CN108086488B - 装配式框剪结构墙错层式连接结构及拼装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及装配式混凝土建筑领域，具体为一种装配式混凝土框架‑剪力墙结构(简称框剪结构)中剪力墙采用错层式连接的结构及拼装方法。该结构包括：预制下层柱、预制上层柱、预制底半层/顶半层墙、预制中层墙、预制顶层梁和基础梁以及用于上述构件间连接的工字型柱‑墙连接键和槽型梁‑墙连接键，通过浇注混凝土组成。本发明将剪力墙的框架柱在楼板处断开连接，剪力墙在两层楼板中间断开连接；同时，构件间的组装，采用钢板连接，这种连接结构及拼装方法，具有整体性强，延性大的优点，结构的整体性和抗震性都有所提高。
Description
技术领域
本发明涉及装配式混凝土建筑领域，具体为一种装配式混凝土框架-剪力墙结构(简称框剪结构)中剪力墙采用错层式连接的结构及拼装方法。
背景技术
装配式混凝土结构具有提高生产效率、节约能源、提高和保证建筑工程质量等优点，在我国建筑结构发展的重要方向之一。混凝土框剪结构是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的受力形式。在框剪结构中，剪力墙主要承受水平荷载，竖向荷载由框架承担，框剪结构兼有剪力墙水平抗侧力大和框架结构空间布置灵活的优点，在建筑结构中是一种应用较为广泛的结构体系。因此，合理高效的拆分和组装框剪结构，是装配式体系中值得关注的重要问题。
目前，已有的混凝土框剪结构技术，在拆分框架和剪力墙时，都是在楼板所在的位置拆分，拆分后，再拼装，拼装位置处混凝土不连接，仅钢筋连接。因此，在拼接位置处，结构的整体性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式混凝土框剪结构中剪力墙采用错层式连接的结构及拼装方法，在保证各种预制混凝土构件间连接的前提下，大大增加结构的延性和整体性。
本发明的技术方案：
一种装配式框剪结构墙错层式连接结构，该结构包括：预制下层柱、预制上层柱、预制底半层/顶半层墙、预制中层墙、预制顶层梁和基础梁以及用于上述构件间连接的工字型柱-墙连接键和槽型梁-墙连接键，通过浇注混凝土组成，具体结构如下：
基础梁的两端设置预制下层柱，基础梁的顶部通过梁-墙预埋件、抗剪钢板键和槽型梁-墙连接键设置预制底半层墙，预制底半层墙的两侧分别通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键与预制下层柱连接，预制底半层墙的顶部分别通过梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和槽型梁-墙连接键设置预制中层墙，预制下层柱的顶部设置预制上层柱；预制中层墙的下层两端与预制下层柱之间通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键连接，预制中层墙的上层两端与预制上层柱之间通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键连接，预制中层墙的中层两端与预制下层柱之间通过框架梁正弯矩筋、横向钢筋套筒连接，预制中层墙的中层两端与预制上层柱之间通过框架梁负弯矩筋、横向钢筋套筒连接；预制中层墙的顶部通过梁-墙预埋件、抗剪钢板键和槽型梁-墙连接键设置预制顶半层墙，预制顶半层墙的两侧分别通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键与预制上层柱连接，预制顶半层墙的顶部分别通过梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和槽型梁-墙连接键设置预制顶层梁，预制顶层梁的两端分别设置于预制上层柱的顶端。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，柱-墙预埋件由带肋钢板Ⅰ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅰ的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅰ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ；
梁-墙预埋件由带肋钢板Ⅱ、圆孔Ⅰ、方孔和圆孔Ⅱ组成，带肋钢板Ⅱ的一侧上下平行设置肋板，所述肋板开设上下贯通的方孔，所述肋板的一端设置半圆形的圆孔Ⅱ，带肋钢板Ⅱ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，预制下层柱由下层柱纵向受力钢筋、柱箍筋、纵向钢筋套筒、横向钢筋套筒和带肋钢板Ⅰ浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个下层柱纵向受力钢筋通过柱箍筋连接形成框架结构，每个下层柱纵向受力钢筋的底部套装纵向钢筋套筒，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的上部设置横向钢筋套筒；
预制上层柱由上层柱纵向受力钢筋、柱箍筋、横向钢筋套筒和带肋钢板Ⅰ浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个上层柱纵向受力钢筋通过柱箍筋连接形成框架结构，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的下部设置横向钢筋套筒。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，抗剪钢板槽由带肋钢板Ⅲ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅲ的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅲ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ；抗剪钢板键由带肋钢板Ⅳ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅳ的一侧纵向设置肋板，带肋钢板Ⅳ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，预制底半层/顶半层墙内的钢筋包括预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋、剪力墙横向分布筋、剪力墙约束边缘构件箍筋和剪力墙拉筋，两排平行相对的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋和两排平行相对的剪力墙横向分布筋组成框架结构，位于剪力墙横向分布筋端部的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋连接，相对的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋之间通过剪力墙拉筋连接；框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅲ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅲ的两侧；框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅲ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅲ的两侧。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，预制中层墙内的钢筋包括剪力墙横向分布筋、剪力墙约束边缘构件箍筋、剪力墙拉筋、中层剪力墙纵向受力钢筋、框架梁负弯矩筋、框架梁正弯矩筋和框架梁箍筋，两排平行相对的剪力墙横向分布筋和两排平行相对的中层剪力墙纵向受力钢筋分别组成上下两层框架结构，位于剪力墙横向分布筋端部的中层剪力墙纵向受力钢筋之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋连接，相对的中层剪力墙纵向受力钢筋之间通过剪力墙拉筋连接；上下平行设置的框架梁负弯矩筋、框架梁正弯矩筋通过框架梁箍筋连接，形成中层框架结构；上下两层框架结构分别于中层框架结构的顶部和底部，与中层框架结构连接；上下两层框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，上层框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧；下层框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，预制顶层梁内的钢筋包括顶层框架梁负弯矩筋、顶层框架梁正弯矩筋、顶层框架梁箍筋、梁柱节点箍筋和聚氯乙烯管，两排平行相对的顶层框架梁负弯矩筋和两排平行相对的顶层框架梁正弯矩筋组成框架结构，顶层框架梁负弯矩筋、顶层框架梁正弯矩筋之间，通过顶层框架梁箍筋连接，顶层框架梁正弯矩筋的两侧分别设置通过梁柱节点箍筋纵向设置聚氯乙烯管；框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧。
所述的装配式框剪结构墙错层式连接结构，槽型梁-墙连接键的底部设置圆孔Ⅲ，槽型梁-墙连接键的两个侧面相对开槽。
所述连接结构的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，包括如下步骤：
(1)预制下层柱与带梁-墙预埋件和抗剪钢板键的现浇混凝土基础梁的组装过程；
现浇混凝土基础梁的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧，在现浇混凝土基础梁上侧设置梁-墙预埋件和抗剪钢板键，梁端为基础顶部，在基础顶部设置基础顶部伸出钢筋；
吊装时，将预制下层柱吊装于基础顶部，并保证基础顶部伸出钢筋插入到将预制下层柱底部的纵向钢筋套筒内，然后在套筒内灌浆，完成预制下层柱与带梁-墙预埋件和抗剪钢板键的现浇混凝土基础梁的组装；
(2)预制底半层墙的吊装；
将预制底半层墙吊装至基础梁的上方，保证其下侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板槽、左右两侧的柱-墙预埋件分别与基础梁上侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板键，以及预制下层柱连接方向上的柱-墙预埋件紧密接触；先将槽型梁-墙连接键沿着梁-墙预埋件上的方孔插入，再将工字型柱-墙连接键固定于由柱-墙预埋件间的空隙内，完成预制底半层墙的组装；
(3)预制中层墙的吊装；
将预制中层墙吊装于预制底半层墙的顶端，并保证其下侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板键、左右两侧的柱-墙预埋件分别与预制底半层墙上层的梁-墙预埋件和抗剪钢板槽，以及预制下层柱上半部分的柱-墙预埋件紧密接触；然后在预制中层墙和预制底半层墙的梁-墙预埋件之间安装槽型梁-墙连接键，在预制中层墙和预制下层柱的柱-墙预埋件之间安装工字型柱-墙连接键；预制下层柱上端部伸出的柱箍筋与预制中层墙内框架梁伸出的框架梁正弯矩筋保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋上的横向钢筋套筒滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制中层墙的吊装；
(4)预制上层柱的吊装；
吊装时，将预制上层柱吊装于预制下层柱的上方，使预制下层柱伸出的下层柱纵向受力钢筋插入到预制上层柱底部的纵向钢筋套筒内，然后在套筒内灌浆；保证预制上层柱下半部分的柱-墙预埋件与预制中层墙上半部分左右两侧的柱-墙预埋件紧密接触；然后在预制上层柱和预制中层墙的柱-墙预埋件之间安装工字型柱-墙连接键；预制上层柱下端部伸出的柱箍筋与预制中层墙内框架梁伸出的框架梁负弯矩筋保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋上的横向钢筋套筒滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制上层柱的吊装；
(5)其余预制墙和预制顶层梁的吊装与以上过程相同；
(6)在各层存在柱-墙预埋件、梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和抗剪钢板槽的连接处支撑条形模板，并通过玻璃胶或其它材料，保证条形模板与预制混凝土梁、柱、剪力墙紧密连接；然后在条形模板内灌注灌浆料，直至灌浆料充满条形模板内柱-墙预埋件、梁-墙预埋件、抗剪钢板槽以及与之固定连接的工字型柱-墙连接键、槽型梁-墙连接键和抗剪钢板键的空隙；待灌浆料凝固后，拆除条形模板，完成预制梁、柱和剪力墙的连接。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明剪力墙间采用相互错层连接，减少在地震荷载作用下因构件间的拼装缝隙位于同一层高时所产生的水平位移，增强结构的整体性和抵抗变形与破坏的能力。
2、本发明预制墙和预制墙，通过在预制墙和预制墙连接部分的中间区域，设置抗剪钢板槽和抗剪钢板键，完成墙间连接部分剪力的传递，传力路径明确。
3、本发明制作精度较高的部分，包括预制梁、预制柱、预制墙以及梁-墙预埋件、柱-墙预埋件、工字型柱墙连接键、槽型梁墙连接键的制作，均在工厂内完成。现场拼装过程中能够节省施工人员的学习成本，加快施工进度。
4、本发明采用大量的装配作业，更符合绿色施工的节约能源和环境保护等要求，减少环境污染，遵循可持续发展的原则。
附图说明
图1是柱-墙预埋件的三维图。
图2是纵向钢筋套筒三维图。
图3是横向钢筋套筒的三维图。
图4是预制下层混凝土柱内的钢筋布置三维图。
图5是将柱-墙预埋件与下层混凝土柱内钢筋绑扎焊接完毕的三维图。
图6是带柱-墙预埋件的预制下层混凝土柱(简称预制上层柱)的三维图。
图7是预制上层混凝土柱内的钢筋布置三维图。
图8是将柱-墙预埋件与上层混凝土柱内钢筋绑扎焊接完毕的三维图。
图9是带柱-墙预埋件的预制上层混凝土柱(简称预制上层柱)的三维图。
图10是梁-墙预埋件的三维图。
图11是抗剪钢板槽的三维图。
图12是抗剪钢板键的三维图。
图13是预制混凝土底半层/顶半层剪力墙内的钢筋布置三维图。
图14是将梁-墙预埋件、柱-墙预埋件和抗剪钢板槽与剪力墙内钢筋绑扎焊接的三维图。
图15是带梁-墙预埋件、柱-墙预埋件和抗剪钢板槽的预制底半层/顶半层混凝土剪力墙(简称预制底半层墙/预制顶半层墙)的三维图。
图16是预制中间层混凝土剪力墙内的钢筋布置三维图。
图17是将梁-墙预埋件、柱-墙预埋件和抗剪钢板键与预制中间层混凝土剪力墙内钢筋绑扎焊接完毕后的三维图。
图18是带梁-墙预埋件、柱-墙预埋件和抗剪钢板键的预制中间层混凝土剪力墙(简称预制中层墙)。
图19是预制顶层混凝土框架梁内的钢筋布置三维图。
图20是将梁-墙预埋件和抗剪钢板键与预制顶层混凝土框架梁内钢筋绑扎焊接完毕后的三维图。
图21是带梁-墙预埋件和抗剪钢板键的预制顶层混凝土框架梁(简称预制顶层梁)。
图22是工字型柱-墙连接键的三维图。
图23是槽型梁-墙连接键的三维图。
图24是带梁-墙预埋件的现浇混凝土基础梁(简称基础梁)三维图。
图25是预制上层柱与基础梁的吊装过程三维图。
图26是预制上层柱与基础梁的吊装完成三维图。
图27是将预制底半层墙吊装于图26的三维图。
图28是将图22和图23安装于柱-墙预埋件与梁-墙预埋件间的三维图。
图29是将预制中层墙吊装于图28的三维图。
图30是将图22和图23安装于梁-墙预埋件间的三维图。
图31是预制上层柱与图30的吊装过程三维图。
图32是预制上层柱与图30的吊装完成三维图。
图33是墙错层式框剪结构组装完成时的三维图。
图34是墙错层式框剪结构灌浆制作完成后的三维图。
图中，1带肋钢板Ⅰ；2圆孔Ⅰ；3纵向钢筋套筒；4横向钢筋套筒；5下层柱纵向受力钢筋；6柱箍筋；7上层柱纵向受力钢筋；8带肋钢板Ⅱ；9方孔；10圆孔Ⅱ；11带肋钢板Ⅲ；12带肋钢板Ⅳ；13预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋；14剪力墙横向分布筋；15剪力墙约束边缘构件箍筋；16剪力墙拉筋；17中层剪力墙纵向受力钢筋；18框架梁负弯矩筋；19框架梁正弯矩筋；20框架梁箍筋；21顶层框架梁负弯矩筋；22顶层框架梁正弯矩筋；23顶层框架梁箍筋；24梁柱节点箍筋；25聚氯乙烯管；26工字型柱-墙连接键；27槽型梁-墙连接键；28圆孔Ⅲ；29基础顶部；30基础顶部伸出钢筋；31灌浆料。
具体实施方式
如图1-图33所示，本发明装配式框剪结构墙错层式连接结构，主要包括：预制下层柱(图6)、预制上层柱(图9)、预制底半层/顶半层墙(图15)、预制中层墙(图18)、预制顶层梁(图21)和基础梁(图24)以及用于上述构件间连接的工字型柱-墙连接键(图22)和槽型梁-墙连接键(图23)。
(1)如图1所示，柱-墙预埋件具体结构及制作过程如下：
柱-墙预埋件(图1)由带肋钢板Ⅰ1和圆孔Ⅰ2组成，带肋钢板Ⅰ1的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅰ1的另一侧单面设置圆孔Ⅰ2；
圆孔Ⅰ2采用单面钻孔的方式，其个数和尺寸由插入其孔内的柱箍筋6的根数确定；
带肋钢板Ⅰ1的宽度需要比预制混凝土柱和预制混凝土剪力墙的宽度小，小的尺寸大于或等于规范规定的钢板所需的保护层厚度，以满足灌浆和防止连接钢板腐蚀的要求；
带肋钢板Ⅰ1的其它几何尺寸根据其所连接预制构件间传递的剪力计算确定。
(2)如图2-图9所示，预制下层柱和预制上层柱的具体结构及制作过程如下：
如图2-图6所示，预制下层柱由下层柱纵向受力钢筋5、柱箍筋6、纵向钢筋套筒3、横向钢筋套筒4和带肋钢板Ⅰ1浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个下层柱纵向受力钢筋5通过柱箍筋6连接形成框架结构，每个下层柱纵向受力钢筋5的底部套装纵向钢筋套筒3，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的上部设置横向钢筋套筒4。
预制下层柱的制作过程为：首先，将下层柱纵向受力钢筋5的下端插入纵向钢筋套筒3，然后绑扎柱箍筋6，完成预制底半层柱柱内的钢筋布置。
下层柱纵向受力钢筋5的上端部应预留一部分，预留部分的长度为预制上柱(图9)内纵向钢筋套筒3高度的一半。
柱箍筋6在绑扎过中，与柱-墙预埋件(图1)相连的方向上，位于内侧的两肢箍筋应伸出一部分，伸出部分的长度与柱-墙预埋件(图1)侧壁圆孔Ⅰ2的孔深相同。上端部位置处的柱箍筋6应向外伸出一部分，伸出部分的长度略长于横向钢筋套筒4。
将柱-墙预埋件(图1)通过圆孔Ⅰ2插入到柱箍筋6的伸出部分，柱-墙预埋件(图1)的个数根据预制墙(图18)和预制底半层柱(图6)之间需要传递的剪力计算确定，并沿柱高均匀分布。
在柱内的钢筋(图4)外支撑模板，浇筑混凝土，混凝土在模板内应浇筑至柱-墙预埋件(图1)的外侧表面，混凝土凝固后拆除模板，将横向钢筋套筒4沿着上端部位置处伸出的柱箍筋6外侧插入，完成预制底半层柱的制作(图6)。
如图3、图7-图9所示，预制上层柱由上层柱纵向受力钢筋7、柱箍筋6、横向钢筋套筒4和带肋钢板Ⅰ1浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个上层柱纵向受力钢筋7通过柱箍筋6连接形成框架结构，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的下部设置横向钢筋套筒4。
预制上层柱(图9)的结构和制作过程与预制下层柱(图6)相同，区别在于上层柱纵向受力钢筋7上端的预留长度大于下层柱纵向受力钢筋5上端的预留长度，预留部分的长度为预制顶层梁的高度。同时位于下端部的柱箍筋6向外伸出一部分，伸出部分的长度略长于横向钢筋套筒4。
(3)如图10所示，梁-墙预埋件的具体结构及制作过程如下：
梁-墙预埋件(图10)由带肋钢板Ⅱ8、圆孔Ⅰ2、方孔9和圆孔Ⅱ10组成，带肋钢板Ⅱ8的一侧上下平行设置肋板，所述肋板开设上下贯通的方孔9，所述肋板的一端设置半圆形的圆孔Ⅱ10，带肋钢板Ⅱ8的另一侧单面设置圆孔Ⅰ2。
与柱-墙预埋件相同(图1)，梁-墙预埋件(图10)上的圆孔Ⅰ2采用单面钻孔的方式，其个数和尺寸由插入其孔内的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13的根数确定；
方孔9的尺寸由槽型梁-墙连接键27的尺寸决定，目的在于实现带肋钢板Ⅱ8与槽型梁-墙连接键27之间的连接。另外，设置圆孔Ⅱ10的目的是灌浆时，灌浆料可以通过圆孔流到其它位置。
带肋钢板Ⅱ8的宽度需要比预制混凝土框架梁和预制混凝土剪力墙的宽度小，小的尺寸大于或等于规范规定的钢板所需的保护层厚度，以满足灌浆和防止连接钢板腐蚀的要求；
带肋钢板Ⅱ8的其它几何尺寸根据其所连接预制构件间传递的弯矩计算确定。
(4)如图11-图12所示，抗剪钢板槽和抗剪钢板键的具体结构和制作过程如下：
抗剪钢板槽(图11)由带肋钢板Ⅲ11和圆孔Ⅰ2组成，带肋钢板Ⅲ11的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅲ11的另一侧单面设置圆孔Ⅰ2；抗剪钢板键(图12)由带肋钢板Ⅳ12和圆孔Ⅰ2组成，带肋钢板Ⅳ12的一侧纵向设置肋板，带肋钢板Ⅳ12的另一侧单面设置圆孔Ⅰ2。
与柱-墙预埋件(图1)和梁-墙预埋件(图10)相同，抗剪钢板槽(图11)和抗剪钢板键(图12)上的圆孔Ⅰ2采用单面钻孔的方式，其个数和尺寸由插入其孔内的剪力墙纵向分布筋14的根数确定；
抗剪钢板槽(图11)的槽内壁宽度应与抗剪钢板键(图12)的钢板外壁宽度相同，槽内壁深度与钢板外壁高度相同，使二者在接触时能够相互卡紧；
带肋钢板Ⅲ11和带肋钢板Ⅳ12的宽度需要比预制混凝土框架梁和预制混凝土剪力墙的宽度小，小的尺寸大于或等于规范规定的钢板所需的保护层厚度，以满足灌浆和防止连接钢板腐蚀的要求；
带肋钢板Ⅲ11和带肋钢板Ⅳ12的其它几何尺寸根据其所连接预制构件间传递的剪力计算确定。
(5)如图13-图18所示，预制底半层/顶半层墙和预制中层墙的具体结构及制作过程如下：
如图13所示，预制底半层/顶半层墙内的钢筋包括预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13、剪力墙横向分布筋14、剪力墙约束边缘构件箍筋15和剪力墙拉筋16，两排平行相对的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13和两排平行相对的剪力墙横向分布筋14组成框架结构，位于剪力墙横向分布筋14端部的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋15连接，相对的预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13之间通过剪力墙拉筋16连接。框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅲ11，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅲ11的两侧；框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅲ11，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅲ11的两侧。
其制作过程为：首先绑扎预制底半层/顶半层剪力墙纵向受力筋13和剪力墙约束边缘构件箍筋15，形成约束边缘构件钢筋；然后绑扎其余剪力墙纵向分布筋13和剪力墙横向分布筋14；最后绑扎剪力墙拉筋16，形成预制墙内的钢筋。
剪力墙纵向分布筋13在绑扎过程中，在与梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)连接的方向上应向外伸出一部分，伸出部分的长度与梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)的侧壁圆孔Ⅰ2的孔深相同。
将梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)通过圆孔Ⅰ2插入到剪力墙横向分布筋14的伸出部分，梁-墙预埋件(图10)的个数根据预制墙(图15)和预制中层梁(图21)之间需要传递的弯矩计算确定，并沿墙横向均匀分布在两侧区域，抗剪钢板槽(图14)的个数根据预制底半层/顶半层墙(图15)和预制中层墙(图18)之间需要传递的剪力计算确定，并沿墙横向均匀分布在中间区域。
剪力墙横向分布筋14在绑扎过程中，在与柱-墙预埋件(图1)连接的方向上应向外伸出一部分，伸出部分的长度与柱-墙预埋件(图1)侧壁圆孔Ⅰ2的孔深相同。
将柱-墙预埋件(图1)通过圆孔Ⅰ2插入到剪力墙横向分布筋14的伸出部分，柱-墙预埋件(图1)的个数和分布和与墙高相同区域范围内的预制上层柱和预制下层柱上的柱-墙预埋件(图1)个数相同。
在钢筋骨架外外支模板，浇筑混凝土，混凝土在模板内应浇筑至柱-墙预埋件(图1)和梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)的外侧表面。混凝土凝固后拆除模板，完成预制墙(图15)的制作。
如图16-图18所示，预制中层墙内的钢筋包括剪力墙横向分布筋14、剪力墙约束边缘构件箍筋15、剪力墙拉筋16、中层剪力墙纵向受力钢筋17、框架梁负弯矩筋18、框架梁正弯矩筋19和框架梁箍筋20，两排平行相对的剪力墙横向分布筋14和两排平行相对的中层剪力墙纵向受力钢筋17分别组成上下两层框架结构，位于剪力墙横向分布筋14端部的中层剪力墙纵向受力钢筋17之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋15连接，相对的中层剪力墙纵向受力钢筋17之间通过剪力墙拉筋16连接。上下平行设置的框架梁负弯矩筋18、框架梁正弯矩筋19通过框架梁箍筋20连接，形成中层框架结构。上下两层框架结构分别于中层框架结构的顶部和底部，与中层框架结构连接。上下两层框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，上层框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅳ12，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅳ12的两侧；下层框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅳ12，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅳ12的两侧。
其制作过程与预制底半层/顶半层墙(图15)的制作过程相同，但预制中层墙(图18)的高度是预制底半层/顶半层墙(图15)高度的二倍，墙体的中间区域设置框架梁，在混凝土浇筑完毕后，框架梁内的框架梁负弯矩筋18和框架梁正弯矩筋19分别向两侧伸出一部分，伸出部分的长度分别与预制下层柱(图6)上端部和预制上层柱(图9)下端部伸出的箍筋6长度相同，略短于横向钢筋套筒4的长度。
(6)如图19-图21所示，预制顶层梁的具体结构和制作过程如下：
如图19所示，预制顶层梁(图21)内的钢筋包括顶层框架梁负弯矩筋21、顶层框架梁正弯矩筋22、顶层框架梁箍筋23、梁柱节点箍筋24和聚氯乙烯管25，两排平行相对的顶层框架梁负弯矩筋21和两排平行相对的顶层框架梁正弯矩筋22组成框架结构，顶层框架梁负弯矩筋21、顶层框架梁正弯矩筋22之间，通过顶层框架梁箍筋23连接，顶层框架梁正弯矩筋22的两侧分别设置通过梁柱节点箍筋24纵向设置聚氯乙烯管25。框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅳ12，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅳ12的两侧。
其制作过程为：首先将顶层框架梁负弯矩筋21和顶层框架梁正弯矩筋22绑扎于顶层框架梁箍筋23；然后采用梁柱节点箍筋24绑扎聚氯乙烯管25，聚氯乙烯管25的中心与上层柱纵向受力钢筋7的中心位置同，聚氯乙烯管25的直径大于柱纵向受力钢筋7直径1-2cm；最后将梁柱节点箍筋24与聚氯乙烯管25绑扎于顶层框架梁负弯矩筋21和顶层框架梁正弯矩筋22。
顶层框架梁箍筋23在绑扎过程中，在其下方向上应向外伸出一部分，伸出部分的长度与梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)侧壁圆孔Ⅰ2的孔深相同。
将梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)通过圆孔Ⅰ2分别插入到顶层框架梁箍筋23的下部伸出部分，梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)的个数与预制顶半层墙端面相同。
在钢筋骨架外外支模板，浇筑混凝土，混凝土在模板内应浇筑至梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)的外侧表面。混凝土凝固后拆除模板，完成预制顶层梁(图21)的制作。
(7)如图22-图23所示，工字型柱-墙连接键和槽型梁-墙连接键的具体结构和制作过程如下：
工字型柱-墙连接键26的尺寸由柱-墙预埋件(图1)的尺寸决定；
槽型梁-墙连接键27的底部设置圆孔Ⅲ28，槽型梁-墙连接键27的两个侧面相对开槽，其键脚的尺寸与梁-墙预埋件(图10)上方孔9的尺寸相同，设置圆孔Ⅲ28的目的是灌浆时，灌浆料可以通过圆孔流到其它位置。
上述预制构件在工厂内预制完成，然后运输到施工现场组装，具体吊装过程如下：
(1)预制下层柱(图6)与带梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)的现浇混凝土基础梁(图24)的组装过程，见图24-图26。
图24为带梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)的现浇混凝土基础梁，现浇混凝土基础梁的顶部设置带肋钢板Ⅱ8和带肋钢板Ⅳ12，两个带肋钢板Ⅱ8对称设置于带肋钢板Ⅳ12的两侧。现浇混凝土基础梁的两端设置基础顶部29，在基础顶部29设置基础顶部伸出钢筋30。
其制作方法与普通现浇基础梁相同，仅在其上侧设置梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)，梁端为基础顶部29，在基础顶部29设置基础顶部伸出钢筋30。
如图25所示，吊装时，将预制下层柱(图6)吊装于基础顶部29，并保证基础顶部伸出钢筋30插入到将预制下层柱(图6)底部的纵向钢筋套筒3内，然后在套筒内灌浆，完成预制下层柱(图6)与带梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)的现浇混凝土基础梁(图24)的组装，见图26。
(2)预制底半层墙(图15)的吊装，见图27-图28。
如图27所示，将预制底半层墙(图15)吊装至基础梁(图24)的上方，保证其下侧的梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)、左右两侧的柱-墙预埋件(图1)分别与基础梁(图24)上侧的梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)，以及预制下层柱(图6)连接方向上的柱-墙预埋件(图1)紧密接触。然后先将槽型梁-墙连接键27沿着梁-墙预埋件(图10)上的方孔9插入，再将工字型柱-墙连接键26固定于由柱-墙预埋件(图1)间的空隙内，完成预制底半层墙(图15)的组装，见图28。
(3)预制中层墙(图18)的吊装，见图29-图30。
将预制中层墙(图18)吊装于预制底半层墙(图15)的顶端，见图29；并保证其下侧的梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板键(图12)、左右两侧的柱-墙预埋件(图1)分别与预制底半层墙上层的梁-墙预埋件(图10)和抗剪钢板槽(图11)，以及预制下层柱(图6)上半部分的柱-墙预埋件(图1)紧密接触；然后在预制中层墙(图18)和预制底半层墙(图15)的梁-墙预埋件(图10)之间安装槽型梁-墙连接键27，在预制中层墙(图18)和预制下层柱(图6)的柱-墙预埋件(图1)之间安装工字型柱-墙连接键26；预制下层柱(图6)上端部伸出的柱箍筋6与预制中层墙(图18)内框架梁伸出的框架梁正弯矩筋19保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋6上的横向钢筋套筒4滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制中层墙(图18)的吊装，见图30。
(4)预制上层柱(图9)的吊装，见图31-图32。
如图31所示，吊装时，将预制上层柱(图9)吊装于预制下层柱(图6)的上方，使预制下层柱(图6)伸出的下层柱纵向受力钢筋5插入到预制上层柱(图19)底部的纵向钢筋套筒3内，然后在套筒内灌浆；保证预制上层柱(图9)下半部分的柱-墙预埋件(图1)与预制中层墙(图18)上半部分左右两侧的柱-墙预埋件(图1)紧密接触；然后在预制上层柱(图9)和预制中层墙(图18)的柱-墙预埋件(图1)之间安装工字型柱-墙连接键26；预制上层柱(图9)下端部伸出的柱箍筋6与预制中层墙(图18)内框架梁伸出的框架梁负弯矩筋18保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋6上的横向钢筋套筒4滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制上层柱(图9)的吊装，见图32。
(4)其余预制墙和预制顶层梁(图21)的吊装与以上过程相同，见图33。
(5)在各层存在柱-墙预埋件(图1)、梁-墙预埋件(图10)、抗剪钢板槽(图11)和抗剪钢板键(图12)的连接处支撑条形模板，并通过玻璃胶或其它材料，保证条形模板与预制混凝土梁、柱、剪力墙紧密连接。然后在条形模板内灌注灌浆料31，直至灌浆料充满条形模板内柱-墙预埋件(图1)、梁-墙预埋件(图10)、抗剪钢板槽(图11)以及与之固定连接的工字型柱-墙连接键26、槽型梁-墙连接键27和抗剪钢板键(图12)的空隙。待灌浆料凝固后，拆除条形模板，完成预制梁、柱和剪力墙的连接，见图34。
实施例结果表明，本发明提出一种装配式框剪结构墙错层式连接结构及拼装方法，框架柱在楼板处断开连接，剪力墙在两层楼板中间断开连接；同时，构件间的组装，采用钢板连接，这种连接结构及拼装方法，具有整体性强，延性大的优点，结构的整体性和抗震性都有所提高。
Claims (8)
1.一种装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，该方法使用的连接结构包括：预制下层柱、预制上层柱、预制底半层墙、预制顶半层墙、预制中层墙、预制顶层梁和基础梁以及用于上述构件间连接的工字型柱-墙连接键和槽型梁-墙连接键，通过浇注混凝土组成，具体结构如下：
基础梁的两端设置预制下层柱，基础梁的顶部通过梁-墙预埋件、抗剪钢板键和槽型梁-墙连接键设置预制底半层墙，预制底半层墙的两侧分别通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键与预制下层柱连接，预制底半层墙的顶部分别通过梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和槽型梁-墙连接键设置预制中层墙，预制下层柱的顶部设置预制上层柱；预制中层墙的下层两端与预制下层柱之间通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键连接，预制中层墙的上层两端与预制上层柱之间通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键连接，预制中层墙的中层两端与预制下层柱之间通过框架梁正弯矩筋、横向钢筋套筒连接，预制中层墙的中层两端与预制上层柱之间通过框架梁负弯矩筋、横向钢筋套筒连接；预制中层墙的顶部通过梁-墙预埋件、抗剪钢板键和槽型梁-墙连接键设置预制顶半层墙，预制顶半层墙的两侧分别通过柱-墙预埋件、工字型柱-墙连接键与预制上层柱连接，预制顶半层墙的顶部分别通过梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和槽型梁-墙连接键设置预制顶层梁，预制顶层梁的两端分别设置于预制上层柱的顶端；
使用所述连接结构的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，包括如下步骤：
(1)预制下层柱与带梁-墙预埋件和抗剪钢板键的现浇混凝土基础梁的组装过程；
现浇混凝土基础梁的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧，在现浇混凝土基础梁上侧设置梁-墙预埋件和抗剪钢板键，梁端为基础顶部，在基础顶部设置基础顶部伸出钢筋；
吊装时，将预制下层柱吊装于基础顶部，并保证基础顶部伸出钢筋插入到将预制下层柱底部的纵向钢筋套筒内，然后在套筒内灌浆，完成预制下层柱与带梁-墙预埋件和抗剪钢板键的现浇混凝土基础梁的组装；
(2)预制底半层墙的吊装；
将预制底半层墙吊装至基础梁的上方，保证其下侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板槽、左右两侧的柱-墙预埋件分别与基础梁上侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板键，以及预制下层柱连接方向上的柱-墙预埋件紧密接触；先将槽型梁-墙连接键沿着梁-墙预埋件上的方孔插入，再将工字型柱-墙连接键固定于由柱-墙预埋件间的空隙内，完成预制底半层墙的组装；
(3)预制中层墙的吊装；
将预制中层墙吊装于预制底半层墙的顶端，并保证其下侧的梁-墙预埋件和抗剪钢板键、左右两侧的柱-墙预埋件分别与预制底半层墙上层的梁-墙预埋件和抗剪钢板槽，以及预制下层柱上半部分的柱-墙预埋件紧密接触；然后在预制中层墙和预制底半层墙的梁-墙预埋件之间安装槽型梁-墙连接键，在预制中层墙和预制下层柱的柱-墙预埋件之间安装工字型柱-墙连接键；预制下层柱上端部伸出的柱箍筋与预制中层墙内框架梁伸出的框架梁正弯矩筋保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋上的横向钢筋套筒滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制中层墙的吊装；
(4)预制上层柱的吊装；
吊装时，将预制上层柱吊装于预制下层柱的上方，使预制下层柱伸出的下层柱纵向受力钢筋插入到预制上层柱底部的纵向钢筋套筒内，然后在套筒内灌浆；保证预制上层柱下半部分的柱-墙预埋件与预制中层墙上半部分左右两侧的柱-墙预埋件紧密接触；然后在预制上层柱和预制中层墙的柱-墙预埋件之间安装工字型柱-墙连接键；预制上层柱下端部伸出的柱箍筋与预制中层墙内框架梁伸出的框架梁负弯矩筋保持平行并紧密接触，最后将柱箍筋上的横向钢筋套筒滑动至钢筋接触侧中间区域，并在套筒内灌浆，完成预制上层柱的吊装；
(5)其余预制墙和预制顶层梁的吊装与以上过程相同；
(6)在各层存在柱-墙预埋件、梁-墙预埋件、抗剪钢板槽和抗剪钢板槽的连接处支撑条形模板，并通过玻璃胶，保证条形模板与预制混凝土梁、柱、剪力墙紧密连接；然后在条形模板内灌注灌浆料，直至灌浆料充满条形模板内柱-墙预埋件、梁-墙预埋件、抗剪钢板槽以及与之固定连接的工字型柱-墙连接键、槽型梁-墙连接键和抗剪钢板键的空隙；待灌浆料凝固后，拆除条形模板，完成预制梁、柱和剪力墙的连接。
2.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，柱-墙预埋件由带肋钢板Ⅰ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅰ的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅰ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ；
梁-墙预埋件由带肋钢板Ⅱ、圆孔Ⅰ、方孔和圆孔Ⅱ组成，带肋钢板Ⅱ的一侧上下平行设置肋板，所述肋板开设上下贯通的方孔，所述肋板的一端设置半圆形的圆孔Ⅱ，带肋钢板Ⅱ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ。
3.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，预制下层柱由下层柱纵向受力钢筋、柱箍筋、纵向钢筋套筒、横向钢筋套筒和带肋钢板Ⅰ浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个下层柱纵向受力钢筋通过柱箍筋连接形成框架结构，每个下层柱纵向受力钢筋的底部套装纵向钢筋套筒，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的上部设置横向钢筋套筒；
预制上层柱由上层柱纵向受力钢筋、柱箍筋、横向钢筋套筒和带肋钢板Ⅰ浇筑混凝土组成，呈方形排布的四个上层柱纵向受力钢筋通过柱箍筋连接形成框架结构，框架结构的一侧面上下设置柱-墙预埋件，所述侧面的下部设置横向钢筋套筒。
4.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，抗剪钢板槽由带肋钢板Ⅲ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅲ的一侧上下平行设置肋板，带肋钢板Ⅲ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ；抗剪钢板键由带肋钢板Ⅳ和圆孔Ⅰ组成，带肋钢板Ⅳ的一侧纵向设置肋板，带肋钢板Ⅳ的另一侧单面设置圆孔Ⅰ。
5.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，预制底半层墙、预制顶半层墙内的钢筋包括预制底半层剪力墙纵向受力筋、预制顶半层剪力墙纵向受力筋、剪力墙横向分布筋、剪力墙约束边缘构件箍筋和剪力墙拉筋，两排平行相对的预制底半层剪力墙纵向受力筋、预制顶半层剪力墙纵向受力筋和两排平行相对的剪力墙横向分布筋组成框架结构，位于剪力墙横向分布筋端部的预制底半层剪力墙纵向受力筋、预制顶半层剪力墙纵向受力筋之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋连接，相对的预制底半层剪力墙纵向受力筋、预制顶半层剪力墙纵向受力筋之间通过剪力墙拉筋连接；框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅲ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅲ的两侧；框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅲ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅲ的两侧。
6.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，预制中层墙内的钢筋包括剪力墙横向分布筋、剪力墙约束边缘构件箍筋、剪力墙拉筋、中层剪力墙纵向受力钢筋、框架梁负弯矩筋、框架梁正弯矩筋和框架梁箍筋，两排平行相对的剪力墙横向分布筋和两排平行相对的中层剪力墙纵向受力钢筋分别组成上下两层框架结构，位于剪力墙横向分布筋端部的中层剪力墙纵向受力钢筋之间，通过剪力墙约束边缘构件箍筋连接，相对的中层剪力墙纵向受力钢筋之间通过剪力墙拉筋连接；上下平行设置的框架梁负弯矩筋、框架梁正弯矩筋通过框架梁箍筋连接，形成中层框架结构；上下两层框架结构分别于中层框架结构的顶部和底部，与中层框架结构连接；上下两层框架结构的两侧分别设置柱-墙预埋件，上层框架结构的顶部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧；下层框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧。
7.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，预制顶层梁内的钢筋包括顶层框架梁负弯矩筋、顶层框架梁正弯矩筋、顶层框架梁箍筋、梁柱节点箍筋和聚氯乙烯管，两排平行相对的顶层框架梁负弯矩筋和两排平行相对的顶层框架梁正弯矩筋组成框架结构，顶层框架梁负弯矩筋、顶层框架梁正弯矩筋之间，通过顶层框架梁箍筋连接，顶层框架梁正弯矩筋的两侧分别设置通过梁柱节点箍筋纵向设置聚氯乙烯管；框架结构的底部设置带肋钢板Ⅱ和带肋钢板Ⅳ，两个带肋钢板Ⅱ对称设置于带肋钢板Ⅳ的两侧。
8.按照权利要求1所述的装配式框剪结构墙错层式拼装方法，其特征在于，槽型梁-墙连接键的底部设置圆孔Ⅲ，槽型梁-墙连接键的两个侧面相对开槽。
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