CN107620384A - 一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，包含预制柱、框架梁、空腔板构件、纵向组合肋梁、再生横肋钢筋、组合缝；其特征是所述预制柱两端预留受力钢筋；所述预制柱连接点四周形成柱帽；所述框架梁为后浇梁或预制梁；所述框架梁钢筋穿过预制柱连接处的两端预留受力钢筋，形成钢筋砼组合框架；所述空腔板构件由纵钢筋砼肋梁、横钢筋砼肋梁、空腔体、下翼缘板组成；所述空腔板构件安装在框架梁的边缘；所述空腔板构件肋梁钢筋伸入到框架梁的支座中；所述空腔板构件组合缝未贯通楼板。

Description

一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构

技术领域

本发明涉及一种装配式建筑系统技术，具体涉及一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构技术。

背景技术

为了调整建筑产业结构，提高建筑质量，加快建设速度，实现节能环保，降低工程造价，国家提出大力推广装配式建筑，明确了具体的实施计划；并要求在钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土框架剪力墙结构、钢结构和钢·混组合结构体系中广泛应用,明确了我国装配式建筑结构体系和应用领域；但是，大跨度水平结构的装配式建筑楼板刚起步,并且采用的是普通叠合楼板，技术系统末建立导致造价高，不接地气，制约了装配式建筑产业发展。

如发明人的ZL200410082381.9“一种空腹小密肋楼盖”和ZL200820126232.1“一种现浇型钢混凝土空腔楼盖”，空心填充体埋在现浇楼盖中形成“T字型”受力截面空心层，解决了大跨度、大空间、大荷载的问题。为了使纵横肋梁钢筋通过工字钢梁腹板，形成连续板带的现浇空心楼板,在工字钢梁腹板中预留的孔太多并孔径太小,加工麻烦；同时，水泥空心填充体凝固硬化时间长，模具利用率低，空心填充体密度大质重，生产运输不便和填充体整体性差易破损等缺陷。

为实现工业化生产,发明人又申请ZL201310332173.9“一种现浇空心楼盖成孔用网状箱形构件”和ZL201510331724.X“一种新型钢—混组合现浇空心楼盖”,对现浇空心楼盖技术进行全面提升，实现了转型升级,更新换代和大大减轻了空腔楼盖的自重,增添了自保温隔热性能,结构安全性强,解决了实现大跨度、大空间、大荷载的空心楼盖存在的问题；发明人不断提升自己现浇空心楼盖背景技术,为装配式建筑大跨度、无明梁的水平结构奠定了坚石的基础；虽然解决了成孔构件工业化生产的问题,但是,都是现场浇注与装配式建筑产生矛盾。

又为了推进我国住宅产业化发展,发明人申请的ZL201620408935.8“被动式建筑节能一体化系统”和ZL201620409015.8“一种免支模预制装配式空腔板”把现浇混凝土空心楼盖,通过创造转型扩展到装配式建筑领域,解决了装配式建筑结构整体性差、大跨度无明梁、构件超大、构件工业化、建筑质量可控性、工效和环境保护等问题；这些发明,虽然为我国住宅产业化进程夯实了基础,但是还存在长条型预制装配式空腔板构件受力的单向性、两块预制装配式空腔板拼合时缝隙的裂纹、双向受力空腔楼板横方向钢筋的连接空间限制等问题。

目前,由于装配式建筑还有很多技术问题沒有解决,导致建筑造价高,推广受阻；为了促进建筑科学技术进步，采用多功能、经济性、科技含量、节能环保和市场需求大、安全系数高、成本低，又符合国家产业政策和产业发展方向的建筑结构体系。因此,发明人又在自已现有背景技术的基础上,将现浇空心楼盖技术创造性的应用到装配式建筑结构中,形成新型的装配式空心楼板结构体系和钢·混组合装配式建筑楼板结构体系；将现浇空腔楼盖难点技术问题在工厂化解决,定型生产装配式预制柱、预制梁、空腔板构件、其他预制构件、钢结构构件,楼板结构整体受力通过现场后浇上翼缘板和组合肋梁或预应力的方式解决,把工厂化生产预制装配式预制构件与钢结构构件有机结合起来。又为了推进我国住宅产业化健康发展,最近，发明人在自己生产基地参与由同济大学、中南大学土木建筑学院、国家天津消防科研主持的规模最大的“装配式大跨度无次梁的钢结构空腔楼板足尺试验”、“装配式大跨度无明梁钢筋混凝土结构足尺试验”、“利用装配式空腔楼板的消防排烟试验”来检验发明人现有技术创新性，先进性、合理性和安全性；试验采用连续板带的多跨荷载加压足尺试验和装配式楼板极限荷载加载足尺试验，极限荷载加载试验具体数据是所做的无梁装配式实验模型跨度8.4m、四周悬挑1.6m、边长11.6m、受压面积134.56m²、使用动荷载2KN,实际加载荷载22KN；极限裂缝国标是1.5mm,实际裂缝只有0.5mm；按国标计算极限挠度为168mm,实际挠度39mm；通过试验验证了装配式建筑在钢筋混凝土结构无明梁或钢结构无次梁的结构的安全性；试验验证了将单向受力楼板构件变为双向受力楼板、将单块简支楼板构件变为连续板带的楼板结构；彻底解决了大跨度楼板构件结合缝开裂、防火、隔音、常年维护、装配工艺等问题,特别是把装配式建筑造价下降了20％；通结构足尺试验，为装配式建筑进一步创新夯实了实践基础；但是，试验揭示装配式建筑结构内力分配的变成规律，还有在确保装配式建筑结构安全要求的前题下，装配式建筑技术还有很多优化的空间。研发一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构,解决该结构水平方向楼板整体性、防火、多功能、接合缝裂纹等问题；是实现装配式建筑结构体系新技术的重大突破,已经成为装配式建筑技术领域创新的急需。

发明内容

本发明的目的在于发挥创新装配式建筑技术的优势,克服现有技术的缺点；把工厂化生产的预制柱、预制装配式空腔板构件等预制构件通过后浇技术有机结合起来,提高建筑结构的整体；在两件预制柱连接处的周边形成柱帽，增值冲切和剪力；组合肋梁空槽的形成为横向肋梁钢筋的连接提供了空间,产生了再生横肋梁，将构件受力的单向性变为双向受力；为纵向受力提供了纵向组合肋梁的空间，解决了将简支板变为连续板带；在结合缝上施加了纵向组合肋梁，又彻底解决空腔板构件组合裂纹的再现；一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构,节省现有装配式叠合楼板技术所占层高空间产生的效益，结构合理，达到优化现有装配式建筑结构技术体系，克服了现有结构技术存在的一系列缺陷。

本发明的技术方案如下,一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，包含预制柱、框架梁、空腔板构件、纵向组合肋梁、再生横肋钢筋、组合缝；其特征是所述预制柱两端预留受力钢筋；所述预制柱连接点四周形成柱帽；所述框架梁为后浇梁或预制梁；所述框架梁钢筋穿过预制柱连接处的两端预留受力钢筋，形成钢筋砼组合框架；所述空腔板构件由纵钢筋砼肋梁、横钢筋砼肋梁、空腔体、下翼缘板组成；所述空腔板构件安装在框架梁的边缘；所述空腔板构件肋梁钢筋伸入到框架梁的支座中；所述空腔板构件组合缝未贯通楼板。

所述预制柱上端受力钢筋端头与预制柱下端受力钢筋端头进行连接，将预制柱升高；所述每件预制柱连接升高高度为楼房层高；所述连接方式为机械连接或注浆连接；所述每件预制柱预留受力钢筋连接为错位连接。

所述每件预制柱预留受力钢筋端头连接后的钢筋长度与框架梁的高度相同，并在框架梁中浇注砼的同时，对该钢筋长度部位中浇注砼，形成组合柱。

所述柱帽为明柱帽或暗柱帽；所述柱帽在两件预制柱的连接处，柱帽与框架梁融为一体。

所述空腔板构件与预制柱相邻角的部位预留空间，作为空腔板构件与柱帽组合的部分，在两件预制柱的连接处周边的框架梁、空腔板构件与预制柱相邻角的部位预留空间，后浇砼形成柱帽。

所述框架梁为无明梁的框架梁或有明梁的框架梁；所述无明梁的框架梁采用平面金属模或有明梁的框架梁采用凹型组合金属模。

所述空腔板构件中的空腔体,含带肋钢网镂或预制空腔或塑料空腔或发泡水泥块或泡沫块；所述带肋钢网镂为扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂。

所述空腔板构件纵钢筋砼肋梁的下底面有L形状砼凸起。

所述组合框架结构的外墙体为自保温墙板。

所述空腔板构件的空腔之间相互贯通,形成暗风道。

本发明的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构,是在建筑结构设计图纸的基础上针对水平结构楼盖和墙板的几何尺寸，分解建筑结构设计图纸,对装配形式进行量化二次设计,图纸分解成N个柱和梁和装配式空腔板构件和墙体构件等,工厂按分解的图纸组织生产成所述规格型号的装配式构件，将构件运送到工程现场装配和后浇而成。

具体实施的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，将预制柱底座钢筋与建筑基础柱预留钢筋连接，预制柱上端受力钢筋端头与待对接的预制柱下端受力钢筋端头进行连接，将预制柱升高；每件预制柱连接升高高度为楼房层高；连接方式为机械连接或注浆连接；要求每件预制柱预留受力钢筋连接为错位连接，其连接点不宜在一个受力平面上；每件预制柱预留受力钢筋端头连接后的钢筋长度与后浇梁的高度相同，为了便于连接施工，在后浇梁的厚度较薄或较厚时，预制柱预留受力钢筋端头连接后的钢筋长度可以调整；又为了让预制柱砼接口被后浇砼梁掩盖，下端预制柱预留受力钢筋端头与上端预制柱预留受力钢筋端头对接连接后，上端预制柱的砼低于后浇砼梁的上表面；再为了增强剪力和耐冲切力，后浇梁与预制柱接口交叉处的周围形成柱帽，柱帽中按受力要求增设钢筋和相对厚度，一般与梁厚度相同形成暗柱帽，高于梁时形成明柱帽；在预制柱中，还预制有外挂墙板的结构件接口；后浇梁底面由金属模具托撑，金属模具由大直径支撑杆支撑在下层楼板后浇砼梁上；后浇梁为无明梁的后浇梁或有明梁的后浇梁，所述无明梁的后浇梁采用平面金属模；有明梁的后浇梁采用凹型组合金属模，凹型组合金属模也可以在平面金属模的基础上增放两条方钢或方形模条，空腔板构件放在后浇梁两边的方钢上，方钢的高度等于明梁的高度，方钢也可用其他材料替代；预制空腔板构件由纵钢筋砼肋梁、横钢筋砼肋梁、空腔体、下翼缘板组成；空腔板构件安装在后浇梁的边缘并由平面金属模或凹型组合金属模支撑；空腔板构件的钢筋伸入到后浇梁的支座中；空腔板构件中的纵向和横向边肋梁宽在50mm～100mm之间,纵向和横向肋梁宽在150mm～200mm之间,凡是与梁接触的空腔板构件的纵向和横向肋梁的上半部预留空间,预制空腔构件时不浇满砼，留部分空间有利后浇；空腔板构件可采用立模方式制作，对立模要求主要是模外加固，要确保大跨度空腔板构件制作时不变性；模内造型，主要涉及到空腔板构件纵钢筋砼肋梁的下底面有L形状砼凸起的形成，空腔板构件形成上表面的模内模处理，预留钢筋及吊环的外露和局部浇注的方法；空腔板构件中的空腔体由带肋钢网镂或预制空腔或塑料空腔或发泡水泥块或泡沫块；最佳是采用扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂；将两块空腔板构件纵钢筋砼肋梁的下底面有L形状砼凸起拼合，形成拼合槽口，在槽口里增设纵向肋钢筋，形成将简支空腔板构件变连续楼板肋梁关键槽口空间，同时又彻底解决拼的组合缝开裂的问题；另外在该拼合槽口为横肋提供了连接空间，将相邻两块空腔板构件的横肋钢筋采用焊接或机械连接或注浆方法连接，形成再生横肋梁，将空腔板构件单向受力板变为一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构楼板双向受力板；为了减少再生横肋梁的连接，也可在空腔板构件肋梁中预置通长预应力钢筋或预应力钢绞绳孔道管，现场装配时，在孔道管中串入预应力钢筋，采取后张法施加预应力；将预制柱竖向受力钢筋连接、后浇梁底模板支撑好、暗柱帽及空腔板构件安放在梁底模板上、纵向组合肋梁的通长钢筋布置并挷扎好、进行预留预埋管线、空腔板构件的空腔之间相互贯通形成暗风道；用于消防排烟暗风道，为了减少消防排烟阻力，带肋钢网镂内再置冂形薄壁风道或薄板制风道，带肋钢网镂顺冂形薄壁风道的端头开孔，形成局部暗风道，减少排烟时由于整个空腔体参与排烟造成的阻力，再次提高排烟效果；连接预留的外露横肋钢筋形成再生横肋钢筋后，再铺设一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构楼板的上翼缘板钢筋，尔后对上述的各空间再一次性浇注砼；在预制柱的预制外挂墙板结构件接口中连接支杆，预制的自保温墙板安置在支杆架上；养护后浇砼拆模获得所需的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构物。

附图说明

图1为本发明预制凸形梁的无明梁楼板横截面。

图2为本发明预制柱节点图。

图3为本发明空腔楼板纵向组合肋梁剖析图。

图4、图5、图6为本发明空腔板构件的主视图、立体图和侧视图。

图7为本发明空腔板构件中带肋钢网镂结构图。

具体实施方式

下面结合附图本发明进行进一步说明。

图1为本发明预制凸形梁的无明梁楼板横截面实施例,本发明实施时，将工厂制作好的预制凸形梁2、预制凸形梁2的下底宽度在600mm以内,预制凸形梁2的高度在600mm以内；为了减轻重量,可形成空心梁26；形成无明梁楼板的预制凸形梁时，空腔板构件端头下端呈凹形，预制凸形梁2底部凸出高度一般是100mm以内,此时确保纵肋梁方向受力,将纵肋梁底部钢筋端头上翘100mm；预制凸形梁2底部凸起宽度一般是100mm,空腔板构件端头下端呈凹形尺寸与梁匹配,凹凸结合,实现无明梁楼板；将空腔板构件3分别运输到施工现场后，再用大口径支撑杆24支撑预制凸形梁2底部，支撑杆24组合体与预制凸形梁2底部之间，最好用托板23平衡；预制凸形梁2底部凸出高度一般是200mm以内,最佳为100mm；预制凸形梁2底部凸起宽度一般是150mm以内,最佳为100mm；预制凸形梁2中上部凸起宽度一般是400mm以内,高度＞300mm；钢筋21伸出部分待串过预制柱和预制柱受力钢筋连接空间，预制柱连接部位增设柱帽的组成部分；将空腔板构件3安放在预制凸形梁2箍钢筋22的两侧；为了承受空腔板构件3的部分压力，在预制凸形梁2底部增设N根短横钢筋25来加强，又为了减少预制凸形梁2底部凸出部分的厚度，N根短横钢筋制作成两头下凹形状25，将预制凸形梁2底部两边的钢筋放在下凹形状部位，用N根短横钢筋挑着凸形梁2底部两边的钢筋，在N根短横钢筋制作成两头下凹形状25部位的预制凸形梁2箍钢筋比其它箍钢筋的直径大；为了减轻预制凸形梁2的自重和利用预制凸形梁2实现太阳能、消防排烟多能管道，将预制凸形梁2形成空心梁26。

图2为本发明预制柱节点图，将两节与楼层等高的预制柱1的钢筋11竖向连接,连接一般采用注浆法接头12,上节预制柱钢筋11与下节预制柱钢筋11每根不应在同一个水平面上,接头12应错位13连接,上节预制柱钢筋11与下节预制柱钢筋11每根错位13连接后,形成预制主梁伸向出钢筋连接的空间14；为了让上节预制柱1的砼与后浇砼结合好,上节预制柱1的砼应低于楼板上翼缘板后浇砼的表面。

图3为本发明空腔楼板纵向组合肋梁剖析图，为加强结构受力的整体性和从根本上解决两块空腔板构件3之间的组合缝29开裂,空腔板构件纵肋梁边的下底面有L形状砼凸起211,凸起宽度为70mm,凸起高宽度为30mm以内；将相邻两块空腔板构件3纵钢筋砼肋梁边27下底面的L形状砼凸起211拼合，形成拼合槽口25和组合缝29,在拼合槽口25中安置纵向组合肋梁钢筋26,并通过预制凸形梁预留纵向组合肋梁孔洞，形成通长钢筋；拼合槽口25中连接横向钢筋形成再生横向肋梁；再在空腔板构件上表面和带肋钢网镂28的上面铺设楼盖上翼缘板钢筋，尔后再一次性浇注砼；为了及时排除开口式空腔板构件在储运和安装过程中的临时积水,在空腔板构件的下翼缘板中设置排临时积水的N个小孔212。

图4、图5、图6为本发明空腔板构件的主视图、立体图和侧视图,空腔板构件3由纵向肋梁214、纵向肋梁边27、纵向边肋的L形状混凝土凸起211、横向肋梁215、再生横向肋梁钢筋伸出、端头横向肋梁213、带肋钢网镂216、暗管道孔315组成；在纵横交错的肋梁网格中安放带肋钢网镂216，为了减少消防排烟阻力，在带肋钢网镂216中增设板制小暗管道与暗管道孔315贯通；表面设有吊环和肋钢筋预留外露，肋梁和下翼缘板314中预制有砼或砂浆；用在无明梁的楼板时,空腔板构件3的两端头横向肋213下端呈凹形313。

图7为本发明空腔板构件中带肋钢网镂结构图,空腔板构件成空腔用的带肋钢网镂5由带肋钢网体作镂身54，内置钢筋网支撑体网53,堵头57和压痕转角56构成；为了减少将带肋钢网镂结构全部空腔的空间55作为消防排烟管道时的排风阻力，在带肋钢网镂5内再置冂形薄壁管道52,让带烟雾的风直接从带肋钢网镂5内再置冂形薄壁管道51中排出；带肋钢网镂5顺冂形薄壁风道51的端头开孔作为消防防排烟管道或太阳能送风管道之用,实现了空腔楼板多功能应用。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而末脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，包含预制柱、框架梁、空腔板构件、纵向组合肋梁、再生横肋钢筋、组合缝；其特征是所述预制柱两端预留受力钢筋；所述预制柱连接点四周形成柱帽；所述框架梁为后浇梁或预制梁；所述框架梁钢筋穿过预制柱连接处的两端预留受力钢筋，形成钢筋砼组合框架；所述空腔板构件由纵钢筋砼肋梁、横钢筋砼肋梁、空腔体、下翼缘板组成；所述空腔板构件安装在框架梁的边缘；所述空腔板构件肋梁钢筋伸入到框架梁的支座中；所述空腔板构件组合缝未贯通楼板。

2.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特在于所述预制柱上端受力钢筋端头与预制柱下端受力钢筋端头进行连接，将预制柱升高；所述每件预制柱连接升高高度为楼房层高；所述连接方式为机械连接或注浆连接；所述每件预制柱预留受力钢筋连接为错位连接。

3.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述每件预制柱预留受力钢筋端头连接后的钢筋长度与框架梁的高度相同，并在框架梁中浇注砼的同时，对该钢筋长度部位中浇注砼，形成组合柱。

4.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述柱帽为明柱帽或暗柱帽；所述柱帽在两件预制柱的连接处，柱帽与框架梁融为一体。

5.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述空腔板构件与预制柱相邻角的部位预留空间，作为空腔板构件与柱帽组合的部分，在两件预制柱的连接处周边的框架梁、空腔板构件与预制柱相邻角的部位预留空间，后浇砼形成柱帽。

6.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述框架梁为无明梁的框架梁或有明梁的框架梁；所述无明梁的框架梁采用平面金属模或有明梁的框架梁采用凹型组合金属模。

7.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述空腔板构件中的空腔体,含带肋钢网镂或预制空腔或塑料空腔或发泡水泥块或泡沫块；所述带肋钢网镂为扩张带肋钢网镂或鱼鳞带肋钢网镂。

8.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述空腔板构件纵钢筋砼肋梁的下底面有L形状砼凸起。

9.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构，其特征在于所述组合框架结构的外墙体为自保温墙板。

10.如权利要求1所述的一种带柱帽的装配式钢筋砼组合框架结构,其特征在于所述空腔板构件的空腔之间相互贯通,形成暗风道。