CN107882175A - 干式刚性连接预制装配整体式框架结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑工程装配技术领域，公开了一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，包括混凝土预制柱和混凝土预制梁，上下两段混凝土预制柱通过对穿出的柱连接型钢进行坡口焊而连接，形成干式刚性连接的纵向连接节点；混凝土预制柱侧边钢牛腿和混凝土预制梁两端穿出的梁连接型钢通过高强螺栓相连，形成干式刚性连接的横向连接节点；纵向连接节点与横向连接节点在垂直方向错开，混凝土预制柱跨楼层预制，多层混凝土预制梁和多根混凝土预制柱相互连接形成预制装配整体式框架结构。本发明用干式刚性连接技术代替后浇混凝土连接技术的装配式框架，解决后浇混凝土连接存在的不稳定和钢筋碰撞避让困难等问题。

Description

干式刚性连接预制装配整体式框架结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程装配技术领域，特别是干式刚性连接预制装配整体式框架结构及其施工方法。

背景技术

装配式建筑能够实现“四节一环保”的绿色发展要求，具备质量优、效率高、保护环境、有利于社会可持续发展的优点。预制装配整体式混凝土框架结构是装配式建筑在国内外应用最广泛、最成功并且经过了强地震考验的结构体系，装配整体式框架的要满足抗震设防烈度为8度及以下抗震设防要求，刚性连接的装配式框架结构尤为关键。

当前主流的装配整体式框架采用是一维构件预制连接方式，框架梁、柱、楼板分别在工厂预制，框架柱预制高度为一层层高。之后在现场拼接，上下层预制柱的钢筋采用套筒灌浆连接，预制梁两端出筋在梁柱节点核心区后浇混凝土连接。

该装配式框架结构的技术的缺陷在于：

(1)首层柱规范规定宜现浇；

(2)连接处为节点核心区，为框架柱弯矩、剪力最大的区域，该区域断开，结构的延性可能会受到影响；

(3)连接处柱钢筋采用套筒灌浆，对于预制生产精度要求很高，并且生产误差太大，会导致产品作废；

(4)套筒灌浆之后无相应的检测手段，如果灌浆不够饱满，结构存在安全隐患；

(5)连接处框架梁出筋会造成节点处钢筋避让困难，生产难度高，现场后浇区钢筋绑扎困难，并且梁底筋避让会造成底筋计算高度h₀减小。

发明内容

为了解决上述装配式框架结构现有技术的不足，本发明公开了干式刚性连接预制装配整体式框架结构及其施工方法，目的是用干式刚性连接技术代替后浇混凝土连接技术的装配式框架，解决后浇混凝土连接存在的不稳定和钢筋碰撞避让困难等问题。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明公开了一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，包括混凝土预制柱和混凝土预制梁，

所述的混凝土预制柱采用分段预制，混凝土预制柱的连接处内预埋柱连接型钢，所述柱连接型钢一端从混凝土预制柱的连接处穿出，上下两段混凝土预制柱通过对穿出的柱连接型钢进行坡口焊而连接，形成干式刚性连接的纵向连接节点；

所述的混凝土预制柱侧边设有若干个钢牛腿；

所述的混凝土预制梁的两端预埋梁连接型钢，所述梁连接型钢一端从混凝土预制梁的端面穿出，所述钢牛腿和穿出的梁连接型钢通过高强螺栓相连，形成干式刚性连接的横向连接节点；

所述混凝土预制梁的两端均通过横向连接节点与混凝土预制柱相连形成楼层，所述纵向连接节点与所述横向连接节点在垂直方向错开，所述混凝土预制柱跨楼层预制，多层混凝土预制梁和多根混凝土预制柱相互连接形成预制装配整体式框架结构。

进一步地，所述的钢牛腿由预埋于混凝土预制柱内的型钢伸出而形成。

进一步地，所述混凝土预制柱的单个横向连接节点处设置的钢牛腿的数目为2～4个。

进一步地，所述的柱连接型钢埋于混凝土预制柱内的部分与混凝土预制柱内的钢筋笼通过焊接相连。

进一步地，所述的梁连接型钢埋于混凝土预制梁内的部分与混凝土预制梁内的钢筋笼通过焊接相连。

进一步地，所述钢牛腿翼缘、腹板分别和穿出的梁连接型钢翼缘、腹板通过高强螺栓连接。

本发明还公开了一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋柱连接型钢，柱连接型钢一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的柱连接型钢与钢筋笼焊接相连；

步骤二，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋型钢，伸出混凝土预制柱钢筋笼的部分形成钢牛腿，将预埋于钢筋笼内部的型钢与钢筋笼焊接相连后，浇筑混凝土形成混凝土预制柱，并检验合格；

步骤三，在工厂内将混凝土预制梁钢筋笼两端预埋梁连接型钢，梁连接型钢一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的梁连接型钢与钢筋笼焊接相连，浇筑混凝土形成混凝土预制梁，并检验合格；

步骤四，将需要连接的混凝土预制柱吊装对位后，用辅助连接钢板进行临时固定，再对混凝土预制柱的柱连接型钢进行坡口焊接；

步骤五，混凝土预制柱伸出的钢牛腿与混凝土预制梁伸出的型钢通过高强螺栓进行连接；

步骤六，重复步骤四和步骤五，逐层安装混凝土预制柱和混凝土预制梁。

本发明具有以下有益效果：

(1)混凝土预制柱可以跨层预制，做到首层也采用混凝土预制柱以达到等同现浇的结构性能；

(2)混凝土预制柱和混凝土预制梁的横向连接节点处，混凝土预制柱不再断开，竖向构件结构性能不受到影响，混凝土预制梁的塑性铰区域为钢材连接，延性增强；

(3)本发明的框架结构节点均为干式连接，生产、安装效率显著提高；

(4)连接节点处为钢材连接，钢材为可焊接材料，生产误差有较好的纠正方法；

(5)本发明实用、经济、高效，符合发展装配式建筑的需求。

附图说明

图1为本发明的一榀框架结构示意图。

图2为本发明的干式刚性连接的纵向连接节点示意图。

图3为本发明的干式刚性连接的横向连接节点主视图。

图4为本发明的干式刚性连接的横向连接节点俯视图。

附图标记说明:

1：混凝土预制柱，101：柱连接型钢，102：坡口焊，103：钢牛腿，104：型钢，2：混凝土预制梁，201：梁连接型钢，202：高强螺栓，3：纵向连接节点，4：横向连接节点。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，包括混凝土预制柱1和混凝土预制梁2。

如图2所示，混凝土预制柱1采用分段预制，混凝土预制柱1的连接处内预埋柱连接型钢101，柱连接型钢101一端从混凝土预制柱1的连接处穿出，上下两段混凝土预制柱1通过对穿出的柱连接型钢101进行坡口焊102而连接，形成干式刚性连接的纵向连接节点3。混凝土预制柱1可以跨层预制，做到首层也采用混凝土预制柱以达到等同现浇的结构性能。

如图3所示，混凝土预制柱1侧边设有若干个钢牛腿103。钢牛腿103由预埋于混凝土预制柱1内的型钢104伸出而形成。

如图3和图4所示，混凝土预制梁2的两端预埋梁连接型钢201，梁连接型钢201一端从混凝土预制梁2的端面穿出，钢牛腿103和穿出的梁连接型钢201 通过高强螺栓202相连，形成干式刚性连接的横向连接节点4。

如图1～图4所示，混凝土预制梁2的两端均通过横向连接节点4与混凝土预制柱1相连形成楼层，纵向连接节点3与横向连接节点4在垂直方向错开，混凝土预制柱1跨楼层预制，多层混凝土预制梁2和多根混凝土预制柱1相互连接形成预制装配整体式框架结构。混凝土预制柱1和混凝土预制梁2的横向连接节点3处，混凝土预制柱1不再断开，竖向构件结构性能不受到影响，混凝土预制梁2的塑性铰区域为钢材连接，延性增强。

混凝土预制柱1的单个横向连接节点4处设置的钢牛腿103的数目为2～4 个。例如处于框架结构内部的单个横向连接节点4处，单个横向连接节点4的四个面(除了上下两个面，上下两个面为混凝土预制柱的柱体)均需要与混凝土预制梁1相连接，此时单个横向连接节点4处设置的钢牛腿103的数目为4 个；处于框架结构侧面，且非框架结构面与面连接处的单个横向连接节点4处，单个横向连接节点4有三个面需要与混凝土预制梁1相连接，此时单个横向连接节点4处设置的钢牛腿103的数目为3个；处于框架结构面与面连接处的单个横向连接节点4处，单个横向连接节点4有两个面需要与混凝土预制梁1相连接，此时单个横向连接节点4处设置的钢牛腿103的数目为2个。

柱连接型钢101埋于混凝土预制柱1内的部分与混凝土预制柱1内的钢筋笼通过焊接相连，连接安全可靠。

梁连接型钢201埋于混凝土预制梁2内的部分与混凝土预制梁2内的钢筋笼通过焊接相连，连接安全可靠。

钢牛腿103翼缘、腹板分别和穿出的梁连接型钢201翼缘、腹板通过高强螺栓202连接，进一步加强了钢牛腿103和梁连接型钢201的连接强度。

本发明所涉及的各类型钢厚度、长度、伸出部分长度以及高强螺栓数目等均根据实际应用场景计算确定。

本发明还公开了一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋柱连接型钢101，柱连接型钢101一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的柱连接型钢101与钢筋笼焊接相连；

步骤二，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋型钢104，伸出混凝土预制柱钢筋笼的部分形成钢牛腿103，将预埋于钢筋笼内部的型钢104与钢筋笼焊接相连后，浇筑混凝土形成混凝土预制柱1，并检验合格；

步骤三，在工厂内将混凝土预制梁钢筋笼两端预埋梁连接型钢201，梁连接型钢201一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的梁连接型钢201与钢筋笼焊接相连，浇筑混凝土形成混凝土预制梁2，并检验合格；

步骤四，将需要连接的混凝土预制柱1吊装对位后，用辅助连接钢板进行临时固定，再对混凝土预制柱的柱连接型钢101进行坡口焊接；

步骤五，混凝土预制柱1伸出的钢牛腿103与混凝土预制梁2伸出的梁连接型钢201通过高强螺栓202进行连接；

步骤六，重复步骤四和步骤五，逐层安装混凝土预制柱1和混凝土预制梁2。

实施例一

如图1所示为本发明的具体实施例一的一榀框架结构示意图。混凝土预制柱1首层不断开，在二层以上各层层高1.3m处设置纵向连接节点3。纵向连接节点3通过对上下相邻的两根混凝土预制柱1伸出的柱连接型钢101进行坡口焊接而形成。混凝土预制柱1跨层预制，如果现场条件允许，也可以通高预制。

混凝土预制柱1的侧边设有若干个钢牛腿103，在框架结构的侧面、顶点、内部等各部位设置的钢牛腿的数目不一样，根据连接节点的实际需要，钢牛腿 103的数目可为2～4个，如图4所示的横向连接节点4处设置的钢牛腿103数目为4个。

混凝土预制梁2的两端均预埋梁连接型钢201，与混凝土预制柱的钢牛腿 103通过高强螺栓202进行连接。

纵向连接节点3避开楼层的横向连接节点4处，避开框架结构弯矩、剪力最大的区域，整体框架结构的延性增强。

本实施例一的连接节点采用的均为干式连接，生产和安装效率显著提高。且连接处为钢材连接，钢材为可焊接材料，生产误差易于纠正。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于，包括混凝土预制柱和混凝土预制梁，

所述的混凝土预制柱采用分段预制，混凝土预制柱的连接处内预埋柱连接型钢，所述柱连接型钢一端从混凝土预制柱的连接处穿出，上下两段混凝土预制柱通过对穿出的柱连接型钢进行坡口焊而连接，形成干式刚性连接的纵向连接节点；

所述的混凝土预制柱侧边设有若干个钢牛腿；

所述的混凝土预制梁的两端预埋梁连接型钢，所述梁连接型钢一端从混凝土预制梁的端面穿出，所述钢牛腿和穿出的梁连接型钢通过高强螺栓相连，形成干式刚性连接的横向连接节点；

所述混凝土预制梁的两端均通过横向连接节点与混凝土预制柱相连形成楼层，所述纵向连接节点与所述横向连接节点在垂直方向错开，所述混凝土预制柱跨楼层预制，多层混凝土预制梁和多根混凝土预制柱相互连接形成预制装配整体式框架结构。

2.如权利要求1所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于：所述的钢牛腿由预埋于混凝土预制柱内的型钢伸出而形成。

3.如权利要求2所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于：所述混凝土预制柱的单个横向连接节点处设置的钢牛腿的数目为2~4个。

4.如权利要求1所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于：所述的柱连接型钢埋于混凝土预制柱内的部分与混凝土预制柱内的钢筋笼通过焊接相连。

5.如权利要求1所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于：所述的梁连接型钢埋于混凝土预制梁内的部分与混凝土预制梁内的钢筋笼通过焊接相连。

6.如权利要求1所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构，其特征在于：所述钢牛腿翼缘、腹板分别和穿出的梁连接型钢翼缘、腹板通过高强螺栓连接。

7.如权利要求1~6任一所述的一种干式刚性连接预制装配整体式框架结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋柱连接型钢，柱连接型钢一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的柱连接型钢与钢筋笼焊接相连；

步骤二，在工厂内将混凝土预制柱钢筋笼内预埋型钢，伸出混凝土预制柱钢筋笼的部分形成钢牛腿，将预埋于钢筋笼内部的型钢与钢筋笼焊接相连后，浇筑混凝土形成混凝土预制柱，并检验合格；

步骤三，在工厂内将混凝土预制梁钢筋笼两端预埋梁连接型钢，梁连接型钢一端从钢筋笼穿出，将预埋于钢筋笼内部的梁连接型钢与钢筋笼焊接相连，浇筑混凝土形成混凝土预制梁，并检验合格；

步骤四，将需要连接的混凝土预制柱吊装对位后，用辅助连接钢板进行临时固定，再对混凝土预制柱的柱连接型钢进行坡口焊接；

步骤五，混凝土预制柱伸出的钢牛腿与混凝土预制梁伸出的型钢通过高强螺栓进行连接；

步骤六，重复步骤四和步骤五，逐层安装混凝土预制柱和混凝土预制梁。