专利名称：一种混凝土框架结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构，具体地涉及一种混凝土框架结构。
技术背景
目前，混凝土结构在各国家的建筑业得到普遍发展，钢筋混凝土整浇式框架结构， 是混凝土结构的主要应用形式之一，这种结构虽然有整体性好、刚度大、可就地取材等优 点，但也存在许多缺点。如费工大、用模板多、施工周期长、生产较难工业化等。
经检索，与本发明最接近的技术是多层钢筋混凝土框架结构，其特点是现场浇注 框架结构柱、梁和节点，形成整浇式钢筋混凝土框架结构。优点有可模性好，可以根据需要 浇制成各种形状和尺寸的框架结构；整体性好，可以承受一定的地震作用等。缺点是延性 差，结构顶点侧移与结构高度的比值低，其根源是地震作用时的耗能机制差。发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种新的混凝土框架结构，改 进现有钢筋混凝土框架结构在地震作用时的耗能机制，提高混凝土框架结构的延性，有利 于抗震。
为实现上述目的，本发明提供了一种混凝土框架结构，包括构成混凝土框架的节 点、立柱和横梁，其特征在于，所述节点的截面轮廓尺寸等于相连接立柱和横梁的最大截面 轮廓尺寸，所述立柱沿其轴线方向具有竖向卯眼，所述横梁沿其轴线方向具有横向卯眼。
所述的节点，其特征在于，具有外伸的榫头，榫头的数量为1-6个。
所述的榫头，其特征在于，节点的竖向或横向局部突出物，伸出节点，利用竖向卯 眼或横向卯眼的端部与立柱或横梁紧密结合。
所述的榫头，其特征在于，形状为柱体或台体，其横截面为圆形或多边形。
所述的竖向卯眼，其特征在于，为立柱内的空腔，其轴线与立柱的轴线重合或平 行，其截面形状与竖向伸出的榫头一致。
所述的横向卯眼，其特征在于，为横梁内的空腔，其轴线与横梁的轴线重合或平 行，其截面形状与横向伸出的榫头一致。
本发明提供的一种混凝土框架结构，包括节点、立柱和横梁。
该框架结构中的节点为现场浇注的混凝土节点，节点的截面轮廓尺寸等于相连接 立柱和横梁的最大截面轮廓尺寸，节点带有榫头，榫头利用卯眼端部与立柱和横梁紧密结合。
该框架结构中的立柱可以预制或现场浇注，立柱中竖向卯眼的轴线与立柱的轴线 重合。优选地，立柱采用工厂预制的方式成型，可以采用离心法工艺。
该框架结构中的横梁可以预制或部分预制现场叠合或现场浇注，横梁中横向卯眼 的轴线与横梁的轴线重合或平行。优选地，横梁采用工厂部分预制现场叠合的方式成型，预 制部分的纵向钢筋同时采用普通钢筋和预应力筋。
本发明的设计方法由以下几个步骤组成
a.选横梁截面高度依据横梁的跨度和承受的荷载，选横梁截面高度。一般情况， 横梁的跨高比在12-22之间，荷载大时取小值，荷载小并采用预应力筋时取大值；横梁截面 高度在300-800mm之间，并符合50mm的整倍数。
b.选横梁截面横梁截面形状以矩形截面尺寸为代表值；若为T形截面，其高度和 宽度分别指全高和腹板宽度。一般情况，横梁的宽度为250或300mm;横向卯眼截面为圆形， 直径在130-180mm之间，横梁宽度小时取小值，反之取大值。
c.初选立柱混凝土截面积和竖向卯眼截面积依据立柱轴力组合值和采用的混 凝土强度等级，按照《建筑抗震设计规范》中有关柱轴压比限值的规定确定立柱混凝土截面 积，一般情况，立柱混凝土截面积在0. 1-0.6平方米之间。竖向卯眼截面一般为圆形，面积 为立柱混凝土截面积的0. 3-0. 9倍，立柱的截面积小时取小值，反之取大值。
d.选立柱截面按照建筑环境的需要，立柱截面外形可以为正方形、矩形、圆形或 多边形。依据上述结果，选立柱截面。一般情况，立柱截面为矩形，立柱长边在400-1000mm 之间，短边不小于横梁截面高度的0.8倍，并符合50mm的整倍数；竖向卯眼的直径在 M0-800mm之间；同时立柱截面的最薄处不小于60mm，并符合IOmm的整倍数。
e.配筋率节点的配筋率计算不包括榫头；立柱和横梁的配筋率计算不包括榫头 和卯眼。各部位的配筋率要符合现行标准、规范的相关规定。
f.选榫头榫头一般为圆柱体，其截面直径与对应的卯眼相同。一般情况，竖向榫 头长度与立柱长边的比值不小于0. 5，同时不小于300mm ；横向榫头长度与横梁高度的比值 不小于0. 5，同时不小于250mm。
g.设计竖向榫头伸入立柱的竖向榫头，需配置纵向钢筋和箍筋。一般情况，纵向 钢筋数量不少于4根，其直径不小于榫头直径的1/40，同时不小于10mm。箍筋直径大于纵 向钢筋直径的1/2，同时不小于6mm，箍筋数量为3根，间距不大于150mm ；可以采用配置钢 管代替纵向钢筋和箍筋，钢管直径114mm，壁厚在4-6mm之间。纵向钢筋或钢管要求贯穿节点ο
h.设计横向榫头伸入横梁的横向榫头，需配置纵向钢筋。一般情况，纵向钢筋数 量不小于4根，其直径不小于横梁高度的1/50，同时不小于8mm。纵向钢筋要求贯穿节点。
本发明与现有技术相比，其优点和产生的积极效果体现在
1、由于立柱和横梁设置了卯眼，使节点的截面积和截面面积矩均比相对应的立柱 或横梁大，达到了变化截面的效果，从构造方面实现了“强节点弱杆件”的设计原则，自然形 成了结构损坏的多道防线，所以框架结构的抗震性能更为优越。
2、相对于横梁，采用限制立柱截面尺寸的方法，符合“强柱弱梁”的设计原则，使梁 端塑性铰先于柱端塑性铰出现，所以框架结构的延性更大。
3、由于设置有榫头和卯眼，明确了榫头顶端就是立柱和横梁出现塑性铰的位置， 更易于达到“强剪弱弯”的设计目的。
4、因为“强节点弱杆件”、“强柱弱梁”和“强剪弱弯”在混凝土框架结构中得以同 时实现，所以混凝土框架结构在地震作用时会有更好的耗能机制，有利于抗震。
5、由于立柱和横梁设置有卯眼，节省了混凝土、降低了结构自重，使结构造价更 低。
附图为本发明中混凝土框架结构一实施例的局部结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，为本发明中混凝土框架结构一实施例的局部结构示意图，包括节点、 立柱和横梁。在此例中，节点1具有竖向伸出的榫头2和横向伸出的榫头3，立柱4和横梁 5分别具有竖向卯眼6和横向卯眼7，榫头2和榫头3分别与竖向卯眼6和横向卯眼7的端 部紧密结合。
本发明具有多种实施方式，现公开较佳的二种。
本发明的第一种实施方式是装配整体式首先分别生产具有竖向卯眼6的预制立 柱4和具有横向卯眼7的预制横梁5，在竖向卯眼6和横向卯眼7的内部，各设置二个挡板， 竖向卯眼6和横向卯眼7均被分割为三个单独空腔；然后将预制立柱4和预制横梁5运输 至工程现场，分别就位安装；再后实施节点1内部的钢筋工序，包括并不局限于立柱钢筋的 连接、横梁钢筋的连接、榫头钢筋的配置、节点箍筋的配置以及节点内其它钢筋的配置等； 最后完成模板支护并浇注混凝土，形成具有竖向榫头2和横向榫头3的节点1，养护硬化后 完成本发明。
本发明的第二种实施方式是横梁预制、立柱与节点现浇方式首先，生产具有横 向卯眼7的预制横梁5，在横向卯眼7的内部，设置二个挡板，横向卯眼7被分割为三个单 独空腔，运输至工程现场；同时在工程现场，绑扎立柱4内部的钢筋，将两端密封的硬质圆 管一塑料管或纸管或钢管等一就位固定，该硬质圆管将形成竖向卯眼6的中部空腔；然后 就位安装预制横梁5 ；再后实施节点1内部的钢筋工序，包括并不局限于横梁钢筋的连接、 榫头钢筋的配置、节点箍筋的配置以及节点内其它钢筋的配置等；最后完成模板支护并浇 注混凝土，形成具有竖向卯眼6的立柱4和节点1，养护硬化后完成本发明。
需要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例，而不是对本发明技术方案的 限定，任何对本发明技术特征所做的等同替换或相应改进，仍在本发明的保护范围之内。根 据具体实际情况，例如，可以采用立柱预制、横梁与节点现浇方式，还可以采用立柱、横梁和 节点全部现浇方式；框架内一根或数根横梁的横向卯眼直径可以为零，相应的横向榫头不 再被需要；框架内一根或数根立柱的竖向卯眼直径可以为零，相应的竖向榫头不再被需要； 形成卯眼中部空腔的圆管也可以采用其它材料制成其它截面形状等。权利要求
1.一种混凝土框架结构，其特征在于，包括构成混凝土框架的节点、立柱和横梁，所述 节点的截面轮廓尺寸等于相连接立柱和横梁的最大截面轮廓尺寸，所述立柱沿其轴线方向 具有竖向卯眼，所述横梁沿其轴线方向具有横向卯眼。
2.如权利要求1所述的节点，其特征在于，具有外伸的榫头，榫头的数量为1-6个。
3.如权利要求1或2所述的榫头，其特征在于，为节点的竖向或横向局部突出物，伸出 节点，利用竖向卯眼或横向卯眼的端部与立柱或横梁紧密结合。
4.如权利要求3或4所述的榫头，其特征在于，形状为柱体或台体，其横截面为圆形或 多边形。
5.如权利要求1所述的竖向卯眼，其特征在于，为立柱内的空腔，其轴线与立柱的轴线 重合或平行，其截面形状与竖向伸出的榫头一致。
6.如权利要求1所述的横向卯眼，其特征在于，为横梁内的空腔，其轴线与横梁的轴线 重合或平行，其截面形状与横向伸出的榫头一致。
全文摘要
本发明提供了一种混凝土框架结构，包括构成混凝土框架的节点、立柱和横梁，所述节点的截面轮廓尺寸等于相连接立柱和横梁的最大截面轮廓尺寸，所述立柱沿其轴线方向具有竖向卯眼，所述横梁沿其轴线方向具有横向卯眼。所述节点具有1-6个榫头，榫头利用竖向卯眼或横向卯眼的端部与立柱或横梁紧密结合。节点和与其连接的立柱、横梁共同构成混凝土框架。本发明可以使“强节点弱杆件”、“强柱弱梁”和“强剪弱弯”等设计原则在混凝土框架结构中同时实现，在地震作用时具有优秀的耗能机制，有利于混凝土框架结构抵抗地震，还可以节省混凝土、降低结构自重。
文档编号E04B1/20GK102031828SQ20091020565
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月26日 优先权日2009年9月26日
发明者任祝雯, 宋继强, 杨进宏, 牟晓燕, 王姗, 程义, 陈梅 申请人:程义