CN108005304B - 一种装配式预应力混凝土框架体系及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装配式预应力混凝土框架体系及其施工方法,该体系包括基础、钢筋混凝土的预制柱、钢筋混凝土的叠合梁、楼板和外挂预制墙板,叠合梁包括梁预制部分和梁叠合层,梁预制部分上开有梁预应力孔道,梁预应力孔道设置在预制梁的下部,预制柱上开有柱预应力孔道,柱预应力孔道与梁预应力孔道对齐,两种孔道内穿有钢筋束,钢筋束由部分无粘结预应力筋组成,包括无粘结段和跨中粘结段,预制柱与梁叠合层之间锚入梁叠合层的组合钢筋锚固连接,组合钢筋包括耗能钢筋和抗剪钢筋,耗能钢筋设有无粘结段。本发明的装配式预应力混凝土框架体系还可以结合侧向支撑、剪力墙等抗侧力构件使用,适用于多高层公共建筑,如学校、办公楼、公寓、医院等。

Description

一种装配式预应力混凝土框架体系及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种建筑结构体系,特别是一种装配式的预应力混凝土框架体系及其施工方法。
背景技术
目前,国内的装配式混凝土框架结构体系主要采用梁柱节点区域现浇的装配整体式结构体系。梁柱节点干式连接的仅限于预制柱上设置支撑预制梁的牛腿,两者通常通过钢板预埋件焊接,主要应用于工业厂房结构中。美国和日本有应用于民用建筑中,不带牛腿的预制预应力框架干式连接节点。但已有体系主要存在以下问题,导致应用范围很小:
一、在梁柱连接节点区域在梁的上下部均设置耗能钢筋,导致节点施工复杂,尤其是梁下部的耗能钢筋,安装不方便。
二、在梁柱连接节点区域在梁的上下部均不设置耗能钢筋,仅通过单根或两根后张预应力钢筋连接,结构的耗能性能差,抗震性能不理想。
三、已有的柱贯通无牛腿的后张无粘结预应力装配混凝土框架干式体系抗连续倒塌能力不强,当预应力筋失效破坏后整榀框架随即失效破坏。
四、已有的柱贯通无牛腿的后张无粘结预应力装配混凝土框架干式体系,与基础相连的柱脚在地震中容易最先破坏,且修复成本高。这种体系与柱脚位置设置可替换耗能器的联合应用及研发尚未见到。
五、作为一种装配式混凝土框架结构体系,综合考虑建筑室内美观效果(不露牛腿)、梁、柱、板、节点快速施工连接,水暖电等设备管线预埋,减少施工支撑和脚手架等非实体物资消耗等全方位系统优化并且兼顾结构的抗震性能和可修复性的体系还很少见。最直接的证明就是干式连接的装配式混凝土框架结构体系在全世界的应用案例非常少,需要进行系统改进创新。
六、不带现浇叠合层的梁柱连接节点,虽然现场湿作业更少,但结构楼板整体性差、且楼层间的防水性能难以保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式预应力混凝土框架体系及其施工方法,要解决预制装配混凝土节点连接构造较复杂、预制装配式混凝土框架和框架剪力墙结构的施工建造效率较低、抗震性能降低震后结构修复成本较高的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种装配式预应力混凝土框架体系,包括基础、钢筋混凝土的预制柱、钢筋混凝土的叠合梁、楼板和外挂预制墙板,
所述叠合梁包括底部的梁预制部分和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层,所述叠合梁在预制柱的周围双向设置,横向的梁预制部分上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱垂直的上下双排的梁预应力孔道,所述梁预应力孔道沿梁预制部分的高度方向设置在预制梁的上部和下部,纵向的梁预制部分上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱垂直的单根梁预应力孔道,该梁预应力孔道沿梁预制部分的高度方向也设置在预制梁的中部、位于双排预应力孔道之间,
所述预制柱上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道对应的柱预应力孔道,所述柱预应力孔道与梁预应力孔道的尺寸相同并对齐设置,同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束,
所述柱预应力孔道沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的三道,所述钢筋束对应柱预应力孔道也设置三道,
所述梁预制部分与预制柱之间通过在钢筋束上施加的预应力拉接,所述梁预制部分的板端与预制柱之间的梁柱接缝通过聚合物砂浆填缝粘接,
所述钢筋束由部分无粘结预应力筋组成,包括无粘结段和跨中粘结段,所述跨中粘结段的长度以能保证钢筋在梁预制部分内充分锚固为准,
所述预制柱与梁叠合层之间通过贯穿预制柱并锚入梁叠合层的组合钢筋锚固连接,所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋和下层的抗剪钢筋,耗能钢筋设有无粘结段。
所述抗剪钢筋与位于同个叠合梁内的钢筋束平行设置,抗剪钢筋包括预埋并贯通柱体的抗剪锚固柱段,还包括与抗剪锚固柱段固定连接、锚入梁叠合层内的抗剪锚固梁段。
所述抗剪锚固柱段和抗剪锚固梁段通过柱内螺纹连接接头机械连接,所述抗剪锚固梁段的长度不大于耗能钢筋锚入梁叠合层的长度。
所述耗能钢筋沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,所述耗能钢筋与位于同个叠合梁内的钢筋束平行设置。
所述耗能钢筋为柱内无粘结钢筋,所述预制柱上开有沿柱体水平贯通、与柱预应力孔道平行的柱耗能孔道,所述柱耗能孔道内通长穿有柱内无粘结钢筋,所述柱内无粘结钢筋包括柱内无粘结段,还包括柱内无粘结钢筋的端部延长锚入梁叠合层内形成的梁内锚入段,所述柱耗能孔道沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,所述柱内无粘结钢筋对应柱耗能孔道也设置为两道。
所述耗能钢筋为柱外无粘结钢筋,包括柱内锚固段、柱外无粘结段和柱外有粘结段,
所述柱外无粘结段和柱外有粘结段为连续位于梁叠合层内的钢筋,其中柱外无粘结段与梁叠合层无粘结,柱外有粘结段与梁叠合层有粘结,
所述柱内锚固段和柱外无粘结段通过柱内螺纹连接接头机械连接。
所述楼板为预制叠合板,包括底部的楼板预制板和顶部的现浇混凝土的楼板叠合层,所述楼板预制板搭设在梁预制部分的上侧,所述楼板叠合层和梁叠合层一体浇筑而成,所述楼板预制板为空心楼板,空心楼板的孔洞内设有附加钢筋,该附加钢筋的两端分别穿入相邻两块空心楼板的对接区,所述楼板叠合层内布满有构造网片。
所述预制柱分层预制,梁柱节点连接区避开柱间连接区,上下两层预制柱的柱体钢筋通过钢筋套筒灌浆连接,上下两层预制柱之间预留有柱间接缝并通过高强灌浆料粘结;
底层的预制柱的底部等截面扩大形成围合在预制柱周围、固定在基础顶部的柱脚耗能体,所述柱脚耗能体与底层预制柱一起预制或随基础施工而成,所述柱脚耗能体上竖向开有环形均布于预制柱外侧的基础预留孔道,基础预留孔道内穿有可替换的柱脚钢筋,所述柱脚钢筋在柱脚耗能体内无粘结,所述柱脚钢筋与基础钢筋固定连接,所述柱脚钢筋的顶部锚固在柱脚耗能体的顶部。
所述外挂预制墙板与预制柱和/或叠合梁连接,
所述外挂预制墙板与叠合梁采用湿式连接或干式连接,所述外挂预制墙板与预制柱采用干式连接。
一种装配式预应力混凝土框架体系的施工方法,施工步骤如下:
步骤一,在工厂中生产预制构件:生产预制柱、梁预制部分和外挂预制墙板,其中预制柱内预设有抗剪锚固柱段和柱内螺纹连接接头;
步骤二,施工基础,然后施工底层的预制柱,并在底层的预制柱上施工柱脚耗能体和柱脚耗能器;
步骤三,安装临时支撑牛腿:在底层的预制柱上、待安装的梁预制部分的底部位置安装临时支撑牛腿;
步骤四,安装上层的预制柱,预制柱之间通过钢筋套筒灌浆连接,然后在柱间水平接缝内灌入高强灌浆料;
步骤五,安装梁预制部分:在临时支撑牛腿上安装梁预制部分,使梁预应力孔道对齐柱预应力孔道;
步骤六,在跨中粘结段的位置去除外包层露出钢筋束的钢筋,然后将钢筋束对准柱预应力孔道与梁预应力孔道并连续穿入至预定位置;
步骤七,在梁柱接缝处灌入粘结砂浆填缝灌实粘结,待聚合物砂浆达到要求强度后,张拉钢筋束;
步骤八,将抗剪钢筋的抗剪锚固梁段与抗剪锚固柱段机械连接;
步骤九,在梁预制部分上根据耗能钢筋的无粘结形式施工耗能钢筋;
步骤十,在梁预制部分上按序搭设楼板预制板,然后在楼板预制板的对接区空心处穿入附加钢筋,在楼板预制板的上侧施工构造网片,附加钢筋的直径和间距由设计确定;
步骤十一,在梁预制部分和楼板预制板上一体浇筑梁叠合层和楼板叠合层;
步骤十二,重复步骤四至步骤十一直至所有梁柱施工完成;
步骤十三,安装外挂预制墙板,体系施工完成。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
本发明提出的装配式预应力混凝土框架体系在预制梁与预制柱内留有双排预应力筋管道,同时通过在管道内穿过的后张预应力钢筋的预紧力将彼此连接成整体。该预应力管道相比现有技术设置在预制梁的下部,可以更好的发挥预应力筋的作用。
其中每根预应力筋为部分无粘结的后张预应力筋,将粘结位置设置在跨中,即保证结构在地震中有加大的变形能力也保证了结构的抗连续倒塌能力,当预应力筋破坏后,预应力筋跨中粘结段能将破坏限制在梁内,使得整榀框架不至于全部破坏,进而提高整个结构的抗连续倒塌能力。
本发明提出的装配式预应力混凝土框架体系现场浇筑的叠合层内除楼板构造钢筋网外还设置与预制梁柱连接的耗能抗剪组合钢筋。耗能钢筋与抗剪钢筋均设置在梁叠合层内,上层耗能钢筋发挥锚固力的作用与梁预制部分内的预应力筋结合,提高构件间的抗震能力。下层抗剪钢筋进一步提高构件间的抗震能力,同时采用部分预制在柱内,部分锚入梁叠合层的方式,施工方便。下层的抗剪锚固梁段的长度小于上层的耗能钢筋锚入梁叠合层的长度形成耗能阶梯。
本发明提出的装配式预应力混凝土框架体系的底层柱通过柱脚耗能体与基础相连,柱脚耗能体与内设有无粘结段的柱脚钢筋作为可替换的耗能连接器,该耗能连接器造价低、震后可替换性更强,同时柱脚耗能体可以与预制柱一起预制也可以与基础一起施工,施工简单方便。
本发明提出的装配式预应力混凝土框架体系是一种可高效施工且抗震性能良好,震后易修复的装配式预应力混凝土框架体系。本发明通过梁、板、柱、墙板等预制构件选型、连接构造及节点的优化改进,提高装配式预应力混凝土框架体系的施工建造速度和绿色施工水平;本发明通过部分无粘结预应力筋的使用在不影响整体结构抗震性能的前提下提高整个结构的抗连续倒塌能力。本发明通过在装配式预应力混凝土框架中合理位置设置耗能钢筋和耗能器来达到不增加施工建造难度和工序的条件下,提高整个结构体系抗震性能和可修复性的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1 是本发明装配式预应力混凝土框架体系地上部分构件的布置示意图。
图2 是本发明装配式预应力混凝土框架体系的结构示意图。
图3 是本发明涉及实例的中柱节点平面示意图。
图4是图3中的A-A剖面的结构示意图,涉及耗能钢筋柱内无粘结实施例。
图5是图3中B-B剖面结构示意图。
图6是图3中C-C剖面结构示意图。
图7是本发明涉及实例的边柱节点平面示意图。
图8是图7中的D-D剖面的结构示意图,涉及耗能钢筋柱内无粘结实施例。
图9是本发明涉及实例的单跨结构平面示意图。
图10是图9中本发明实施例三的E-E剖面的结构示意图,涉及耗能钢筋柱内无粘结实施例。
附图标记:1-预制柱、1a-柱预应力孔道、1b-柱耗能孔道、2-叠合梁、2a-梁预应力孔道、2-叠合梁、2.1-梁预制部分、2.2-梁叠合层、3-楼板、3.1-楼板预制板、3.2-楼板叠合层、3.3-构造网片、3.4-附加钢筋、4-外挂预制墙板、5-基础、6-钢筋束、6.1-无粘结段、6.2-跨中粘结段、6a-预应力筋锚头、7-耗能钢筋、7.1-柱内无粘结段、7.2-梁内锚入段、7a-钢筋柱外锚板、8-抗剪钢筋、8.1-抗剪锚固柱段、8.2-抗剪锚固梁段、9-柱内螺纹连接接头、10-柱脚耗能器、11-基础预留孔道、12-临时支撑牛腿、13-聚合物砂浆、14-柱脚耗能体、15-钢筋套筒、16-高强灌浆料。
具体实施方式
本发明提出的装配式预应力混凝土框架体系参见图1所示,包括基础5、预制柱1、叠合梁2、楼板3和外挂预制墙板4。参见图2所示,其中,预制柱1为单层或多层楼高预制的一节无牛腿预制钢筋混凝土柱,叠合梁2包括底部的梁预制部分2.1和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层2.2,梁预制部分2.1为柱间整根预制的钢筋混凝土梁,所述楼板3为预制叠合板,包括底部的楼板预制板3.1和顶部的现浇混凝土的楼板叠合层3.2。楼板预制板3.1预制预应力空心楼板,可以是预制圆孔板、预制异形孔板或SPD板。空心楼板的孔洞内设有附加钢筋3.4,楼板预制板3.1搭设在梁预制部分2.1的上侧,楼板叠合层3.2内布满有构造网片3.3。楼板叠合层3.2和梁叠合层2.2一体浇筑而成,混凝土的厚度为40-150mm。该部分混凝土将楼板预制板3.1和梁预制部分2.1连成整体,形成刚性整体楼盖或屋盖。本发明提出的体系中一般不再设置次梁,大跨预制预应力空心板直接置于主梁之上。外挂预制墙板4采用预制轻骨料微孔混凝土外挂板。
参见图2所示,所述叠合梁在预制柱的周围双向设置,横向的梁预制部分2.1上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱1垂直的上下双排梁预应力孔道2a,所述梁预应力孔道2a沿梁预制部分2.1的高度方向设置在预制梁的上部和下部,纵向的梁预制部分2.1上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱1垂直的单根梁预应力孔道,该梁预应力孔道沿梁预制部分2.1的高度方向也设置在预制梁的中部、位于双排预应力孔道2a之间
所述预制柱1上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道2a对应的柱预应力孔道1a,所述柱预应力孔道1a与梁预应力孔道2a的尺寸相同并对齐设置,同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束6。
所述柱预应力孔道1a沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的三道,所述钢筋束6对应柱预应力孔道1a也设置三道。
所述梁预制部分2.1与预制柱1之间通过在钢筋束6上施加的预应力拉接,所述梁预制部分2.1的板端与预制柱1之间的梁柱接缝的宽度为10mm-30mm,通过聚合物砂浆填缝粘接。
所述钢筋束6由部分无粘结预应力筋组成,包括无粘结段6.1和跨中粘结段6.2,所述跨中粘结段6.2的长度以能保证钢筋在梁预制部分2.1内充分锚固为准。
所述预制柱1与梁叠合层2.2之间通过贯穿预制柱1并锚入梁叠合层2.2的组合钢筋锚固连接,所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋7和下层的抗剪钢筋8,耗能钢筋7设有无粘结段。
所述耗能钢筋7与位于同个叠合梁内的钢筋束6平行设置。所述耗能钢筋7沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道。耗能钢筋根据无粘结部位的不同分为在柱体内无粘结和柱体外无粘结的两种形式。
所述抗剪钢筋8与位于同个叠合梁内的钢筋束6平行设置,抗剪钢筋8包括预埋并贯通柱体的抗剪锚固柱段8.1,还包括与抗剪锚固柱段8.1固定连接、锚入顶部梁叠合层2.2内的抗剪锚固梁段8.2。所述抗剪锚固柱段8.1和抗剪锚固梁段8.2通过柱内螺纹连接接头9机械连接,所述抗剪锚固梁段8.2的长度不大于耗能钢筋7锚入梁叠合层2.2的长度。
所述预制柱1分层预制,梁柱节点连接区避开柱间连接区,上下两层预制柱1的柱体钢筋通过钢筋套筒15灌浆连接,上下两层预制柱1之间预留有柱间接缝并通过高强灌浆料16粘结。
所述底层预制柱的底部设有围合在预制柱周围、固定在基础顶部的柱脚耗能体14,柱脚耗能器固定在柱脚耗能体内,所述柱脚耗能器10可以是柱脚钢筋、小型屈曲约束支撑、金属耗能器或粘滞阻尼器。
底层的预制柱的底部等截面扩大形成围合在预制柱周围、固定在基础顶部的柱脚耗能体14,所述柱脚耗能体14与底层预制柱一起预制或随基础施工而成,所述柱脚耗能体14上竖向开有环形均布于预制柱外侧的基础预留孔道11,基础预留孔道11内穿有可替换的柱脚钢筋,所述柱脚钢筋在柱脚耗能体14内无粘结,所述柱脚钢筋与基础钢筋固定连接,所述柱脚钢筋的顶部锚固在柱脚耗能体14的顶部。
参见图1-2所示,所述外挂预制墙板4与预制柱1和/或叠合梁2连接,所述外挂预制墙板4与叠合梁2采用湿式连接或干式连接,所述外挂预制墙板4与预制柱1采用干式连接。湿式连接方式即挂板伸出钢筋在板面现浇混凝土叠合层内锚固,并设置滑动支撑和高度调节支撑,挂板与主体结构同时施工;干式连接方式即挂板通过竖向支撑埋件安装在钢牛腿上,并设置转动支撑与主体结构连接,挂板在主体结构施工完毕后安装。
参见图3-6所示,若预制柱1为中柱时,涉及节点为一个中柱和四根梁连接的中柱梁柱连接节点,四根梁分别连接主体的四个侧面。所述钢筋束6贯穿所述耗能钢筋7的两个端部延长分别锚入两侧的梁叠合层2.2内。本实施例中所述耗能钢筋7为柱内无粘结钢筋,所述预制柱1上开有沿柱体水平贯通、与柱预应力孔道1a平行的柱耗能孔道1b,所述柱耗能孔道1b内通长穿有柱内无粘结钢筋,所述柱内无粘结钢筋包括柱内无粘结段7.1,还包括柱内无粘结钢筋的端部延长锚入梁叠合层2.2内形成的梁内锚入段7.2,所述柱耗能孔道1b沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,所述柱内无粘结钢筋对应柱耗能孔道1b也设置为两道。,所述柱耗能孔道1b沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,所述柱内无粘结钢筋对应柱耗能孔道1b也设置为两道。
参见图5-6所示,所述楼板3为预制叠合板,包括底部的楼板预制板3.1和顶部的现浇混凝土的楼板叠合层3.2,所述楼板预制板3.1搭设在梁预制部分2.1的上侧,所述楼板叠合层3.2和梁叠合层2.2一体浇筑而成,所述楼板预制板3.1为空心楼板,空心楼板的孔洞内设有附加钢筋3.4,该附加钢筋的两端分别穿入相邻两块空心楼板的对接区,所述楼板叠合层3.2内布满有构造网片3.3。
所述楼板预制板沿其长度方向的板端搭接在与该板端垂直的相邻两个梁预制部分上,搭接长度不小于60mm,楼板预制板沿其宽度方向的板端侧面平齐于与该板端平行的梁预制部分的侧面。
参见图7-8所示,若预制柱1为边柱时,涉及节点为一个边柱和三根梁连接的中柱梁柱连接节点,三根梁分别连接主体的三个侧面。边柱的外侧设置有预应力筋锚头6a,所述预应力筋锚头6a紧靠边柱的外侧表面,所述预应力筋锚头6a与后张无粘结预应力钢筋束6伸出柱外的部分锚固连接。所述耗能钢筋7为柱内无粘结钢筋,其外端部通过钢筋柱外锚板7a锚固在柱外侧。
参见图9-10所示,若梁柱连接节点涉及的预制柱1即包括中柱又包括边柱时为单跨节点结构,涉及节点为一个边柱、一个中柱和六根梁连接的梁柱连接节点,其中一根梁直接连接中柱与边柱,跨中粘结段6.2位于此梁的中部。
当所述耗能钢筋7为柱外无粘结钢筋时,包括柱内锚固段、柱外无粘结段和柱外有粘结段。所述柱外无粘结段和柱外有粘结段为连续位于梁叠合层内的钢筋,其中柱外无粘结段与梁叠合层无粘结,柱外有粘结段与梁叠合层有粘结。所述柱内锚固段和柱外无粘结段通过柱内螺纹连接接头机械连接。当边柱也采用此种柱外无粘结钢筋时,柱内锚固段的端部在柱内弯折锚固。
这种装配式预应力混凝土框架体系的施工方法,施工步骤如下:
步骤一,在工厂中生产预制构件:生产预制柱1、梁预制部分2.1和外挂预制墙板4,其中预制柱1内预设有抗剪锚固柱段8.1和柱内螺纹连接接头9。
步骤二,施工基础5,然后施工底层的预制柱,使基础预留孔道11对齐基础钢筋的连接位置,基础预留孔道11内穿过柱脚钢筋,将柱脚钢筋与基础钢筋连接后锚固在柱脚耗能体的顶部。
步骤三,安装临时支撑牛腿:在底层的预制柱1上、待安装的梁预制部分2.1的底部位置安装临时支撑牛腿12。
步骤四,安装上层的预制柱1,预制柱之间通过钢筋套筒灌浆连接,然后在柱间水平接缝内灌入高强灌浆料。
步骤五,安装梁预制部分:在临时支撑牛腿12上安装梁预制部分2.1,使梁预应力孔道2a对齐柱预应力孔道1a。
步骤六,在跨中粘结段6.2的位置去除外包层露出钢筋束的钢筋,然后将钢筋束6对准柱预应力孔道1a与梁预应力孔道2a并连续穿入至预定位置。
步骤七,在梁柱接缝处灌入粘结砂浆13填缝灌实粘结,待聚合物砂浆13达到要求强度后,张拉钢筋束。
步骤八,将抗剪钢筋8的抗剪锚固梁段8.2与抗剪锚固柱段8.1机械连接。
步骤九,在梁预制部分2.1上根据耗能钢筋7的无粘结形式施工耗能钢筋7。
步骤十,在梁预制部分2.1上按序搭设楼板预制板3.1,然后在楼板预制板3.1的对接区空心处穿入附加钢筋3.4,在楼板预制板3.1的上侧施工构造网片3.3,附加钢筋3.4的直径和间距由设计确定。
步骤十一,在梁预制部分2.1和楼板预制板3.1上一体浇筑梁叠合层2.2和楼板叠合层3.2。
步骤十二,重复步骤四至步骤十一直至所有梁柱施工完成。
步骤十三,安装外挂预制墙板4,体系施工完成。
在其它实施例中,柱脚耗能器也可以是小型屈曲约束支撑,也可以是其他金属耗能器或粘滞阻尼器。施工部分无粘结预应力筋时应先将预应力筋粘结段防腐隔离层和外护套去除,并处理其表面使其恢复与混凝土和灌浆料之间的粘结性能。其它无粘结段施工方法和普通无粘结粘结预应力筋相同。

Claims (5)

1.一种装配式预应力混凝土框架体系,包括基础(5)、钢筋混凝土的预制柱(1)、钢筋混凝土的叠合梁(2)、楼板(3)和外挂预制墙板(4),其特征在于:
所述叠合梁(2)包括底部的梁预制部分(2.1)和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层(2.2),所述叠合梁在预制柱的周围双向设置,横向的梁预制部分(2.1)上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱(1)垂直的上下双排的梁预应力孔道(2a),所述梁预应力孔道(2a)沿梁预制部分(2.1)的高度方向设置在预制梁的上部和下部,纵向的梁预制部分(2.1)上开有沿预制梁水平贯通、与预制柱(1)垂直的单根梁预应力孔道,该梁预应力孔道沿梁预制部分(2.1)的高度方向也设置在预制梁的中部、位于双排预应力孔道之间,
所述预制柱(1)上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道(2a)对应的柱预应力孔道(1a),所述柱预应力孔道(1a)与梁预应力孔道(2a)的尺寸相同并对齐设置,同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束(6),
所述柱预应力孔道(1a)沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的三道,所述钢筋束(6)对应柱预应力孔道(1a)也设置三道,
所述梁预制部分(2.1)与预制柱(1)之间通过在钢筋束(6)上施加的预应力拉接,所述梁预制部分(2.1)的梁端与预制柱(1)之间的梁柱接缝通过聚合物砂浆填缝粘接,
所述钢筋束(6)由部分无粘结预应力筋组成,包括无粘结段(6.1)和跨中粘结段(6.2),所述跨中粘结段(6.2)的长度以能保证钢筋在梁预制部分(2.1)内充分锚固为准,
所述预制柱(1)与梁叠合层(2.2)之间通过贯穿预制柱(1)并锚入梁叠合层(2.2)的组合钢筋锚固连接,所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋(7)和下层的抗剪钢筋(8),耗能钢筋(7)设有无粘结段,
所述耗能钢筋(7)与位于同个叠合梁内的钢筋束(6)平行设置,所述耗能钢筋(7)沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,
所述耗能钢筋(7)为柱内无粘结钢筋,所述预制柱(1)上开有沿柱体水平贯通、与柱预应力孔道(1a)平行的柱耗能孔道(1b),所述柱耗能孔道(1b)内通长穿有柱内无粘结钢筋,所述柱内无粘结钢筋包括柱内无粘结段(7.1),还包括柱内无粘结钢筋(7.1)的端部延长锚入梁叠合层(2.2)内形成的梁内锚入段(7.2),所述柱耗能孔道(1b)沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道,所述柱内无粘结钢筋对应柱耗能孔道(1b)也设置为两道,
所述楼板(3)为预制叠合板,包括底部的楼板预制板(3.1)和顶部的现浇混凝土的楼板叠合层(3.2),所述楼板预制板(3.1)搭设在梁预制部分(2.1)的上侧,所述楼板叠合层(3.2)和梁叠合层(2.2)一体浇筑而成,所述楼板预制板(3.1)为空心楼板,空心楼板的孔洞内设有附加钢筋(3.4),该附加钢筋的两端分别穿入相邻两块空心楼板的对接区,所述楼板叠合层(3.2)内布满有构造网片(3.3),
抗剪钢筋(8)包括预埋并贯通柱体的抗剪锚固柱段(8.1),还包括与抗剪锚固柱段(8.1)固定连接、锚入梁叠合层(2.2)内的抗剪锚固梁段(8.2),
所述抗剪锚固柱段(8.1)和抗剪锚固梁段(8.2)通过柱内螺纹连接接头(9)机械连接,所述抗剪锚固梁段(8.2)的长度不大于耗能钢筋(7)锚入梁叠合层(2.2)的长度,
所述预制柱(1)为单层或多层楼高预制的一节无牛腿预制钢筋混凝土柱,
所述梁预制部分(2.1)为柱间整根预制的钢筋混凝土梁,
所述楼板预制板(3.1)为预制圆孔板或预制异形孔板,
所述楼板叠合层(3.2)和梁叠合层(2.2)一体浇筑的混凝土将楼板预制板(3.1)和梁预制部分(2.1)连成整体,形成刚性整体楼盖或屋盖,
所述外挂预制墙板(4)采用预制轻骨料微孔混凝土外挂板,
底层的预制柱的底部等截面扩大形成围合在预制柱周围、固定在基础顶部的柱脚耗能体(14),所述柱脚耗能体(14)与底层预制柱一起预制或随基础施工而成,所述柱脚耗能体(14)上竖向开有环形均布于预制柱外侧的基础预留孔道(11),基础预留孔道(11)内穿有可替换的柱脚钢筋,所述柱脚钢筋在柱脚耗能体(14)内无粘结,所述柱脚钢筋与基础钢筋固定连接,所述柱脚钢筋的顶部锚固在柱脚耗能体(14)的顶部。
2.根据权利要求1所述的装配式预应力混凝土框架体系,其特征在于:所述抗剪钢筋(8)与位于同个叠合梁内的钢筋束(6)平行设置。
3.根据权利要1所述的装配式预应力混凝土框架体系,其特征在于:所述预制柱(1)分层预制,梁柱节点连接区避开柱间连接区,上下两层预制柱(1)的柱体钢筋通过钢筋套筒(15)灌浆连接,上下两层预制柱(1)之间预留有柱间接缝并通过高强灌浆料(16)粘结。
4.根据权利要求1所述的装配式预应力混凝土框架体系,其特征在于:所述柱脚耗能体(14)内设有柱脚耗能器(10),所述柱脚耗能器(10)为柱脚耗能体内无粘结的柱脚钢筋、小型屈曲约束支撑、金属耗能器或粘滞阻尼器。
5.一种根据权利要求3或4所述的装配式预应力混凝土框架体系的施工方法,其特征在于,施工步骤如下:
步骤一,在工厂中生产预制构件:生产预制柱(1)、梁预制部分(2.1)和外挂预制墙板(4),其中预制柱(1)内预设有抗剪锚固柱段(8.1)和柱内螺纹连接接头(9);
步骤二,施工基础(5),然后施工底层的预制柱,然后施工底层的预制柱,并在底层的预制柱上施工柱脚耗能体(14)和柱脚耗能器(10);
步骤三,安装临时支撑牛腿:在底层的预制柱(1)上、待安装的梁预制部分(2.1)的底部位置安装临时支撑牛腿(12);
步骤四,安装上层的预制柱(1),预制柱之间通过钢筋套筒灌浆连接,然后在柱间水平接缝内灌入高强灌浆料;
步骤五,安装梁预制部分:在临时支撑牛腿(12)上安装梁预制部分(2.1),使梁预应力孔道(2a)对齐柱预应力孔道(1a);
步骤六,在跨中粘结段(6.2)的位置去除外包层露出钢筋束的钢筋,然后将钢筋束(6)对准柱预应力孔道(1a)与梁预应力孔道(2a)并连续穿入至预定位置;
步骤七,在梁柱接缝处灌入粘结砂浆(13)填缝灌实粘结,待聚合物砂浆(13)达到要求强度后,张拉钢筋束(6);
步骤八,将抗剪钢筋(8)的抗剪锚固梁段(8.2)与抗剪锚固柱段(8.1)机械连接;
步骤九,在梁预制部分(2.1)上根据耗能钢筋(7)的无粘结形式施工耗能钢筋(7);
步骤十,在梁预制部分(2.1)上按序搭设楼板预制板(3.1),然后在楼板预制板(3.1)的对接区空心处穿入附加钢筋(3.4),在楼板预制板(3.1)的上侧施工构造网片(3.3),附加钢筋(3.4)的直径和间距由设计确定;
步骤十一,在梁预制部分(2.1)和楼板预制板(3.1)上一体浇筑梁叠合层(2.2)和楼板叠合层(3.2);
步骤十二,重复步骤四至步骤十一直至所有梁柱施工完成;
步骤十三,安装外挂预制墙板(4),体系施工完成。
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