CN107165271A - 一种装配式异形柱混凝土框架结构 - Google Patents

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CN107165271A CN201710551540.2A CN201710551540A CN107165271A CN 107165271 A CN107165271 A CN 107165271A CN 201710551540 A CN201710551540 A CN 201710551540A CN 107165271 A CN107165271 A CN 107165271A
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ZHEJIANG JIELI CONSTRUCTION GROUP Ltd Co
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Zhejiang University Of Technology Engineering Design Group Co Ltd
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Abstract

一种装配式异形柱混凝土框架结构,包括预制异形柱和预制梁,所述预制梁包括预制主梁和预制次梁,所述预制异形柱在所述节点区域分割为预制上柱和预制下柱,所述预制上柱的下端面与所述预制下柱的上端面上分别设有预埋连接钢板,所述预制上柱上的预埋连接钢板与预制下柱上的预埋连接钢板在节点区域处焊接,同时,所述预制柱内配置的柱内竖向受力钢筋与预埋连接钢板焊接且在所述节点区域处通过预埋连接钢板间接连续;所述预制下柱在与预制主梁连接的一端预制有第一隐形牛腿;所述预制主梁在与预制次梁连接的一侧预制有第二隐形牛腿。本发明提供了一种简便可靠、不污染环境的装配式异形柱混凝土框架结构。

Description

一种装配式异形柱混凝土框架结构
技术领域
本发明涉及装配式建筑技术领域,尤其是涉及一种装配式异形柱混凝土框架结构。
背景技术
异形柱混凝土框架结构建筑是我国独创的混凝土结构体系,在我国城市住宅建筑中被广泛采用。工业化建筑在国内外逐步替代大规模现场制作建筑,采用工厂化预制,在建筑工场组装,是建筑业发展的方向,已成为我国建筑业发展的国家战略加以大力推行。目前工业化建筑的主要结构形式为装配整体式混凝土结构,异形柱混凝土框架结构的工业化建造还是一个空白,将异形柱框架结构转化为装配式异形柱结构,对全面推广建筑工业化具有重要的作用。
现有的装配整体式混凝土框架结构体系主要在工厂预制梁、板结构,也有部分结构柱,在现场浇注叠合梁、叠合板的上半部分以及梁、柱节点或部分整体结构柱,这些部位的现浇混凝土主要是为了保证混凝体结构的整体性,实现装配整体的结构形式。由于还有1/3左右结构混凝土量在施工现场浇注,故也称为湿式装配整体式混凝土框架结构体系。这种湿式装配整体式混凝土结构可以大幅度减少现场混凝土施工量,但还是要保留整套现场浇注混凝土的工艺,也给施工现场带来较大的粉尘,对城市环境有一定的影响。在目前的装配式混凝土结构中受力钢筋的连接方式有浆锚连接方式、预应力连接方式、强力机械连接方式,其中以浆锚连接方式应用最多,浆锚连接方式是用注浆和锚固方式相结合,将由于拆分而被断开的结构钢筋在拼接断面处重新连接起来。由于这种连接方法中浆锚套筒的直径必须远大于钢筋直径,使混凝土有效保护层减小,异形柱混凝土结构构件截面比较小,这个缺点会显得更突出,故在装配式异形柱混凝土结构中必须解决这一个问题。
发明内容
为了克服现有异形柱混凝土框架结构装配技术存在的缺陷,本发明提供了一种简便可靠、不污染环境的装配式异形柱混凝土框架结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种装配式异形柱混凝土框架结构,包括预制异形柱和预制梁,所述预制梁包括预制主梁和预制次梁,所述预制异形柱与所述预制主梁的一端相连并于连接处形成节点区域;
所述预制异形柱在所述节点区域分割为预制上柱和预制下柱,所述预制上柱的下端面与所述预制下柱的上端面上分别设有预埋连接钢板,所述预制上柱上的预埋连接钢板与预制下柱上的预埋连接钢板在节点区域处焊接,同时,所述预制柱内配置的柱内竖向受力钢筋与预埋连接钢板焊接且在所述节点区域处通过预埋连接钢板间接连续;所述预制下柱在与预制主梁连接的一端预制有第一隐形牛腿;
所述预制主梁在与预制异形柱相连的一端设有倒L型的主梁台阶,所述第一隐形牛腿位于所述主梁台阶的下方,且第一隐形牛腿的底面与预制主梁的底面在同一标高上;所述主梁台阶与第一隐形牛腿上均设有预留螺栓孔,所述预制主梁位于所述第一隐形牛腿的上方并通过第一预紧连接螺栓连接,所述第一预紧连接螺栓自上而下依次穿过主梁台阶上的预留螺栓孔和第一隐形牛腿上的预留螺栓孔;
所述预制主梁在与预制次梁连接的一侧预制有第二隐形牛腿所述预制次梁在与预制主梁连接的一端设有倒L型的次梁台阶,所述第二隐形牛腿位于所述次梁台阶的下方,且第二隐形牛腿的底面与预制次梁的底面在同一标高上;所述次梁台阶与第二隐形牛腿上均设有预留螺栓孔,所述预制次梁位于所述第二隐形牛腿上并通过第二预紧连接螺栓连接,所述第二预紧连接螺栓自上而下依次穿过次梁台阶上的预留螺栓孔、第二隐形牛腿上的预留螺栓孔。
进一步,所述预制梁按拼接关系可分为无预制楼板拼接的普通梁和用于预制楼板拼接的翼梁,所述预制楼板在与翼梁连接的一端上设有螺栓安装槽和预留螺栓孔,所述翼梁的翼部上也设有螺栓安装槽和预留螺栓孔,所述预制楼板位于翼梁的翼部上并通过第三预紧连接螺栓连接,所述第三预紧连接螺栓自上而下依次穿过预制楼板上的螺栓安装槽、预制楼板上的预留螺栓孔、翼梁的翼部上的预留螺栓孔和翼梁的翼部上的螺栓安装槽;所述预制楼板与预制梁的内部均设有受力钢筋。
再进一步,所述第一隐形牛腿的高度为所述预制主梁高度的一半,所述第一隐形牛腿的宽度与所述预制主梁的宽度、预制异形柱的柱肢宽度相同,所述第一隐形牛腿的上端面与预制下柱的上端面齐平,所述第一隐形牛腿与所述预制下柱一体成型;所述第二隐形牛腿的高度为所述预制次梁高度的一半。
再进一步,所述主梁台阶的顶面与第一隐形牛腿的底面上分别设有螺栓安装槽,所述螺栓安装槽与对应的预留螺栓孔连通。
再进一步,所述预制异形柱的截面形状为L形或十字形或T形或Z形。
再进一步,所述预制上柱的下端面在预埋连接钢板外侧采用45°剖口。
再进一步,所述预制上柱与预制下柱的连接面上、预制主梁与第一隐形牛腿相连接的连接面上、预制次梁与第二隐形牛腿连接的连接面上、预制楼板与翼梁的翼部的连接面上均采用抗剪键连接方式。
再进一步,相邻两个预制楼板在预制楼板宽度方向采用直线拼缝拼接,在预制楼板厚度方向采用锲口形式拼接。
更进一步,所述第一隐形牛腿和第二隐形牛腿内均设有牛腿受力钢筋和牛腿箍筋,所述第一隐形牛腿的牛腿受力钢筋的两端均需进入到预制下柱的核心受力区进行锚固,所述第二隐形牛腿的牛腿受力钢筋的一端需伸至预制主梁的另一侧进行弯折;
所述预制次梁在与预制主梁连接的一端内设有附加受力钢筋和附加箍筋,所述附加受力钢筋的上部与预制次梁上部钢筋平行且伸入预制次梁中部,所述附加受力钢筋的下部弯折后与预制次梁底部受力钢筋平行。
本发明的有益效果主要表现在:对建筑结构中采用干式连接技术,将异形柱混凝土结构的全部构件全部在工厂预制,到现场通过少量的接缝的连接将其装配成整体结构,这样可取消施工现场的混凝土浇注工艺,也可消除商品混凝土运输给城市交通造成的压力,可消除建筑施工现场的粉尘产生以及混凝土输送给城市交通造成的不安全性,也可为建筑业真正走向工业化打下基础;预埋连接钢板的设计,结构简捷、牢固;隐形牛腿的设计,美观、节省材料;成本较低。
附图说明
图1(a)为L形异形柱截面图。
图1(b)为十字形异形柱截面图。
图1(c)为T形异形柱截面图。
图1(d)为Z形异形柱截面图。
图2为L形预制异形柱上端面预埋连接钢板的结构示意图。
图3为L形预制异形柱下端面预埋连接钢板的结构示意图。
图4为L形预制上柱与预制下柱的连接示意图。
图5为第一隐形牛腿配筋示意图。
图6为预制异形柱与预制主梁的连接示意图。
图7为图6的俯视图。
图8为预制主梁、预制次梁的第二隐形牛腿配筋示意图。
图9为翼梁的截面图。
图10为楼板与翼梁的连接示意图。
图11附为图10的俯视图。
图12为翼梁的配筋示意图。
图13为预制楼板的拼接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1~图13,一种装配式异形柱混凝土框架结构,包括预制异形柱和预制梁,所述预制梁包括预制主梁10和预制次梁19,所述预制异形柱与所述预制主梁10的一端相连并于连接处形成节点区域;
所述预制异形柱在所述节点区域分割为预制上柱1和预制下柱2,所述预制上柱1的下端面与所述预制下柱2的上端面上分别设有预埋连接钢板,所述预制上柱1上的预埋连接钢板与预制下柱2上的预埋连接钢板在节点区域处焊接,同时,所述预制柱内配置的柱内竖向受力钢筋4与预埋连接钢板焊接且在所述节点区域处通过预埋连接钢板间接连续;所述预制下柱在与预制主梁10连接的一端预制有第一隐形牛腿;
所述预制主梁10在与预制异形柱相连的一端设有倒L型的主梁台阶,所述第一隐形牛腿位于所述主梁台阶的下方,且第一隐形牛腿的底面与预制主梁10的底面在同一标高上;所述主梁台阶与第一隐形牛腿上均设有预留螺栓孔13,所述预制主梁10位于所述第一隐形牛腿的上方并通过第一预紧连接螺栓连接,所述第一预紧连接螺栓自上而下依次穿过主梁台阶上的预留螺栓孔和第一隐形牛腿上的预留螺栓孔;
所述预制主梁10在与预制次梁19连接的一侧预制有第二隐形牛腿,所述预制次梁19在与预制主梁10连接的一端设有倒L型的次梁台阶,所述第二隐形牛腿位于所述次梁台阶的下方,且第二隐形牛腿的底面与预制次梁19的底面在同一标高上;所述次梁台阶与第二隐形牛腿上均设有预留螺栓孔13,所述预制次梁19位于所述第二隐形牛腿上并通过第二预紧连接螺栓连接,所述第二预紧连接螺栓自上而下依次穿过次梁台阶上的预留螺栓孔、第二隐形牛腿上的预留螺栓孔。
进一步,所述预制梁按拼接关系可分为无预制楼板拼接的普通梁和用于预制楼板拼接的翼梁11,所述预制楼板在与翼梁连接的一端上设有螺栓安装槽12和预留螺栓孔13,所述翼梁11的翼部上也设有螺栓安装槽和预留螺栓孔,所述预制楼板28位于翼梁11的翼部上并通过第三预紧连接螺栓连接,所述第三预紧连接螺栓自上而下依次穿过预制楼板28上的螺栓安装槽、预制楼板28上的预留螺栓孔、翼梁11的翼部上的预留螺栓孔和翼梁11的翼部上的螺栓安装槽;所述预制楼板28与预制梁的内部均设有受力钢筋。
再进一步,所述第一隐形牛腿的高度为所述预制主梁高度的一半,所述第一隐形牛腿的宽度与所述预制主梁的宽度、预制异形柱的柱肢宽度相同,所述第一隐形牛腿的上端面与预制下柱的上端面齐平,所述第一隐形牛腿与所述预制下柱一体成型;所述第二隐形牛腿的高度为所述预制次梁高度的一半。
再进一步,所述主梁台阶的顶面与第一隐形牛腿的底面上分别设有螺栓安装槽,所述螺栓安装槽与对应的预留螺栓孔连通。
再进一步,所述预制异形柱的截面形状为L形或十字形或T形或Z形。
再进一步,所述预制上柱1的下端面在预埋连接钢板外侧采用45°剖口7。
再进一步,所述预制上柱1与预制下柱2的连接面上、预制主梁10与第一隐形牛腿相连接的连接面上、预制次梁19与第二隐形牛腿连接的连接面上、预制楼板与翼梁的翼部的连接面上均采用抗剪键连接方式。
再进一步,相邻两个预制楼板在预制楼板宽度方向采用直线拼缝29拼接,在预制楼板厚度方向采用锲口形式拼接。
更进一步,所述第一隐形牛腿和第二隐形牛腿20内均设有牛腿受力钢筋和牛腿箍筋18,所述第一隐形牛腿的牛腿受力钢筋17的两端均需进入到预制下柱2的核心受力区进行锚固,所述第二隐形牛腿20的牛腿受力钢筋21的一端需伸至预制主梁10的另一侧进行弯折;
所述预制次梁19在与预制主梁10连接的一端内设有附加受力钢筋23和附加箍筋24,所述附加受力钢筋23的上部与预制次梁19上部钢筋平行且伸入预制次梁中部,所述附加受力钢筋23的下部弯折后与预制次梁底部受力钢筋平行。
所述预制主梁10内设有主梁受力钢筋25和主梁箍筋26。
本实施例中,隐形牛腿9包括第一隐形牛腿和第二隐形牛腿,预紧连接螺栓14包括第一预紧连接螺栓、第二预紧连接螺栓和第三预紧连接螺栓。所述抗剪键的连接方式包括抗剪键槽及坐浆。
本发明的基本原理是利用混凝土结构工厂化制作的成熟工艺与预埋技术,在工厂预制好框架结构中的梁、板、柱结构构件,再利用焊接与螺栓连接技术将预制混凝土构件在现场进行装配,连接成整体结构。
由于异形柱混凝土结构的最大优点是结构构件截面与墙体相同,建筑面积的有效利用率高。本发明采用干式连接需要在连接处设计连接机构,连接机构主要采用牛腿结构加预紧螺栓连接,预埋体加焊接方法来实现构件间的有效连接,也需要采用如抗剪键槽、坐浆等方法实现辅助性连接,所有这些连接方法均要求连接面接触合缝,这就对预制技术提出更高的要求。
本发明的核心是混凝土预制构件的结构设计计算原则和现场的干式连接方案,连接方案与构件预制设计原则相协调。预制构件的结构设计基本方法依据现行的混凝土结构设计规范,在现行设计计算的基础上适当调整截面钢筋配置方式,在保证受力钢筋截面总面积不减少的前提下,通过在连接面上预埋连接钢板,焊接上、下柱上的预埋连接钢板实现预制异形柱间的连接。干式连接方案包括柱身、梁柱间、梁板间三大方面的连接方案,其中柱身间直接采用焊接连接形式;梁柱间采用牛腿加预紧螺栓连接方案;梁板间的连接采用翼梁加预紧螺栓的连接方案。此连接方案可以保证框架结构梁、柱节点的混凝土采用预制结构,柱身全部预制,采用预制的高性能混凝土,梁与柱的连接通过牛腿加预紧螺栓方式,并将柱身的连接截面置于梁截面中间,进一步提高节点处的刚度,实现“强节点”的设计要求,不仅可减少节点处现浇混凝土的复杂工艺,同时可保证连接面的抗剪要求。梁、柱间的连接通过牛腿加预紧螺栓连接,保证受地震作用时梁不致垮落;楼板直接搁置于翼梁的翼端,并用预紧螺栓将楼板与梁相连接。
本发明的技术方案是建立在现行的现浇异形柱混凝土框架结构(异形柱的截面形式如图1所示)和湿式装配整体式混凝土框架结构的基础上提出的,目前湿式装配整体式框架结构在梁、柱节点处采用现浇混凝土,对于梁、板结构采用预制梁板的下部,而现浇上部结构的叠合结构方法,本发明的核心是在装配式异形柱混凝土框架结构中改变湿式现浇混凝土方法,将框架梁、异形柱和板等结构构件全部采用预制构件,并用通过预埋连接钢板加焊接和牛腿加预紧螺栓连接的方案。
预制的钢筋混凝土柱与楼板可依照现行的异形柱混凝土结构设计标准执行,由于异形柱混凝土框架结构中,梁的截面均不太大,且主梁,次梁的数量及跨度都较小,故在本发明中将梁按预制构件在现场组合方式分为两种,一种是在其上无楼板拼接的,可采用普通矩形梁,若在梁上有楼板进行拼接时,可采用翼梁截面如图9所示,翼梁也可分为单侧翼梁和双侧翼梁,对应于单侧楼板的边梁和双侧楼板中间梁。
首先要根据建筑设计和现浇混凝土结构设计确定梁、柱、板的布局,然后进行装配式预制结构分拆设计。原则上对柱网布置不进行大幅调整,主要的分拆设计针对楼盖结构。具体技术方案如下:
1)确定预制楼板的跨度及板幅,确定楼板的搁置方案,定出楼板拼接位置的梁。
2)确定预制楼板拼接处翼梁的截面及梁板的连接方案,并按现行混凝土结构设计规范确定梁的配筋和连接件。
3)将预制上柱、预制下柱的连接位置设计在主梁的中部位置,通过竖向预紧螺栓将下柱牛腿与梁相连接,同时将柱的连接面压紧,提高柱连接面的抗侧移能力。
4)按新划分的楼板形状确定楼板预制方案,按现行混凝土楼板结构设计规范重新设计楼板配筋,并确定与翼梁的连接方案和连接预埋件;确定主梁的连接配筋设计方案以及与柱和次梁的连接预埋件。
5)确定次梁的跨度,按简支梁设计次梁的配筋和与主梁的连接件。
6)设计结构柱的预制方案,原则上每层一个柱段,当吊装、运输条件允许时,可每两层或两层以上柱高确定为一个预制柱段,每个预制柱段只需一套上、下端面预埋连接钢板,如图2、图3,在两端面连接钢板间设置异形柱内竖向受力钢筋。
7)在工厂预制好柱、梁、板等构件后,将其运至建筑现场,按设计图纸进行组合装配,首先立下柱,待调整尺寸符合设计要求后,再将预制上柱与预制下柱对齐,将上、下柱的预埋连接钢板在连接面外侧焊接在一起,待焊缝冷却后,除净焊渣,用高强水泥砂浆封闭焊缝。
8)将主梁吊将至设计位置,置于两侧柱牛腿之上,通过梁及柱牛腿上的预留孔用螺栓将牛腿与梁连接在一起,并按设计施加预紧应力,组成基本的框架结构体系。
9)将次梁吊装并搁置于两侧主梁的牛腿之上,再用连接螺栓将主、次梁连接在一起。
10)将预制楼板吊装,搁置于两侧的翼梁上,并通过翼梁和楼板端部预留的连接孔用螺栓将翼梁与楼板连接在一起。
11)用水泥砂浆凝胶填充所有连接缝,封密所有连接螺栓和连接件的暴露部分。
12)逐层进行柱、梁、板的装配、连接、封密直至全部混凝土结构构件组装完成。
本发明的具体实施方案如下:
1)本发明为干式装配式预制混凝土结构,构件连接以混凝土连接面的坐浆加抗剪键连接作为辅助连接方法,对于柱与柱之间,柱与主梁之间,主梁与次梁之间以及梁与板之间连接均采用高强水泥砂浆坐浆形式,在各构件的连接面上均设有抗剪键槽,任何两构件连接安装时,均需在连接面上坐浆,且要保证座浆均匀,抗剪键槽内填充包满,以形成连接面具有良好的抗剪能力。
2)楼盖分拆设计确定预制梁格的构成形式和楼板的搁置方案。考虑预制、运输及吊装条件,预制楼板的拼接可以在主梁上完成,也可以在次梁上完成,拼接楼板的梁截面为翼梁形式;其余梁均与现浇混凝土楼盖梁一样,采用矩形截面,这些梁均为楼板的直接搁置梁,即梁高不包括楼板厚度。预制楼板间即宽度方向的拼接与其它连接缝和连接面一样,均采用水泥砂浆胶泥灌入封闭。
异形柱有四种不同的截面,但其预制及连接方法相似,现以L形柱为例说明本发明的具体实施方案:
1)根据现行的《混凝土异形柱结构技术规程》计算确定框架结构的柱网和梁格布置;按预制结构的制作条件及运输、吊装条件确定预制柱的高度;根据所确定的梁格布置,确定预制楼板的跨度及板幅和搁置方案,定出楼板拼接位置的梁,原则上将楼板的拼接位置放在主梁上。
2)确定结构柱的预制方案,原则上每层一个柱段,当吊装、运输条件允许时,可每两层或两层以上确定为一个预制柱段。每个预制柱段设上端面预埋连接钢板6和下端面预埋连接钢板5,在上、下端面预埋连接钢板间配置柱内竖向受力钢筋4,且将钢筋与连接钢板相焊接,预埋连接钢板以厚度不小于10mm的钢板制成,柱下端面的预埋连接钢板外侧均采用45°剖口,且剖口高度不小于10mm,以便连接时施焊,钢板的格条宽度30mm≤b≤50mm,格条间净距不小于100mm,预埋连接钢板宽度E取值时应根据所设计异形柱肢宽,且保证预埋连接钢板外侧的混凝土保护层厚度c≥10mm。预制柱连接端面设柱连接面抗剪键8,在柱预制时与预埋连接钢板格条间设置抗剪键槽,其中柱核心区设方形不贯通抗剪键槽,而柱肢上设矩形不贯通抗剪键槽,槽深取50mm,槽口宽取80mm,图4中的3为连接焊缝,8为柱连接面抗剪键;
预制下柱上设置与主梁相连接的第一隐形牛腿,第一隐形牛腿高度不超过梁高,第一隐形牛腿上标高与预制下柱上端面相同,且位于主梁高度H的1/2处;第一隐形牛腿的宽度与预制主梁宽度相等,也和异形柱的肢宽相等,第一隐形牛腿高为H/2,第一隐形牛腿长度H/2≤w≤H。由于此牛腿高度较小,其主要第一隐形牛腿的牛腿受力钢筋17两端均需进入到柱的核心受力区C进行锚固,且每个第一隐形牛腿至少设置两根牛腿受力钢筋,牛腿受力钢筋直径第一隐形牛腿内的牛腿箍筋18间距@≤80mm,牛腿箍筋直径不小于Ф8,如图5所示,预制下柱上的第一隐形牛腿与预制下柱预制时一并浇筑而成。
预制异形柱与预制主梁连接处组合成节点,如图6、7所示,15为梁、柱连接面。与柱牛腿即第一隐形牛腿相协调,预制主梁在连接处也预制成台阶状,与第一隐形牛腿组合后与预制主梁同高,预制主梁的上表面及第一隐形牛腿的下表面设螺栓连接槽12,槽净深取40mm,槽宽可取50mm,槽长取螺栓中心距v+60mm,螺栓中心距取v=w/2,槽底面要求平整;在牛腿长度的中部设贯通抗剪键16,抗剪键槽深≥30mm,槽长取(v-90)mm;预留螺栓孔的内径取Ф24mm,预留螺栓孔的预埋件可以用钢管、波纹管,管内径大于螺栓直径4mm及以上,预紧螺栓采用高强螺栓,直径Ф20mm。
柱与主梁连接处主梁钢筋配置形式可参照主梁与次梁连接处次梁的配筋,如图8,在主梁纵向设置附加受力钢筋,且两端均进入主梁上部与底部与主梁纵向受力钢筋平行搭接段长度≥3w。
3)预制主梁与预制次梁的连接也采用隐式牛腿形式,由于异形柱框架结构中次梁较少,且预制次梁高H1常与主梁高H相同,牛腿的高度仍取次梁高度的一半,即H1/2,牛腿宽度与次梁同宽,在预制主梁时一并浇筑而成。牛腿及次梁在连接处均需配置附加受力钢筋及附加的箍筋,如附图8所示,附加的纵向受力钢筋直径箍筋直径≥Ф8。预留单个螺栓孔位于第二隐形牛腿长w1中间位置,螺栓孔及螺栓直径均与柱上牛腿相同,连接槽宽度及深度也相同;在牛腿及次梁连接面的两侧对应位置各设一个贯通抗剪键槽,槽深≥30mm,槽宽取60mm。
第二隐形牛腿即主梁牛腿上的牛腿受力钢筋21需伸至预制主梁另一侧进行弯折,进入预制主梁的长度要符合受拉钢筋的锚固长度要求,主梁牛腿上的牛腿箍筋22间距@≤80mm,且一直排列至预制主梁另一侧,当两侧均对称设置预制次梁时,预制主梁内的箍筋可视为两侧牛腿共享。
预制次梁与主梁牛腿连接处也预制成台阶状,与主梁牛腿组合后保持与预制次梁同高,次梁连接处应设纵向附加受力钢筋23,附加受力钢筋23上部与预制次梁上部受力钢筋平行,且伸入次梁台阶三倍的台阶长度,也即进入次梁中部3w1,下部弯侧后与次梁底部受力钢筋平行,且与梁底钢筋搭接长度≥3w1;次梁原上部钢筋保持不变,只在梁端直角下弯,次梁原底部受力钢筋在台阶处直角上变直至次梁受压区,且应满足钢筋锚固长度要求。
4)确定预制楼板拼接处翼梁11的截面,如图9所示,27为抗剪键槽;根据翼梁跨度确定翼梁梁高h,根据梁高确定梁宽b1,一般取取h=(1.5~2.5)b1;可按现浇结构主梁梁高H的确定方式确定h值,翼梁翼高e可取所搁置楼板的板厚t,翼宽a可取2倍的翼高,即a=2c。按现行混凝土结构设计规范确定梁的配筋,翼梁的翼部配筋按固端悬臂梁设计,梁截面的配筋如图12所示。
5)按新划分的楼板形状确定楼板预制方案,按现行混凝土楼板结构设计规范重新设计预制楼板28的配筋,预制楼板两端与翼梁连接处设螺栓安装槽12,槽深取40mm左右,待连接后,槽内充填水泥砂浆后与楼板面平齐为标准;每块楼板与翼梁的预紧连接螺栓间距c=200~400mm,且不少于3个,预紧连接螺栓的直径取Ф16~Ф20为宜,如图11、12所示,B为预制楼板宽度。
6)针对现浇混凝土设计的预制主梁10配筋方案,对预制主梁进行简支梁验算,要求同时满足简支梁的承载力及变形;确定预制次梁19的跨度,按简支梁重新设计其配筋。
7)在工厂预制好柱、梁、板等构件后,将其运至建筑现场,按设计图纸进行组合装配,首先按柱网设计安装立柱的下柱,调整尺寸满足设计要求后,将主梁吊将至设计位置,置于两侧牛腿之上,在柱侧用连接螺栓将牛腿、梁端连接在一起,并按设计对螺栓施加预紧应力,组成基本的框架结构体系。
8)起吊预制异形柱的上柱与下柱对接,在柱侧面将连接钢板点焊在一起,调整立柱三维尺寸后,将侧面焊缝满焊,要求焊缝连续且饱满。
9)将预制次梁吊装并搁置于两侧主梁的牛腿之上,再用连接螺栓将主、次梁连接在一起,待主梁上的次梁全部安装到位后,对螺施加预紧应力,形成楼层梁格体系。
10)将预制楼板吊装,搁置于两侧的翼梁上,并通过翼梁和楼板端部预留的连接孔用螺栓将翼梁与楼板连接在一起。
11)将楼层板铺设到位后,进行测量校正,拼缝调整理,待全楼层或部分区域楼层调整到位后,对楼板与翼梁连接螺栓施加预紧应力,基本组成楼盖结构体系。
12)用水泥砂浆凝胶填充所有连接缝、焊缝,对螺栓孔、楼板拼缝29注浆,封密所有连接螺栓和连接件的暴露部分。在楼板宽度方向拼接时先在楼板缝下口设凝胶粘结带30,拼接完成后从上口统一向拼缝注浆,且在上口沿缝铺一条尼龙网后用水泥砂浆找平。预制楼板宽度方向的拼接采用直线拼缝29,在预制楼板厚度方向采用锲口形式拼接,如图13所示。
13)逐层进行柱、梁、板的装配、连接、封密直至全部混凝土结构构件组装完成。
对于其它形式的异形柱、梁及阳台梁与阳台板等其它结构可参照本实施方案处理。
本项发明的关键技术之一将异形柱混凝土框架结构全部采用干式连接方式,实现异形柱混凝土结构的全预制化,且施工现场不再需要现浇混凝土。
本项发明中柱子的预制与装配采用了两端预埋连接钢板,现场直接焊接方式进行组装,方法简便可靠;柱与主梁、主梁与次梁、均采用隐形牛腿加预紧螺栓加座浆及抗剪键槽形式进行连接,预制和组装方式统一。
本项发明解决目前广泛采用的异形柱现浇混凝土框架结构的工业化生产和建造问题,将建筑工业化及装配式混凝土结构的一般技术应用到异形柱混凝土框架结构中,丰富了装配式混凝土结构的形式,使由我国创造的这种结构技术得到更广泛的应用。同时将干式连接技术应用于异形柱混凝土框架结构中,取消现场混凝土浇注的工艺与设备,减少建筑扬尘和城市交通运输压力等一系列问题。使混凝土结构中的异形柱技术与混凝土结构的预制技术相结合,实现异形柱混凝土框架结构实现全装配整体式结构,即干式混凝土装配整体化。

Claims (9)

1.一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:包括预制异形柱和预制梁,所述预制梁包括预制主梁和预制次梁,所述预制异形柱与所述预制主梁的一端相连并于连接处形成节点区域;
所述预制异形柱在所述节点区域分割为预制上柱和预制下柱,所述预制上柱的下端面与所述预制下柱的上端面上分别设有预埋连接钢板,所述预制上柱上的预埋连接钢板与预制下柱上的预埋连接钢板在节点区域处焊接,同时,所述预制柱内配置的柱内竖向受力钢筋与预埋连接钢板焊接且在所述节点区域处通过预埋连接钢板间接连续;所述预制下柱在与预制主梁连接的一端预制有第一隐形牛腿;
所述预制主梁在与预制异形柱相连的一端设有倒L型的主梁台阶,所述第一隐形牛腿位于所述主梁台阶的下方,且第一隐形牛腿的底面与预制主梁的底面在同一标高上;所述主梁台阶与第一隐形牛腿上均设有预留螺栓孔,所述预制主梁位于所述第一隐形牛腿的上方并通过第一预紧连接螺栓连接,所述第一预紧连接螺栓自上而下依次穿过主梁台阶上的预留螺栓孔和第一隐形牛腿上的预留螺栓孔;
所述预制主梁在与预制次梁连接的一侧预制有第二隐形牛腿,所述预制次梁在与预制主梁连接的一端设有倒L型的次梁台阶,所述第二隐形牛腿位于所述次梁台阶的下方,且第二隐形牛腿的底面与预制次梁的底面在同一标高上;所述次梁台阶与第二隐形牛腿上均设有预留螺栓孔,所述预制次梁位于所述第二隐形牛腿上并通过第二预紧连接螺栓连接,所述第二预紧连接螺栓自上而下依次穿过次梁台阶上的预留螺栓孔、第二隐形牛腿上的预留螺栓孔。
2.如权利要求1所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述预制梁按拼接关系可分为无预制楼板拼接的普通梁和用于预制楼板拼接的翼梁,所述预制楼板在与翼梁连接的一端上设有螺栓安装槽和预留螺栓孔,所述翼梁的翼部上也设有螺栓安装槽和预留螺栓孔,所述预制楼板位于翼梁的翼部上并通过第三预紧连接螺栓连接,所述第三预紧连接螺栓自上而下依次穿过预制楼板上的螺栓安装槽、预制楼板上的预留螺栓孔、翼梁的翼部上的预留螺栓孔和翼梁的翼部上的螺栓安装槽;所述预制楼板与预制梁的内部均设有受力钢筋。
3.如权利要求1或2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述第一隐形牛腿的高度为所述预制主梁高度的一半,所述第一隐形牛腿的宽度与所述预制主梁的宽度、预制异形柱的柱肢宽度相同,所述第一隐形牛腿的上端面与预制下柱的上端面齐平,所述第一隐形牛腿与所述预制下柱一体成型;所述第二隐形牛腿的高度为所述预制次梁高度的一半。
4.如权利要求1或2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述主梁台阶的顶面与第一隐形牛腿的底面上分别设有螺栓安装槽,所述螺栓安装槽与对应的预留螺栓孔连通。
5.如权利要求1或2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述预制异形柱的截面形状为L形或十字形或T形或Z形。
6.如权利要求1或2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述预制上柱的下端面在预埋连接钢板外侧采用45°剖口。
7.如权利要求2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述预制上柱与预制下柱的连接面上、预制主梁与第一隐形牛腿相连接的连接面上、预制次梁与第二隐形牛腿连接的连接面上、预制楼板与翼梁的翼部的连接面上均采用抗剪键连接方式。
8.如权利要求2所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:相邻两个预制楼板在预制楼板宽度方向采用直线拼缝拼接,在预制楼板厚度方向采用锲口形式拼接。
9.如权利要求3所述的一种装配式异形柱混凝土框架结构,其特征在于:所述第一隐形牛腿和第二隐形牛腿内均设有牛腿受力钢筋和牛腿箍筋,所述第一隐形牛腿的牛腿受力钢筋的两端均需进入到预制下柱的核心受力区进行锚固,所述第二隐形牛腿的牛腿受力钢筋的一端需伸至预制主梁的另一侧进行弯折;
所述预制次梁在与预制主梁连接的一端内设有附加受力钢筋和附加箍筋,所述附加受力钢筋的上部与预制次梁上部钢筋平行且伸入预制次梁中部,所述附加受力钢筋的下部弯折后与预制次梁底部受力钢筋平行。
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