CN107654021A - 一种可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系，涉及建筑领域。一种可装配式预制钢筋混凝土柱，其包括：预埋套管、具有连接节点位置的预制钢筋混凝土。预制钢筋混凝土包括混凝土本体和预制在混凝土本体内的钢筋。预埋套管设置于混凝土本体的连接节点位置处，预埋套管埋设在混凝土本体，预埋套管为形成有通孔的中空管状结构。一种包括上述可装配式预制钢筋混凝土柱的装配式混合建筑体系。该可装配式预制钢筋混凝土柱充分发挥钢筋混凝土优良的抗压承载性能和型钢优良的抗拉受弯性能。钢性的连接件节省混凝土的模板，增加结构承载力和延性，实现大跨度装配。增加装配率的同时增加其承载力和延展性。

Description

一种可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系

技术领域

本发明涉及建筑领域，具体而言，涉及一种可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系。

背景技术

建筑工业化，就是要用大工业的生产方式来建造工业和民用建筑，是建筑业从手工操作的小生产方式逐步过渡到社会化大生产方式的全过程。要把不同类型的房屋作为工业产品，分别采用统一的结构形式和成套的标准构配件，采用先进的工艺，按专业分工，集中在工厂进行大批量生产，然后在现场进行机械化的施工安装。建筑工业化的基本内容，是建筑标准化和体系化，建筑构配件生产工厂化，施工机械化和建筑管理科学化。

目前国内主要有装配式混凝土结构、装配式钢结构等建筑体系。针对装配式混凝土结构体系：装配率越高，施工难度就越大，建筑造价就越高，技术难度也更高，不利于推广。针对装配式钢结构体系，其装配率非常高，基本为全装配，但其防火、防水难等缺陷、建筑造价等因素，制约了钢结构建筑在住宅领域的发展。现有技术中不具备能够同时发挥钢筋混凝土和型钢这两种建筑材料优势的装配式建筑结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系，其旨在改善现有的可装配式预制钢筋混凝土柱不能同时兼有钢筋混凝土和型钢的性能优势的问题，其能够同时兼有装配率越高、湿作业少的性能而且解决了防火难、防水难的问题。

本发明提供一种技术方案：

一种可装配式预制钢筋混凝土柱，其包括：预埋套管、具有连接节点位置的预制钢筋混凝土。预制钢筋混凝土包括混凝土本体和预制在混凝土本体内的钢筋。预埋套管设置于混凝土本体的连接节点位置处，预埋套管埋设在混凝土本体，预埋套管为形成有通孔的中空管状结构。

在本发明较佳的实施例中，上述预埋套管由PVC材料制作而成。

在本发明较佳的实施例中，上述可装配式预制钢筋混凝土柱还包括支腿，支腿设置于混凝土本体的端部。

在本发明较佳的实施例中，上述支腿由钢材制作而成。

在本发明较佳的实施例中，上述预埋套管的数量有多个，并呈纵横交错的方式布置。

一种装配式混合框架建筑体系，其包括上述的可装配式预制钢筋混凝土柱和钢梁，钢梁连接于混凝土本体的连接节点位置处。

在本发明较佳的实施例中，上述装配式混合框架建筑体系还包括穿设于通孔的连接件，钢梁通过连接件与混凝土本体连接。

在本发明较佳的实施例中，上述连接件为高强螺杆。

在本发明较佳的实施例中，上述钢梁与混凝土本体以相互垂直的方式连接。

在本发明较佳的实施例中，上述装配式混合框架建筑体系还包括用于连接相邻两个预制钢筋混凝土的挤压套筒，钢筋两端延伸至混凝土柱本体外。挤压套筒被构造成用于连接相邻且延伸至预制钢筋混凝土外的钢筋。

本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱及装配式混合框架建筑体系的有益效果是：充分发挥钢筋混凝土优良的抗压承载性能和型钢优良的抗拉受弯性能。装配式混合框架建筑体系至少具有以下优点:1)钢筋混凝土柱承载能力高，能增加结构的整体刚度，减小侧向位移；2)防锈蚀和抗火性能好，增大结构的侧向刚度和耗能阻尼；3)用钢量少，降低工程造价；4)施工方便，缩短工期。用钢梁来代替传统的钢筋混凝土梁。装配式混合框架建筑体系还兼具以下优势：1)钢梁和叠合板配合使用节省了楼盖混凝土的模板；2)可加大钢梁跨度来增加可使用的空间；3)采用现场预制或工厂预制构件能加快施工进度，降低施工成本；4)减小结构高度，减轻楼盖自重，减小地基反力，增加抗震性，有利于增加建筑体系的承载力和延展性。

在装配过程中，通过高强螺杆连接柱与钢梁，减少装配现场的湿作业。增加建筑物防水、防火、抗腐蚀的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱的另一种结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱的剖视图；

图4示出了本发明实施例提供的装配式混合框架建筑体系的结构示意图；可装配式预制钢筋混凝土柱连接关系的示意图；

图5示出了本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱连接示意图；

图6示出了本发明实施例提供可装配式预制钢筋混凝土柱与钢梁的结构示意图；

图7示出了为本发明实施例提供钢梁与次梁的吊装结构示意图。

图标：100-可装配式预制钢筋混凝土柱；110-钢筋混凝土柱；121-预埋套管；122-螺栓；130-支腿；140-挤压套筒；150-钢梁；151-叠合板；152-栓钉；200-装配式混合框架建筑体系。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种装配式混合框架建筑体系200，其包括可装配式预制钢筋混凝土柱100。图1为本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱100的结构示意图。图2为本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱100的另一种结构示意图。请参阅图1、图2，可装配式预制钢筋混凝土柱100包括预制的钢筋混凝土柱110。

钢筋混凝土柱110是由钢筋与混凝土制成的结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。钢筋混凝土柱110具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。在本发明的其他实施例中，混凝土柱也可以是剪力墙。

图3为本发明实施例提供的可装配式预制钢筋混凝土柱100的剖视图。请参阅图3，刚性连接件包括埋设于钢筋混凝土柱110内的预埋套管121。预埋套管121内形成通孔(图中未标出)，即预埋套管121为中空的套管。预埋套管121贯穿钢筋混凝土柱110的横截面。

在本实施例中，预埋套管121由PVC材料制成。具体地，在本实施例中，刚性连接件包括多根PVC管，PVC管与钢筋混凝土柱110固定连接。优选地，多根PVC管呈纵横交错的方式布置，且PVC管钢筋混凝土柱110固定连接。在本发明较佳的实施例中，PVC管呈两两间距相同的交错设置。且PVC管与钢筋混凝土柱110内的柱钢筋交叉设置。优选地，PVC管与柱钢筋大致垂直。

在本发明的其他实施例中，预埋套管121也可以为中空的钢管，例如矩形钢管、圆钢管等。

为了延缓钢筋混凝土柱110混凝土的开裂，可装配式预制钢筋混凝土柱100还包括设置于预埋套管121通孔内的连接件。在本实施例中，上述连接件为如图3所示的螺栓122。具体地，螺栓122的螺杆穿过预埋套管121(如PVC管)。具体地，预埋套管121(如PVC管)埋设于钢筋混凝土柱110内，螺栓122的螺帽设置于预埋套管121外，且与螺杆紧固连接。

紧固螺栓122，钢筋混凝土柱110于承接来自于螺栓122的应力，使该位置处的混凝土处于受压状态，避免混凝土开裂。

可以理解的是，在本发明的其他实施例中，也可以不设置预埋套管121(如PVC管)，直接将高强螺杆设置于钢筋混凝土柱110内。

请参阅图1，在本实施例中，可装配式预制钢筋混凝土柱100还包括支腿130，支腿130用于支撑钢筋混凝土柱110。支腿130可选择地设置于钢筋混凝土柱110的一端或者相对的两端。换言之，支腿130可以设置于钢筋混凝土柱110的任意一端或者两端。

在吊装过程中，支腿130用来支撑可装配式预制钢筋混凝土柱100。支腿130也为钢性材质制作的构件，大致呈方形。在装配过程中，支腿130为可装配式预制钢筋混凝土柱100提供着力点，将支腿130安装于可装配式预制钢筋混凝土柱100的一端，再进行连接固定，降低现场施工人员的劳动强度。

在本实施例中，支腿130为规格为80×80的方形钢管。在本发明的其他实施例中，支腿130也可以为其他规格的钢管。

需要说明的是，在本实施例中，钢筋混凝土柱110为四棱柱体，在本发明的其他实施例中，钢筋混凝土柱110也可以根据建筑的外形、构造等制作成其他形状，例如为圆柱形。或者，可以根据装配的需要，钢筋混凝土柱110也可以为剪力墙等。

在装配时，多个可装配式预制钢筋混凝土柱100之间通过钢筋混凝土柱110两端钢筋固定连接装配而成装配式混合框架建筑体系200。

图4示出了本实施例提供的装配式混合框架建筑体系200的结构示意图。图5示出了可装配式预制钢筋混凝土柱100连接关系的示意图。请参阅图5、图4，钢筋混凝土柱110两端的钢筋通过挤压套筒140进行连接。钢筋混凝土柱110在楼层高度0.8m-1.2m处设置混凝土连接点，钢筋混凝土柱110的钢筋采用挤压套筒140连接，后浇段采用比钢筋混凝土柱110高一标号的细石混凝土，并且于细石混凝土内掺加微膨胀剂，采用压力灌浆方式进行浇筑。

在其他实施例中，两个钢筋混凝土柱110也可以通过其他方式固定连接。例如灌浆套筒连接等。

在本实施例中，装配式混合框架建筑体系200可装配式预制钢筋混凝土柱100还包括与钢筋混凝土柱110装配的钢梁150。图6为本发明实施例提供可装配式预制钢筋混凝土柱100与钢梁150连接关系的结构示意图，请参阅图6。

具体地，钢梁150与刚性连接件刚性连接。进一步地，钢梁150与设置于预埋套管121内的高强螺栓焊接。螺栓122将钢梁150的端板和钢筋混凝土柱110连接，使钢梁150与钢筋混凝土柱110节点处的混凝土处于受压状态，延缓混凝土的开裂。在本发明中，钢梁150与钢筋混凝土柱110以相互垂直的方式连接。在其他实施例中，可以根据建筑物的结构与走向将钢梁150与钢筋混凝土柱110之间具有一定夹角的方式进行转配。

需要说明的是，在本发明中，钢梁150可以是H型钢、工字钢、槽钢、Ⅱ型钢等。钢梁150可以为建筑物的主梁或者是次梁。

在本实施例中，钢梁150的个数为3个，在本是发明的其他实施例中，钢梁150的个数也可以为1个、2个、4个。钢梁150的个数可以根据可装配式预制钢筋混凝土柱100在装配过程中的位置而定，例如在楼层的四角既可以设置2个钢梁150，在楼层的中间位置，设置4个钢梁150。

在吊装转配过程中，先吊装钢梁150与钢筋混凝土柱110，再吊装次梁。图7示出了为本发明实施例提供钢梁150与次梁的吊装结构示意图。请参阅图7，钢梁150与次梁铰接，然后吊装叠合板151，安装梁顶栓钉152，绑扎板负筋，浇筑板面混凝土。主梁与次梁吊装完成后，再进行下一楼层的吊装。

在本发明的其他实施例中，钢梁150还可以通过柔性连接安装外挂墙板。与现有的安装在混凝土梁上相比，其具有很强的抗震能力。

在本发明较佳的实施例中，两两钢筋混凝土柱110通过挤压套筒140进行连接，两段钢筋混凝土柱110是在楼层高度的大致1/3处进行装配连接。在楼层高度的1/3处，是钢筋混凝土柱110的剪力最小的位置，在此处进行连接装配非常有利建筑结构的安全。再者，跟现有技术中的在每一个楼层的底面进行连接或者焊接，为现场施工提供了足够的空间。

需要说明的是连接件(如螺栓122)可以于筑造可装配式预制钢筋混凝土柱100时安装设置，也可以在装配装配式混合框架建筑体系200时与钢梁150一同进行装配。相应地，钢梁150也可以于筑造可装配式预制钢筋混凝土柱100时进行连接固定。进一步地，连接件也可以是在工厂或现场混凝土柱的连接节点位置设置的钢板处焊出的钢牛腿或耳朵板等，再利用钢牛腿或耳朵板等和钢梁150连接。

装配式混合框架建筑体系200可装配式预制钢筋混凝土柱100的主要优点在于：

装配式混合框架建筑体系200由可装配式预制钢筋混凝土柱100以及钢梁150装配而成。可装配式预制钢筋混凝土柱100既包括了钢筋混凝土结构的钢筋混凝土柱110钢筋混凝土柱110承载能力高，能增加结构的整体刚度，提高抗侧力；减少钢材量，降低工程造价的同时使其装配更容易，增加装配率。可装配式预制钢筋混凝土柱100与钢性梁连接，节省楼盖混凝土的模板，减少装配现场的湿作业；可实现大跨度和大空间的装配。可以实现多楼层的装配，提高装配效率，降低成本的同时提升其防火、防水、抗腐蚀能力。多个钢筋混凝土柱110在楼层高度的1/3处固定连接，是建筑物柱体剪切力最小的位置，提高安全系数。此外，可装配式预制钢筋混凝土柱100的承载力和延展性得到提升，增大建筑结构的抗震作用。

综上所述，在本发明的实施例中：

采用预制钢筋混凝土柱110是利用混凝土的优良抗压承重能力，钢筋混凝土柱110比型钢柱子刚度大，提高了抗侧力；采用钢梁150减轻自重，可实现大跨度和大空间。

按此混合结构体系，实现了按照钢结构体系的建筑装配模式，基本实现全装配，柱子2或3层一次性吊装，基本可实现3天一层的施工进度。

钢梁150成本约为PC叠合梁成本的1/2，大大降低造价。

按此混合结构体系，钢梁150和柱子、次梁和主梁的连接和钢结构的连接方式一致，方便快捷，比装配式混凝土结构中柱子和叠合梁、特别是叠合次梁和叠合主梁的连接要简单很多，不仅缩短工期，还节约大量的吊装费用。

预制钢筋混凝土柱110在楼层1m(层高1/3)处连接，是柱子剪力最小之处，非常有利结构安全。

叠合板151和钢梁150连接可以采用搁置5厘米的方式，可简化叠合板151的支撑方式，改线式支撑为点式支撑，节约成本。

三明治外挂墙板安装在钢梁150焊出的牛腿(在工厂加工)上，其柔性连接很容易实现，而安装在混凝土梁上在抗震条件下几乎不可能实现，这也是采用钢梁150的优势。

请一并参阅图1-图7，本发明实施例提供的装配式混合框架建筑体系200的施工工序例如可以是包括以下步骤：

1、如图1，工厂预制好钢筋混凝土柱110(二层或三层高)，钢筋混凝土柱110中(节点处)预埋PVC管供高强螺杆通过。

2、钢筋混凝土柱110两(或三)层一次性吊装，柱子在高于楼层1米左右处设混凝土后浇连接节点，钢筋混凝土柱110两端的钢筋采用挤压套筒140连接，后浇段采用比柱子高一标号细石混凝土，并掺加微膨胀剂，采用压力灌浆方式进行浇筑，如图5。

3、钢筋混凝土柱110吊装就位后，吊装钢梁150，紧固高强螺杆将钢梁150端板和钢筋混凝土柱110连接，固定，对高强螺杆施加的预拉力使节点处的混凝土处于受压状态，从而延缓混凝土的开裂。钢梁150间的焊接可以在工厂完成，以提高焊接质量。如图6。

4、吊装次钢梁，将次刚梁与钢梁150铰接，然后吊装叠合板151，安装梁顶栓钉152，绑扎板面负筋，浇筑板面混凝土。依次完成上层楼面，如图7。

5、同时吊装预制楼梯、阳台、空调板等构件。

6、待主体完工后，再吊装三明治外墙挂板。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可装配式预制钢筋混凝土柱，其特征在于，包括：预埋套管、具有连接节点位置的预制钢筋混凝土，所述预制钢筋混凝土包括混凝土本体和预制在所述混凝土本体内的钢筋，所述预埋套管设置于所述混凝土本体的所述连接节点位置处，所述预埋套管埋设在所述混凝土本体，所述预埋套管为形成有通孔的中空管状结构。

2.根据权利要求1所述的可装配式预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述预埋套管由PVC材料制作而成。

3.根据权利要求1所述的可装配式预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述可装配式预制钢筋混凝土柱还包括支腿，所述支腿设置于所述混凝土本体的端部。

4.根据权利要求3所述的可装配式预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述支腿由钢材制作而成。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可装配式预制钢筋混凝土柱，其特征在于，所述预埋套管的数量有多个，并呈纵横交错的方式布置。

6.一种装配式混合框架建筑体系，其特征在于，所述装配式混合框架建筑体系包括如权利要求1-5任意一项所述的可装配式预制钢筋混凝土柱和钢梁，所述钢梁刚性连接于所述混凝土本体的所述连接节点位置处。

7.根据权利要求6所述的装配式混合框架建筑体系，其特征在于，所述装配式混合框架建筑体系还包括穿设于所述通孔的连接件，所述钢梁通过所述连接件与所述混凝土本体连接。

8.根据权利要求7所述的装配式混合框架建筑体系，其特征在于，所述连接件为高强螺杆。

9.根据权利要求7所述的装配式混合框架建筑体系，其特征在于，所述钢梁与混凝土本体以相互垂直的方式连接。

10.根据权利要求7所述的装配式混合框架建筑体系，其特征在于，所述装配式混合框架建筑体系还包括用于连接上下层相邻两个所述预制钢筋混凝土的挤压套筒，所述钢筋的两端延伸至所述混凝土柱本体外，所述挤压套筒被构造成用于连接相邻且延伸至所述预制钢筋混凝土外的所述钢筋。