高度，节约层高，降低土建造价，应用场景较为广泛；在不降低框架梁结构承载能力的同时可在梁高范围内进行设备管线布置，能够充分利用框架梁结构的空间，提高建筑物的层高利用率，经济效益显著。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

以下将结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明一种框架梁结构功能区域示意图；

图2为本发明一种框架梁结构剪力图(组合结构实施区域)；

图3为本发明一种框架梁结构弯矩图(组合结构实施区域)；

图4为本发明一种框架梁结构示意图；

图5为本发明图4沿A-A方向剖视图；

图6为本发明图4沿B-B方向剖视图；

图7为本发明钢架结构的侧视图；

图8为本发明钢架结构的俯视图；

图9为本发明钢架结构的仰视图。

图中：1、水平抗剪连接件；2、水平钢板；3、抗拉钢构件；4、封闭板；5、抗剪板；6、钢架结构；7、支撑柱；8、斜撑；10、组合结构梁；20、钢筋混凝土梁；30、抗拉梁结构；40、抗压梁结构；50、连接区域。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图9所示，本发明提供一种框架梁结构，具体为一种局部采用钢与混凝土组合的框架梁结构；所述框架梁结构包括组合结构梁10和钢筋混凝土梁20；其中，钢筋混凝土梁20分别连接在组合结构梁10的两端，从而连接形成框架梁结构；具体地，组合结构梁10位于框架梁结构正弯矩最大区段，且该区段为剪力相对较小区段；采用上述结构设计，根据框架梁的受力特性，将框架梁正弯矩最大而剪力相对较小区段用组合结构梁10，充分发挥组合结构能承受更大正弯矩的特性，取得更好的经济效益；进一步地，在整个框架梁结构中，钢筋混凝土梁20与组合结构梁10的连接区域50位于框架梁弯矩与剪力均较小的区段，其中，钢筋混凝土梁20与组合结构梁10的连接区域50位于框架梁结构弯矩的最小区段，并连接区域50的剪力小于钢筋混凝土梁20的剪力；进一步地，组合结构梁10两端的钢筋混凝土梁分别用于承担框架梁结构根部的负弯矩及剪力；本发明提供的框架梁结构，根据受力分析得到框架梁结构的弯矩图、剪力图以及组合结构梁在框架梁内的布置范围，得到组合结构各截面的弯矩和剪力，按照钢筋混凝土部分抗压、钢结构部分抗拉的原则进行构件设计，这样既能够有效利用梁内空间，同时方便施工；该框架梁结构具有技术先进、经济性较为合理、安全适用的优点。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，组合结构梁10部分主要位于框架梁正弯矩最大而剪力相对较小区段，所以其结构的抗剪承载力由钢筋混凝土部分和钢结构部分共同承担；具体地，组合结构梁10包括抗拉梁结构30和抗压梁结构40；其中，抗拉梁结构30的区段为组合结构抗拉区域，采用钢结构构件作为主要受力构件；抗压梁结构40的区段为组合结构抗压区域，采用钢筋混凝土构件作为主要受力构件；具体地，抗压梁结构40设置于抗拉梁结构30的上端面上，并与抗拉梁结构30固定连接，从而形成组合结构梁10；进一步地，抗拉梁结构30为钢架结构6，抗压梁结构40为钢筋混凝土结构；进一步地，根据上述结构设计，抗拉梁结构30(即钢架结构6)设计为中空的结构梁；这样可以将抗拉梁结构30位于框架梁结构剪力最小区段；进一步地，连接区域50的剪力小于钢筋混凝土梁20和抗压梁结构40的剪力，并且连接区域50的剪力大于抗拉梁结构30的剪力。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，组合结构梁10与钢筋混凝土梁20的连接区域50位于弯矩较小区域，组合结构梁10的抗拉梁结构30通过钢与混凝土的粘结力和辅助机械锚固方式与抗压梁结构40进行连接；进一步地，组合结构的抗压梁结构40的上部钢筋可直接通长布置；框架梁结构中的组合结构梁10部分跟钢筋混凝土梁部分在弯矩较小处直接连接；当钢与混凝土的粘结力和辅助机械锚固力大于组合结构中钢结构受拉构件的拉力(拔出力)时，可很方便的将组合结构梁部分和钢筋混凝土梁部分变成一个整体；进一步地，钢筋混凝土梁20的区域主要承担梁柱根部的负弯矩及剪力，其构造措施同现阶段钢筋混凝土结构的相关措施完全一致；进一步地，在组合结构梁10与钢筋混凝土梁20的交接区段采用普通钢筋混凝土的构造措施，充分发挥传统钢筋混凝土构件抗剪能力强而构造简单的优势。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，本实施例中，抗拉梁结构30为格构式的钢架结构6；具体地，该钢架结构6包括水平钢板2和抗拉钢构件3；其中，水平钢板2沿水平方向设置，两条抗拉钢构件3沿水平方向设置于水平钢板2底部的两侧，并且水平钢板2和各个抗拉钢构件3之间通过支撑结构固定连接在一起；进一步地，水平钢板2上端面沿竖直方向设有多个水平抗剪连接件1；具体地，钢架结构6通过水平抗剪连接件1与钢筋混凝土结构连接在一起，并使钢筋混凝土结构设置在水平钢板2的上端面。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，钢筋混凝土结构内嵌有箍筋，从而能够为组合结构梁10提供部分抗剪承载力，且抗剪不足部分可采用钢架结构6部分增加抗剪板5的方式满足抗剪承载力的要求；具体地，钢架结构6还包括抗剪板5，抗剪板5沿钢架结构6的长度方向设置于水平钢板2的底部，并分别位于钢架结构6的两端；具体地，抗剪板5设置在水平钢板2底部的中间位置；钢架结构6的两端分别通过水平钢板2、抗拉钢构件3以及抗剪板5与钢筋混凝土梁20连接在一起，从而使抗剪板5能够提供抗剪承载力；具体地，钢架结构6部分的抗拉钢构件3锚入钢筋混凝土梁20，同时配合机械锚固；组合结构梁10与钢筋混凝土梁20的连接区域50采用梁箍筋加密的方式进行加强；进一步地，本发明提供的组合结构梁10的钢架结构6在工厂预制完成，在框架梁支模绑筋的时候安装到位。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，钢架结构6上设有封闭板4，封闭板4连接于水平钢板2和抗拉钢构件3之间；具体地，封闭板4设置于钢架结构6和钢筋混凝土梁20的连接处；设计该封闭板4用于强化钢架结构6和钢筋混凝土梁20连接处的截面突变部位，并作为钢筋混凝土梁20的梁内模板，这样设计能够方便施工浇筑。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，抗拉梁结构30为腹式钢架结构；进一步地，抗拉梁结构30和抗压梁结构40之间通过混凝土的粘结力和辅助机械锚固连接；并且组合结构梁10通过混凝土的粘结力和钢架结构与钢筋混凝土梁20进行连接。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，抗拉梁结构30上开设有孔洞，孔洞用于设备管线的穿行；具体地，进一步地，组合结构梁10部分弯矩大而剪力小，梁腹部分的钢结构可开设较大洞口或直接采用格构式钢结构(桁架结构或其他结构)，为设备管线穿行预留空间；并且在组合结构梁10和钢筋混凝土梁20的交接区段采用普通钢筋混凝土的构造措施，施工与普通钢筋混凝土框架梁无异，对施工队伍无特殊要求，方便施工。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，支撑结构包括多条支撑柱7和多条斜撑8，支撑柱7和斜撑8为钢结构；具体地，支撑柱7沿竖直方向固定连接在水平钢板2和抗拉钢构件3之间；进一步地，斜撑8的一端连接在支撑柱7与抗拉钢构件3的连接处，斜撑8的另一端连接在相邻支撑柱7与水平钢板2的连接处；或者，斜撑8的一端连接在支撑柱7与水平钢板2的连接处，斜撑8的另一端连接在相邻支撑柱7与抗拉钢构件3的连接处，均可起到支撑的作用，提升结构的抗拉强度；进一步地，支撑柱7和斜撑8可根据梁的受力特性，经过内里分析后进行专项设计，由此满足支撑强度要求。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，水平钢板2在框架梁结构的宽方向上向外延伸出预设长度，从而能够在传递内力的同时为混凝土部分提供模板支撑。

优选地，结合上述方案，如图1至图9所示，抗剪连接件1为水平抗剪锚栓或水平抗剪短筋，进一步地，两排抗剪连接件1沿竖直方向分别设置于水平钢板2上端面的两侧；具体地，钢筋混凝土梁20主要承担梁柱根部的负弯矩及剪力，其构造措施同现阶段钢筋混凝土结构的相关措施完全一致；进一步地，梁柱根部构造措施同现阶段钢筋混凝土结构的相关措施完全一致，施工与普通钢筋混凝土框架梁无异，对施工队伍无特殊要求，方便施工。

本发明提供的框架梁结构，能充分发挥组合结构的优势，同时规避组合结构在梁柱交接时受力复杂，施工困难等劣势；具有抗弯能力更强、承载能力强、节约资源、经济效益显著的优势；通过采用不同的钢结构形式，可使钢结构部分能满足不同使用需求，可充分利用框架梁结构内的高度，节约层高，降低土建造价，应用场景较为广泛；在不降低框架梁结构的承载能力的同时可在梁高范围内进行设备管线布置，能够充分利用框架梁结构的空间，提高建筑物的层高利用率，经济效益显著。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述所述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种框架梁结构，其特征在于，所述框架梁结构包括组合结构梁(10)和钢筋混凝土梁(20)；所述钢筋混凝土梁(20)分别连接在所述组合结构梁(10)的两端，从而连接形成所述框架梁结构；所述组合结构梁(10)位于所述框架梁结构正弯矩最大区段；所述钢筋混凝土梁(20)与组合结构梁(10)的连接区域(50)位于所述框架梁结构弯矩的最小区段；所述组合结构梁(10)两端的钢筋混凝土梁分别用于承担所述框架梁结构根部的负弯矩及剪力；

所述组合结构梁(10)包括抗拉梁结构(30)和抗压梁结构(40)；所述抗压梁结构(40)设置于所述抗拉梁结构(30)的上端面上，并与所述抗拉梁结构(30)固定连接；所述抗拉梁结构(30)为钢架结构(6)且所述抗拉梁结构(30)位于所述框架梁结构剪力最小区段，所述抗压梁结构(40)为钢筋混凝土结构；

所述连接区域(50)被设计为：所述连接区域(50)的剪力小于所述抗压梁结构(40)的剪力，所述连接区域(50)的剪力大于所述抗拉梁结构(30)的剪力；

所述钢架结构(6)包括水平钢板(2)、抗拉钢构件(3)、抗剪板(5)和封闭板(4)；所述水平钢板(2)沿水平方向设置，所述抗拉钢构件(3)沿水平方向设置于所述水平钢板(2)的底部，且所述抗拉钢构件(3)和水平钢板(2)之间通过支撑结构固定连接在一起；所述抗剪板(5)沿所述钢架结构(6)的长度方向设置于所述水平钢板(2)的底部，并分别位于所述钢架结构(6)的两端；所述水平钢板(2)、抗拉钢构件(3)及抗剪板(5)均与所述钢筋混凝土梁(20)连接在一起，从而使所述抗剪板(5)能够提供抗剪承载力；所述封闭板(4)连接于所述水平钢板(2)和抗拉钢构件(3)之间，且所述封闭板(4)位于所述钢架结构(6)和钢筋混凝土梁(20)的连接处；所述封闭板(4)用于强化所述钢架结构(6)和钢筋混凝土梁(20)连接处的截面突变部位，并作为所述钢筋混凝土梁(20)的梁内模板。

2.根据权利要求1所述的框架梁结构，其特征在于，所述抗拉梁结构(30)为格构式的钢架结构(6)；所述水平钢板(2)上端面沿竖直方向设有多个水平抗剪连接件(1)，所述钢架结构(6)通过所述水平抗剪连接件(1)与所述钢筋混凝土结构连接在一起，并使所述钢筋混凝土结构设置在所述水平钢板(2)的上端面。

3.根据权利要求2所述的框架梁结构，其特征在于，所述钢筋混凝土结构内嵌有箍筋，从而能够提供部分抗剪承载力。

4.根据权利要求1所述的框架梁结构，其特征在于，所述抗拉梁结构(30)和抗压梁结构(40)之间通过混凝土的粘结力和辅助机械锚固连接；并且所述组合结构梁(10)通过混凝土的粘结力和钢架结构与所述钢筋混凝土梁(20)进行连接。

5.根据权利要求1所述的框架梁结构，其特征在于，所述抗拉梁结构(30)上开设有孔洞，所述孔洞用于设备管线的穿行；和/或，

所述钢架结构(6)为中空的结构梁。

6.根据权利要求1所述的框架梁结构，其特征在于，所述支撑结构包括多条支撑柱(7)和多条斜撑(8)，所述支撑柱(7)和斜撑(8)为钢结构；所述支撑柱(7)沿竖直方向固定连接在所述水平钢板(2)和抗拉钢构件(3)之间；

所述斜撑(8)的一端连接在所述支撑柱(7)与抗拉钢构件(3)的连接处，所述斜撑(8)的另一端连接在相邻所述支撑柱(7)与水平钢板(2)的连接处；或者，

所述斜撑(8)的一端连接在所述支撑柱(7)与水平钢板(2)的连接处，所述斜撑(8)的另一端连接在相邻所述支撑柱(7)与抗拉钢构件(3)的连接处。

7.根据权利要求1所述的框架梁结构，其特征在于，所述水平钢板(2)在所述框架梁结构的宽方向上向外延伸出预设长度，从而能够在传递内力的同时为混凝土部分提供模板支撑。

8.根据权利要求2所述的框架梁结构，其特征在于，所述抗剪连接件(1)为水平抗剪锚栓或水平抗剪短筋。