本发明涉及组合结构建筑技术领域，特别是涉及一种预制柱-钢梁混合框架结构及其建造方法。
背景技术：
建筑工业化是我国建筑领域当前的发展趋势，是国家大力支持发展的方向。预制装配式结构是建筑工业化的产物，具有施工节奏快，生产工艺简单等优点。其主要核心就是减少现场工作量，简化现场施工工作。
scfst柱属于组合结构形式，将拆除石结构建筑中遗留下来的料石二次利用，即能提高组合结构的抗压能力，又能大大减少混凝土用量，适应绿色可持续发展需求的技术。但是内填料石钢管混凝土组合柱要求精细化施工，所以简化内填料石钢管混凝土组合柱施工工艺是一关键性技术。
目前实际工程中框架结构在地震作用下，框架主体受到了破坏，虽然框架结构不会发生整体倒塌，但是震后修复难以进行，造成资源浪费，所以对框架结构进行变形集中的控制是非常有必要的。
技术实现要素：
本发明的目的是针对于scfst组合柱不易现场施工，组合框架结构变形集中控制差，顺应建筑工业化的发展趋势，提供一种预制柱-钢梁混合框架结构及其建造方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种预制柱-钢梁混合框架结构，包括预制柱和钢梁，所述预制柱包括空心的钢管、柱芯、钢筋笼，所述柱芯通过所述钢筋笼吊装并定位于所述钢管的轴心，所述钢管的上下两端均设置有法兰盘，所述法兰盘用于上下柱端的连接；沿所述钢管外壁的中部设置有连接段，所述连接段用于与所述钢梁固定连接。
优选的，所述钢管的上下部靠近端点处分别设置有灌浆孔和出浆孔，灌浆段位于所述灌浆孔和出浆孔之间。
优选的，所述柱芯为多段截面相同的料石堆叠而成，且在相邻两段料石之间设置有混凝土层，所述混凝土层填充于所述钢管内壁与柱芯外侧壁之间，且所述混凝土层的填充高度在所述预制柱上下两端的灌浆孔之间。
优选的，所述法兰盘的边缘处设置有加筋肋。
优选的，所述连接段为两叉或三叉式连接段，各叉之间的夹角为90°，所述连接段的各叉末端焊接有摩擦板。
优选的，所述连接段通过可更换梁与所述钢梁固定连接。
优选的，所述可更换梁包括变截面钢梁，所述变截面钢梁的两端分别焊接有摩擦板，两端的摩擦板通过螺栓分别与所述连接段和钢梁的摩擦板固定连接。
一种预制柱-钢梁混合框架结构的建造方法，应用于上述的预制柱-钢梁混合框架结构，包括以下步骤：
1)对预制柱上下端的连接：在上下预制柱端法兰盘处通过螺栓连接，上紧螺栓，对下柱段的上方灌浆孔注入浆体，浆体穿过法兰盘进入上柱段下端，注满灌浆段后从上柱段的下方出浆孔出浆，完成预制柱端的连接；
2)预制柱与可更换梁的连接：分别在预制柱上的摩擦板和可更换梁上的摩擦板预留的螺栓孔位置处上紧螺栓，完成scfst预制柱与可更换梁的连接；
3)可更换梁与普通钢梁的连接：同样也分别在可更换梁上的摩擦板和普通钢梁的摩擦板上预留的螺栓孔位置处上紧螺栓，完成可更换梁与普通钢梁的连接；
4)重复以上三个步骤即可完成新型预制柱-钢梁混合框架结构。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
(1)针对于scfst柱需要精准定位料石在组合柱的轴心位置，在施工现场不易操作，提出scfst预制柱的预制方法，可以实现scfst预制柱的预制。
(2)scfst预制柱、可更换梁、普通钢梁都在工厂加工生产，现场拼装。既可以使用内填料石提高组合柱的强度，又设置了可更换梁，让变形集中于可更换梁上，以满足实现震损可更换，还使得新型scfst柱-钢梁混合框架结构的可装配。同时所有连接均采用螺栓连接，避免了会损伤混凝土的焊接方式方便安装人员进行安装，提高工作效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明scfst柱-钢梁混合框架结构示意图；
图2为本发明scfst预制柱立面示意图；
图3为本发明scfst预制柱钢管内部剖面图；
图4为本发明scfst预制柱俯视图；
图5为本发明可更换梁立面示意图；
图6为本发明scfst预制柱与可更换梁的连接示意图；
图7为本发明scfst预制柱上下柱端连接剖面图；
图8为本发明scfst预制柱的柱与柱连接示意图；
其中，1预制柱；2可更换梁；21变截面钢梁；3钢梁；4螺栓；5摩擦板；6加筋肋；11钢管；12柱芯；13钢筋笼；14混凝土层；15法兰盘；16连接段；17灌浆孔；18出浆孔；19灌浆段。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是针对于scfst组合柱不易现场施工，组合框架结构变形集中控制差，顺应建筑工业化的发展趋势，提供一种预制柱-钢梁混合框架结构及其建造方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。
如图1-8所示，本发明提供一种预制柱-钢梁混合框架结构，包括预制柱1、可更换梁2、普通钢梁3和摩擦板5。
如图2所示，scfst预制柱1包括钢管11、柱芯12、带“井”字型的钢筋笼13、混凝土层14、法兰盘15、连接段16、灌浆孔17、出浆孔18、灌浆段19、摩擦板5、加筋肋6；
钢管11在柱中部设置有连接段16，连接段16端部焊接有摩擦板5，柱上下两端均有法兰盘15，柱上下端在法兰盘15处连接，上下柱的连接在反弯点位置，即为所受荷载最小的位置，保证了柱之间有更好的连接。在距离钢管11上下两端一定位置处分别灌浆孔17和出浆孔18。上下柱端法兰盘15通过螺栓4连接完成之后在下柱上端灌浆孔17注浆，灌浆段19由灌浆孔17灌入灌浆料填充，浆体可穿过法兰盘15柱端连接部位，从上柱下端出浆孔18灌出，完成灌浆段的连接，法兰盘15处设置有加筋肋6。
如图3所示，为本发明scfst预制柱钢管内部剖面图，柱芯12上表面位置高于柱上端灌浆孔17，灌浆段19通过灌浆孔17注浆，出浆孔18出浆完成灌浆，并能保证scfst预制柱连接处有更好的整体性。
如图4为scfst预制柱俯视图。通过带“井”字型钢筋笼13吊装并精准定位于钢管11轴心，柱芯12为多段截面相同的料石堆叠而成，且在相邻两段料石之间设置混凝土薄层。混凝土层14填充于钢管内壁11与柱芯12外侧壁之间且填充高度在柱上端浆孔17与柱下端出浆孔18之间，即得到scfst预制柱。
如图5所示，可更换梁2包括变截面钢梁21和摩擦板。变截面指翼缘截面形状渐变，减小翼缘截面面积；摩擦板5位于可更换梁2两端，在摩擦板5位置通过螺栓4将可更换梁2分别与scfst预制柱1和普通钢梁3连接。
如图6所示，scfst预制柱1与可更换梁2的连接示意图，scfst预制柱1与可更换梁的连接采用螺栓4连接。避免了会损伤混凝土的焊接方式方便安装人员进行安装，提高工作效率。
图7为本发明scfst预制柱上下柱端连接剖面图，scfst预制柱1中，柱芯12上表面位置高于柱上端灌浆孔17，上下柱端通过螺栓4在法兰盘15处连接完成后，从下柱段上端灌浆孔17灌入灌浆料，上柱下端出浆孔18灌出灌浆料，完成灌浆段19的浇灌，保证scfst预制柱柱端连接有更好的整体性。
如图8所示，为scfst预制柱1上下端连接示意图，上下柱端在法兰盘15处通过螺栓4连接，上下柱端连接与传统方法不一样，本发明柱端连接位置在反弯点位置处，所受荷载为最小，保证了组合结构的整体性和安全性。
scfst预制柱的制作方法，包括以下步骤：
1)在工厂预制一空心钢管11，此柱在中部设置有连接段16，连接段16端部焊接摩擦板5，摩擦板5上预留螺栓孔，预留螺栓孔的位置分别在左右，上下对称，钢管11上下两端均有法兰盘15，同样在法兰盘15位置处留有螺栓孔，在相邻螺栓孔中间位置设置加筋肋6并在距离钢管上下两端一定距离处预留灌浆孔17和出浆孔18。
2)依次堆叠截面相同的料石，在相邻两块料石之间穿插钢筋，填充一混凝土薄层，同时围绕料石绑扎一钢筋笼，钢筋笼截面围成截面大小与料石截面相同，且钢筋笼上部设置有一“井”字形钢筋网，“井”字形钢筋网处于钢管轴心位置，且四周与钢管内壁接触，形成一带“井”字型钢筋笼13且竖向位置与钢管预留灌浆孔17平齐，最上方料石上表面位置高于带“井”字型钢筋笼13，同样高于灌浆孔17。
3)将过程2)得到的包含柱芯12的带“井”字型钢筋笼13直接吊入预制钢管11内，并可以通过“井”字型钢筋笼13保证柱芯在钢管11轴心位置，“井”字型钢筋笼13下方与钢管11下端出浆孔18位置齐平，“井”字型钢筋笼上方13与钢管上端灌浆孔17位置齐平。
4)对钢管内部及钢筋笼外部区域填充混凝土，填充混凝土高度在灌浆孔17和出浆孔18之间，柱芯12上表面高于填充的混凝土，即得到scfst预制柱。
scfst预制柱-钢梁混合框架结构的建造方法，包括以下步骤：
1)对于scfst预制柱1上下端的连接，在上下scfst预制柱端法兰盘15处通过螺栓4连接，上紧螺栓4，对下柱段的上方灌浆孔17注入浆体，浆体穿过法兰盘15进入上柱段下端，注满灌浆段19后从上柱段的下方出浆孔18出浆。完成scfst预制柱端的连接；
2)scfst预制柱1与可更换梁2的连接采用简便的连接方法，分别在scfst预制柱1上的摩擦板5和可更换梁2上的摩擦板5预留的螺栓孔位置处上紧螺栓。完成scfst预制柱1与可更换梁2的连接；
3)可更换梁2与普通钢梁3的连接，同样也分别在可更换梁2上的摩擦板5和普通钢梁3的摩擦板5上预留的螺栓孔位置处上紧螺栓，完成可更换梁2与普通钢梁3的连接。
4)重复以上三个步骤即可完成新型scfst柱-钢梁混合框架结构。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
1.一种预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：包括预制柱和钢梁，所述预制柱包括空心的钢管、柱芯、钢筋笼，所述柱芯通过所述钢筋笼吊装并定位于所述钢管的轴心，所述钢管的上下两端均设置有法兰盘，所述法兰盘用于上下柱端的连接；沿所述钢管外壁的中部设置有连接段，所述连接段用于与所述钢梁固定连接。
2.根据权利要求1所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述钢管的上下部靠近端点处分别设置有灌浆孔和出浆孔，灌浆段位于所述灌浆孔和出浆孔之间。
3.根据权利要求2所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述柱芯为多段截面相同的料石堆叠而成，且在相邻两段料石之间设置有混凝土层，所述混凝土层填充于所述钢管内壁与柱芯外侧壁之间，且所述混凝土层的填充高度在所述预制柱上下两端的灌浆孔之间。
4.根据权利要求1所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述法兰盘的边缘处设置有加筋肋。
5.根据权利要求1所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述连接段为两叉或三叉式连接段，各叉之间的夹角为90°，所述连接段的各叉末端焊接有摩擦板。
6.根据权利要求1所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述连接段通过可更换梁与所述钢梁固定连接。
7.根据权利要求6所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于：所述可更换梁包括变截面钢梁，所述变截面钢梁的两端分别焊接有摩擦板，两端的摩擦板通过螺栓分别与所述连接段和钢梁的摩擦板固定连接。
8.一种预制柱-钢梁混合框架结构的建造方法，应用于权利要求1-7中任一项所述的预制柱-钢梁混合框架结构，其特征在于，包括以下步骤：
1)对预制柱上下端的连接：在上下预制柱端法兰盘处通过螺栓连接，上紧螺栓，对下柱段的上方灌浆孔注入浆体，浆体穿过法兰盘进入上柱段下端，注满灌浆段后从上柱段的下方出浆孔出浆，完成预制柱端的连接；
2)预制柱与可更换梁的连接：分别在预制柱上的摩擦板和可更换梁上的摩擦板预留的螺栓孔位置处上紧螺栓，完成scfst预制柱与可更换梁的连接；
3)可更换梁与普通钢梁的连接：同样也分别在可更换梁上的摩擦板和普通钢梁的摩擦板上预留的螺栓孔位置处上紧螺栓，完成可更换梁与普通钢梁的连接；
4)重复以上三个步骤即可完成新型预制柱-钢梁混合框架结构。
技术总结