申请/专利权人：北京市市政工程设计研究总院有限公司

申请日：2018-08-08

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN108824484B

主分类号：E02D29/045

分类号：E02D29/045;E04B1/18;E04B1/58

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2018.12.11#实质审查的生效;2018.11.16#公开

摘要：车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，包括盖上钢框架、盖下钢筋混凝土框架，盖上钢框架包括多根竖向平行设置的钢管柱，由水平的钢梁连为一体式的框架结构；盖下钢筋混凝土框架包括按棋盘格均匀分布的多根竖向平行设置的钢筋混凝土柱，由横向转换梁和纵向钢筋混凝土梁连为一体式的框架结构；在转换梁之间进一步设置横向转换梁一并与纵向钢筋混凝土梁连成节点一，在纵向钢筋混凝土梁之间设置纵向的托柱系梁与转换梁连接成节点二；盖上钢框架盖设在盖下钢筋混凝土框架上；钢管柱底部插入下方对应处的钢筋混凝土柱内或封在下方对应节点一或节点二处的转换梁一或转换梁内。本发明可解决现有技术耗材多、自重大、层高和跨度大的问题。

主权项：1.车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，包括盖上钢框架1、盖下钢筋混凝土框架2，其特征在于，所述盖上钢框架1包括多根竖向平行设置的钢管柱4，各所述钢管柱4之间布设横向和纵向钢梁5连为一体式的框架结构；所述盖下钢筋混凝土框架2包括按棋盘格均匀分布的多根竖向平行设置的钢筋混凝土柱6，各所述钢筋混凝土柱6之间布设横向转换梁28和纵向钢筋混凝土梁27连为一体式的框架结构；在所述转换梁28之间进一步设置横向的转换梁一281并与所述纵向钢筋混凝土梁27连接成节点一39，在所述纵向钢筋混凝土梁27之间设置纵向的托柱系梁7与所述转换梁28连接成节点二40；所述盖上钢框架1盖设在盖下钢筋混凝土框架2上；所述钢管柱4底部插入下方对应处的钢筋混凝土柱6内或封在下方对应节点一或节点二处的转换梁一281或转换梁28内；所述钢筋混凝土柱6、转换梁28、转换梁一281、钢筋混凝土梁27和托柱系梁7内均设置钢筋、浇注混凝土。

全文数据：车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构技术领域[0001]本发明涉及建筑结构设计领域，具体为车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构。背景技术[0002]现有车辆段上盖开发业态主要为住宅及办公，结构形式为钢筋混凝土结构；通常会在底部地铁车库层与上部分塔式住宅层之间设置隔震转换层，具体见附图中的图1、图2。[0003]现有车辆段上盖开发结构形式通常为钢筋混凝土结构或者型钢混凝土结构，盖上开发结构自重及抗侧刚度较大，对下部两层结构的抗震性能化设计较为不利，进行性能化设计之后成本增加较多。[0004]申请公布号为CN105926675A的专利申请公开了一种用于地铁车辆段盖上盖下一体的混合结构，下部采用的是框架剪力墙结构，是在剪力墙短柱位置增加了型钢，除此之外柱跨间还有剪力墙结构，其缺陷是自身重量较大，结构本身耗材较多，成本较高;此外，柱跨间设置型钢剪力墙会形成空间阻隔，使盖下结构内部空间不够通透开敞，这会限制工艺布局及使用需求;采用该结构后盖上结构体系与下部短柱及框架柱连接的构件尺寸并未变化，仍然维持的是原尺寸，因此无法解决耗材量大以及盖上盖下结构竖向抗侧刚度比的差异较大等问题;盖上盖下结构竖向构件是直通连接的，不存在托换，其缺陷是盖上盖下轴网要求对齐，对于上盖开发结构的轴网尺寸及空间布局有限制，不能灵活布置。发明内容[0005]为了克服上述技术的缺陷和不足，本发明提供了一种车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构。[0006]本发明的技术方案为：[0007]车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，包括盖上钢框架、盖下钢筋混凝土框架，[0008]所述盖上钢框架包括多根竖向平行设置的钢管柱，各所述钢管柱之间布设横向和纵向钢梁连为一体式的框架结构；[0009]所述盖下钢筋混凝土框架包括按棋盘格均匀分布的多根竖向平行设置的钢筋混凝土柱，各所述钢筋混凝土柱之间布设横向转换梁和纵向钢筋混凝土梁连为一体式的框架结构;在所述转换梁之间进一步设置横向的转换梁一并与所述纵向钢筋混凝土梁连接成节点一，在所述纵向钢筋混凝土梁之间设置纵向的托柱系梁与所述转换梁连接成节点二；[0010]所述盖上钢框架盖设在盖下钢筋混凝土框架上;所述钢管柱底部插入下方对应处的钢筋混凝土柱内或封在下方对应节点一或节点二处的转换梁一或转换梁内；[0011]所述钢筋混凝土柱、转换梁、转换梁一、钢筋混凝土梁和托柱系梁内均设置钢筋、浇注混凝土。[0012]所述钢管柱底部与钢筋混凝土柱的连接结构为：[0013]所述钢筋混凝土柱骨架中心设置型钢，上下通透的中空的所述钢管柱下段外壁设置栓钉后向下插入钢筋混凝土柱骨架的内壁和型钢外壁之间；所述钢筋混凝土梁、转换梁内部贴合钢管柱外壁设置牛腿一，所述牛腿一末端对接锚固工字钢梁一；[0014]所述钢筋混凝土柱侧壁内的竖向受力钢筋顶部固定在平行于钢筋混凝土柱侧壁设置的竖筋连接板上，所述竖筋连接板上沿固定在牛腿一的上翼缘一底面;所述转换梁的上、下壁内侧的受力钢筋通过搭接水平连接板一固定在钢管柱外壁;各个所述牛腿一两侧上翼缘一与下翼缘一之间对称设置平行于牛腿一的腹板一的腰筋连接板，所述钢筋混凝土梁和转换梁的侧壁内的腰筋固定在腰筋连接板上。[0015]所述钢管柱底部与转换梁及所述托柱系梁连接节点二的刚接结构为：[0016]所述钢管柱底部插入转换梁内，所述托柱系梁刚接在转换梁的两侧上部，所述托柱系梁内设置固定在转换梁侧壁外的牛腿二，所述牛腿二悬臂端锚固工字钢梁二，所述托柱系梁的上、下壁内侧的受力钢筋通过搭接水平连接板一固定在钢管柱外壁；[0017]所述转换梁底部沿侧壁和底壁内侧并排布设多根U形箍筋，所述箍筋顶部通过搭接竖向的连接板二固定在牛腿二的上翼缘底面；[0018]所述转换梁内设置固定在钢管柱外壁的牛腿三，所述牛腿三悬臂端锚固工字钢梁三，所述牛腿三两侧的上翼缘三和下翼缘三之间靠转换梁侧壁对称设置一对平行于转换梁侧壁的连接板三，所述转换梁侧壁内的腰筋三末端固定在连接板三上；[0019]所述钢管柱底部与转换梁一及所述钢筋混凝土梁连接节点一的刚接结构与节点二处的刚接结构相同。[0020]所述牛腿一、牛腿二和牛腿三为设置在梁内的工字型构件，各牛腿的腹板沿竖直方向设置。[0021]所述托柱系梁内上、下壁内侧受力钢筋与牛腿二的上、下翼缘间设置加劲肋连接。[0022]所述钢管柱内在不同高度沿径向设置多根加劲肋一。[0023]所述转换梁内的工字钢梁二上、下翼缘外布设栓钉。[0024]所述转换梁一和托柱系梁均匀或间隔分布。[0025]本发明有以下积极有益效果：[0026]1减轻结构自身重量，增强抗侧刚度:本发明采用的是底部两层钢筋混凝土框架结合上部钢框架混合结构形式，盖上开发结构采用钢框架结构形式能够很好地减轻结构自身重量，增强抗侧刚度，而底部两层依然采用钢筋混凝土框架结构，自身的抗侧刚度较大。因此，本发明提出的结构形式上下部的刚度比能够更好的满足规范关于结构上下部的抗侧刚度比的要求且节省工程造价。[0027]2节省耗材:钢结构工程单平米耗材量:本发明为0.13吨，张家湾车辆段联合检修库3区为0.35吨，张家湾车辆段停车列检库4区为0.23吨。经核算，本发明与同类工程对比整体指标造价节省约15%。[0028]3节省层高和跨度:本发明的盖上结构存在大量的托柱转换，并且也为此进行了大量的模拟实验研究分析以及节点设计，具体详见本申请文件附图，设置托柱转换的好处是:首先，避免了隔振转换，不用设置隔震层，节省了层高和建筑高度，并且降低了工程造价、节省了后期维护费用。其次，托柱转换能够更好地适应上部结构的商业空间布局功能要求，同时能够减小跨度和梁高，从而减小建筑物的层高和整体建筑高度。附图说明[0029]图1为现有车辆段上盖开发结构构形示意图；[0030]图2为现有车辆段上盖开发结构的节点构造图；[0031]图3为本发明的结构示意图；[0032]图4为本发明的盖上钢管柱与盖下结构连接的分布示意图；[0033]图5为图3的C处的结构示意图；[0034]图6为图5中A处节点的钢管柱与普通混凝土柱连接剖面大样图；[0035]图7为图6的1-1位置剖面图；[0036]图8为图5中B处节点的钢管柱与转换梁及托柱系梁剖面大样图；[0037]图9为图8的2-2位置剖面图；[0038]图10为图8的3-3位置剖面图。[0039]附图编号：1-盖上钢框架，2-盖下钢筋混凝土框架，4-钢管柱，5-钢梁，6-钢筋混凝土柱，7-托柱系梁，8-栓钉，9-型钢，10-牛腿一，101-上翼缘一，102-下翼缘一，103-腹板一，11-工字钢梁一，12_竖筋连接板，13-水平连接板一，14-腰筋连接板，16-牛腿二，161—上翼缘二，162-下翼缘二，I63-腹板二，17_工字钢梁二，IQ-连接板二，20-牛腿三，201-上翼i彖三，2〇2_下翼缘三，2卜工字钢梁三，22_连接板三，23_腰筋三，24-加劲肋，25-加劲肋二，W-钢筋混凝土梁，28-转换梁，281-转换梁一，29-盖上住宅墙体，30-隔震支座，31-隔震支墩，32-盖上转换梁，33-盖下转换梁，34-结构转换层，35-钢筋混凝土剪力墙，36-加劲肋一，37-受力钢筋，38-箍筋，39-节点一，40-节点二。具体实施方式[0040]下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。[0041]以下实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明精祌所引出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。[0042]请参见各附图，车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，包括盖上钢框架1、盖下钢筋混凝土框架2，[0043]参见图3、4、5，所述盖上钢框架1包括多根竖向平行设置的钢管柱4，各所述钢管柱4之间布设横向和纵向钢梁5连为一体式的框架结构；[0044]所述盖下钢筋混凝土框架2包括按棋盘格均匀分布的多根竖向平行设置的钢筋混凝土柱6,各所述钢筋混凝土柱6之间布设横向转换梁28和纵向钢筋混凝土梁27连为一体式的框架结构;在所述转换梁2S之间进一步设置横向的转换梁一281并与所述纵向钢筋混凝土梁27连接成节点一39,在所述纵向钢筋混凝土梁27之间设置纵向的托柱系梁7与所述转换梁28连接成节点二40;[0045]所述盖上钢框架1盖设在盖下钢筋混凝土框架2上;所述钢管柱4底部插入下方对应处的钢筋混凝土柱6内或封在下方对应节点一或节点二处的转换梁一281或转换梁28内；[0046]所述钢筋混凝土柱6、转换梁28、转换梁一2幻、钢筋混凝土梁27和托柱系梁7内均设置钢筋、浇注混凝土。[0047]参见图6和图7,所述钢管柱4底部与钢筋混凝土柱6的连接结构为：[0048]所述钢筋混凝土柱6骨架中心设置型钢9，上下通透的中空的所述钢管柱4下段外壁设置栓钉8后向下插入钢筋混凝土柱6骨架的内壁和型钢9外壁之间；所述钢筋混凝土梁27、转换梁28内部贴合钢管柱4外壁设置牛腿一1〇,所述牛腿一10末端对接锚固工字钢梁一11;[0049]所述钢筋混凝土柱6侧壁内的竖向受力钢筋37顶部固定在平行于钢筋混凝土柱6侧壁设置的竖筋连接板12上，所述竖筋连接板12上沿固定在牛腿一1〇的上翼缘一1〇1底面；所述转换梁28的上、下壁内侧的受力钢筋37通过搭接水平连接板一13固定在钢管柱4外壁；各个所述牛腿一10两侧上翼缘一101与下翼缘一102之间对称设置平行于牛腿一1〇的腹板一103的腰筋连接板14,所述钢筋混凝土梁27和转换梁28的侧壁内的腰筋固定在腰筋连接板14上。[0050]参见图8、9、10,所述钢管柱4底部与转换梁28及所述托柱系梁7连接节点二40的刚接结构为：[0051]所述钢管柱4底部插入转换梁28内，所述托柱系梁7刚接在转换梁28的两侧上部，所述托柱系梁7内设置固定在转换梁28侧壁外的牛腿二16,所述牛腿二16悬臂端锚固工字钢梁二17,所述托柱系梁7的上、下壁内侧的受力钢筋37通过搭接水平连接板一13固定在钢管柱4外壁；[0052]所述转换梁28底部沿侧壁和底壁内侧并排布设多根U形箍筋38,所述箍筋38顶部通过搭接竖向的连接板二19固定在牛腿二16的上翼缘161底面；[0053]所述转换梁28内设置固定在钢管柱4外壁的牛腿三20,所述牛腿三20悬臂端锚固工字钢梁三21，所述牛腿三20两侧的上翼缘三201和下翼缘三202之间靠转换梁28侧壁对称设置一对平行于转换梁28侧壁的连接板三22,所述转换梁28侧壁内的腰筋三23末端固定在连接板三22上；[OOM]所述钢管柱4底部与转换梁一281及所述钢筋混凝土梁27连接节点一39的刚接结构与节点二40处的刚接结构相同。[0055]所述牛腿一10、牛腿二16和牛腿三20为设置在梁内的工字型构件，各牛腿的腹板沿竖直方向设置。[0056]参见图9,所述托柱系梁7内上、下壁内侧受力钢筋37与牛腿二16的上、下翼缘间设置加劲肋24连接。[0057]参见图6,所述钢管柱4内在不同高度沿径向设置多根加劲肋一36。[0058]参见图10,所述转换梁28内的工字钢梁二17上、下翼缘外布设栓钉8。[0059]参见图4,所述转换梁一281和托柱系梁7均匀或间隔分布。[0060]本发明依托工程上盖开发业态主要为商业及大型公建，结构形式创新性地采用了底部两层钢筋混凝土框架结合上部钢框架的混合结构;盖上盖下之间不用设置隔震层，直接进行转换即可满足规范抗震性能指标的要求，节省了造价和层高。具体见附图中的图3、图4。[0061]图6〜图10为关键节点构造图：钢筋混凝土梁通过牛腿与型钢柱连接，梁内受力钢筋与牛腿可靠焊接，双面焊焊缝长度不小于5dd为梁内受力钢筋的直径），牛腿与柱型钢工厂焊接，牛腿翼缘和腹板与柱连接采用全熔透一级焊缝;柱内受力钢筋通过节点核心区与牛腿冲突时应断开，通过节点连接板或螺纹套筒与牛腿翼缘连接，保证传力连续、合理。[0062]为验证本发明的效果，在结构设计过程中对于关键部位及关键构件主要设定了两种抗震性能化指标：1小震弹性+中震抗剪弹性抗弯不屈服+大震允许少量塑性;2小震弹性+中震抗剪抗弯均弹性+大震允许少量塑性。[0063]针对上述两种抗震性能化指标，本发明运用PMSAP、SAP、ABAQUS三种软件分别对结构设计模型进行了验算：1小震CQC分析+时程分析主要验证该结构模型在小震弹性阶段的受力和变形情况;2中震CQC分析对结构关键层以及关键构件转换梁、转换柱提出中震弹性或中震不屈服的性能化指标要求并进行核算设计。3大震弹性+弹塑性时程分析研究结构在强烈地震作用下的变形形态、构件的塑性及其损伤情况，以及整体结构的弹塑性行为。通过计算机模拟分析结构关键部位、关键构件的变形形态和破坏情况从而论证结构在大震作用下的抗震性能，验证了本工程所采用的结构形式的安全性和合理性，并通过了全国超限审查委员会备案和评审。[0064]本发明采用的是纯框架结构，框架柱内置型钢骨架，其优点是能够很好地减轻结构自身重量，并且能够保证结构有充足的受剪承载力和抗侧刚度。[0065]多根均匀或间隔设置的转换梁一281和托柱系梁7可增强建筑稳定性。[0066]应用实施例：[0067]原结构为直通的方柱，柱截面尺寸1800mmX2000mm，采用本结构后，盖上开发结构一层变为圆柱，柱截面直径缩小为1400mm，盖上开发结构二层变为圆钢管柱，柱截面直径缩小为1200mm，体系竖向抗侧刚度变化均匀，优势明显，更加合理。

权利要求：1.车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，包括盖上钢框架（1、盖下钢筋混凝土框架⑵，其特征在于，所述盖上钢框架（1包括多根竖向平行设置的钢管柱4，各所述钢管柱4之间布设横向和纵向钢梁5连为一体式的框架结构；所述盖下钢筋混凝土框架2包括按棋盘格均匀分布的多根竖向平行设置的钢筋混凝土柱⑹，各所述钢筋混凝土柱6之间布设横向转换梁28和纵向钢筋混凝土梁27连为一体式的框架结构;在所述转换梁28之间进一步设置横向的转换梁一281并与所述纵向钢筋混凝土梁27连接成节点一39，在所述纵向钢筋混凝土梁27之间设置纵向的托柱系梁7与所述转换梁28连接成节点二40;所述盖上钢框架（1盖设在盖下钢筋混凝土框架（2上;所述钢管柱4底部插入下方对应处的钢筋混凝土柱6内或封在下方对应节点一或节点二处的转换梁一（281或转换梁28内；所述钢筋混凝土柱（6、转换梁（28、转换梁一（281、钢筋混凝土梁（27和托柱系梁7内均设置钢筋、浇注混凝土。2.如权利要求1所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述钢管柱⑷底部与钢筋混凝土柱6的连接结构为：所述钢筋混凝土柱6骨架中心设置型钢9，上下通透的中空的所述钢管柱4下段外壁设置栓钉8后向下插入钢筋混凝土柱6骨架的内壁和型钢9外壁之间；所述钢筋混凝土梁27、转换梁28内部贴合钢管柱4外壁设置牛腿一1〇，所述牛腿一（1〇末端对接锚固工字钢梁一11;所述钢筋混凝土柱（6侧壁内的竖向受力钢筋（37顶部固定在平行于钢筋混凝土柱6侧壁设置的竖筋连接板（12上，所述竖筋连接板（12上沿固定在牛腿一（1〇的上翼缘一（101底面;所述转换梁28的上、下壁内侧的受力钢筋3乃通过搭接水平连接板一（13固定在钢管柱4外壁;各个所述牛腿一（1〇两侧上翼缘一（1〇1与下翼缘一（102之间对称设置平行于牛腿一（10的腹板一（103的腰筋连接板（14，所述钢筋混凝土梁27和转换梁28的侧壁内的腰筋固定在腰筋连接板14上。3.如权利要求1所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述钢管柱⑷底部与转换梁28及所述托柱系梁7连接节点二40的刚接结构为：所述钢管柱4底部插入转换梁28内，所述托柱系梁C7刚接在转换梁28的两侧上部，所述托柱系梁⑺内设置固定在转换梁28侧壁外的牛腿二（16，所述牛腿二（16悬臂端锚固工字钢梁二（I7，所述托柱系梁⑺的上、下壁内侧的受力钢筋37通过搭接水平连接板一13固定在钢管柱⑷外壁；所述转换梁28底部沿侧壁和底壁内侧并排布设多根U形箍筋（38，所述箍筋（38顶部通过搭接竖向的连接板二19固定在牛腿二16的上翼缘161底面；所述转换梁28内设置固定在钢管柱4外壁的牛腿三20，所述牛腿三20悬臂端锚固工字钢梁三21，所述牛腿三20两侧的上翼缘三201和下翼缘三202之间靠转换梁28侧壁对称设置一对平行于转换梁28侧壁的连接板三22，所述转换梁28侧壁内的腰筋三23末端固定在连接板三22上；所述钢管柱4底部与转换梁一（281及所述钢筋混凝土梁27连接节点一39的刚接结构与节点二40处的刚接结构相同。4.如权利要求2或3所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述牛腿一（10、牛腿二（16和牛腿三20为设置在梁内的工字型构件，各牛腿的腹板沿竖直方向设置。5.如权利要求2或3所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述托柱系梁7内上、下壁内侧受力钢筋37与牛腿二（16的上、下翼缘间设置加劲肋24连接。6.如权利要求1所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述钢管柱4内在不同高度沿径向设置多根加劲肋一36。如权利要求1所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述转换梁2S内的工字钢梁二17上、下翼缘外布设栓钉8。8.如权利要求1所述的车辆段盖上钢框架与盖下钢筋混凝土框架混合结构，其特征在于，所述转换梁一281和托柱系梁7均匀或间隔分布。

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