CN111155643B - 一种装配式混合框架结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种装配式混合框架结构及施工方法，涉及建筑施工技术领域。装配式混合框架结构包括预制混凝土柱、预制横梁、摩擦耗能装置、预制连接装置和第一预应力张拉筋；预制混凝土柱与预制连接装置可拆卸地连接；预制横梁的端面与摩擦耗能装置连接；摩擦耗能装置可拆卸地连接于预制连接装置；第一预应力张拉筋依次穿过预制连接装置和预制横梁，并固定于预制连接装置。装配式混合框架结构的主体构件拼装区连接质量可控，且整体结构具有一定的可恢复性能，适用于对抗震能力要求更高的建筑结构。
Description
技术领域
本申请涉及建筑施工技术领域，具体而言，涉及一种装配式混合框架结构及施工方法。
背景技术
预制装配式结构是建筑施工中常用的结构形式，其采用预制构件作为主要的受力构件，将各预制构件通过一定的技术措施连接后形成结构整体来承担荷载。
预制装配式结构连接区的可靠性是保障整体结构抗震性能的重中之重，现有的预制装配式结构施工复杂，且连接质量可控性差，在地震作用下不利于残余变形的减少和消除。
发明内容
本申请提供了一种装配式混合框架结构及施工方法，装配式混合框架结构能够减少甚至消除结构在地震作用下的残余变形，其主体构件拼装区连接质量可控，且结构整体具有一定的可恢复性能，适用于对抗震能力要求更高的建筑结构。
第一方面，提供了一种装配式混合框架结构，装配式混合框架结构包括预制混凝土柱、预制横梁、摩擦耗能装置、预制连接装置和第一预应力张拉筋；预制混凝土柱与预制连接装置可拆卸地连接；预制横梁的端面与摩擦耗能装置连接；摩擦耗能装置可拆卸地连接于预制连接装置；第一预应力张拉筋依次穿过预制连接装置和预制横梁，并固定于预制连接装置。
上述技术方案，装配式混合框架结构在小震和中震下能够通过摩擦耗能装置的动摩擦来耗散能量，在大震下能够通过摩擦耗能装置以及预制连接装置的塑形变形来耗散能量，通过第一预应力张拉筋来减小地震过程中装配式混合框架结构的残余变形，从而在实现整体结构复位效果的基础上保证主体构件的不损伤或微损伤，达到震后可快速恢复结构功能的目的。预制混凝土柱、预制横梁、摩擦耗能装置以及预制连接装置均可在施工前提前预制完成，在现场能够快速拼装，有效提高装配式混合框架结构的施工效率。预制横梁、摩擦耗能装置、预制连接装置以及预制混凝土柱之间的连接部分采用可拆卸的方式连接，并且通过第一预应力张拉筋的弹性张拉复位效果，使得震后主体构件结构损伤小，在震后能够快速进行破坏段的更换修复，使得装配式混合框架结构中震可修，甚至大震可修，保障震时人员及财产安全，具有良好的社会效益和经济效益，以及良好的工程应用价值和推广应用前景。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，预制连接装置包括连接板和第一型钢；连接板连接于第一型钢，连接板可拆卸地连接于预制混凝土柱；第一型钢可拆卸地连接于摩擦耗能装置，使得摩擦耗能装置与第一型钢之间可发生滑动摩擦。
上述技术方案，连接板与预制混凝土柱可拆卸连接，能够快速地进行预制连接装置与预制混凝土柱的装配连接。第一型钢用于可拆卸地连接摩擦耗能装置，从而使得摩擦耗能装置与第一型钢之间可发生滑动摩擦耗散能量。在小震或中震下，摩擦耗能装置通过动摩擦即可耗散能量；当出现大震时，由于弯矩过大，第一型钢的翼缘会发生屈服外闪，造成塑性变形以同时进行耗能，从而形成抗震设计中有利的破坏模式。对预制连接装置进行简单的修理后即可快速投入使用或生产，保证连接质量的可控。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，摩擦耗能装置包括摩擦板、连接螺栓和外伸板；外伸板连接于预制横梁的端面；连接螺栓依次穿连外伸板、摩擦板以及第一型钢，使得外伸板和第一型钢可与摩擦板发生滑动摩擦。
上述技术方案，摩擦板位于外伸板和第一型钢之间，通过摩擦板的滑动摩擦实现能量的耗散。由于摩擦板通过连接螺栓连接，便于拆装，在地震后，能够快速完成摩擦耗能装置的拆装修复。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第三种可能的实现方式中，摩擦耗能装置包括两个摩擦板和两个外伸板；第一型钢的腹板设置有滑动孔；两个外伸板间隔设置并连接于预制横梁的端面，第一型钢的腹板设置于两个外伸板之间，第一型钢抵靠于预制横梁的端面，两个摩擦板贴合第一型钢的腹板的两侧；连接螺栓依次穿过两个外伸板、两个摩擦板以及滑动孔。
上述技术方案，第一型钢设置两个外伸板之间并且抵靠于预制横梁的端面，使得连接更为稳固。第一型钢的腹板两侧分别设置一摩擦板，提升了摩擦耗能的效率。滑动孔的设置，便于快速地连接摩擦板，同时利于摩擦板的滑动。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第四种可能的实现方式中，预制连接装置还包括锚垫板和支撑板；锚垫板连接于第一型钢的腹板和翼缘，支撑板连接于锚垫板；第一预应力张拉筋依次穿过位于预制横梁一侧的锚垫板和预制横梁，并固定于位于预制横梁的另一侧的锚垫板，支撑板用于支撑和限位第一预应力张拉筋。
上述技术方案，第一预应力张拉筋穿过锚垫板和预制横梁并固定于锚垫板，能够在预先制造预制连接装置、摩擦耗能装置和预制横梁后即可完成预应力张拉，以形成由预制连接装置、摩擦耗能装置以及预制横梁连接形成的预制混合梁，现场施工时只需进行预制混凝土柱与预制连接装置的连接即可完成整个施工，无需在现场施工时再进行预制混合梁的张拉作业，进一步提升了现场施工的便捷性和效率。通过支撑板来支撑第一预应力张拉筋以及限制第一预应力张拉筋在竖直方向上的过大移动，保证了第一预应力张拉筋张拉的稳定安全。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第五种可能的实现方式中，预制横梁包括端板、第二型钢、浇筑钢筋架和第一浇筑混凝土体；浇筑钢筋架连接于端板，第二型钢连接于端板并位于浇筑钢筋架内；浇筑钢筋架以及第二型钢设置在第一浇筑混凝土体内；端板连接于摩擦耗能装置。
上述技术方案，预制横梁可以在工厂预先浇筑制造。端板用于连接摩擦耗能装置中的外伸板，便于连接安装摩擦耗能装置与预制横梁。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第六种可能的实现方式中，预制横梁还包括供第一预应力张拉筋穿过的第一预埋管，第一预埋管位于浇筑钢筋架内；端板开设有供第一预应力张拉筋穿过的圆孔，第一预埋管连接于圆孔。
上述技术方案，第一预应力张拉筋通过第一预埋管和圆孔穿过预制横梁，避免第一预应力张拉筋与第一浇筑混凝土体接触，从而形成无粘结预应力张拉，便于第一预应力张拉筋在装配式混合框架结构的横梁长度方向上进行穿接和张拉，让第一预应力张拉筋可以沿装配式混合框架结构的横梁长度方向上变形后处于弹性状态，便于装配式混合框架结构形成可恢复的结构形式。
结合第一方面，在本申请的第一方面的第七种可能的实现方式中，预制混凝土柱包括基础、支撑柱和第二预应力张拉筋；支撑柱固连于基础，第二预应力张拉筋穿过支撑柱后分别固定于支撑柱的顶端以及基础；预制连接装置可拆卸地连接于支撑柱。
上述技术方案，预制混凝土柱包括支撑柱和基础，可分别在工厂预先浇筑制造，通过第二预应力张拉筋对基础和支撑柱的预应力张拉，在竖直方向上形成强度更高、稳定性更好和耐久性更好的预制混凝土柱。
结合第一方面的第七种可能的实现方式，在本申请的第一方面的第八种可能的实现方式中，预制混凝土柱还包括第二浇筑混凝土体、第二预埋管和第三预埋管；基础形成有封锚区，第二浇筑混凝土体设置于封锚区内；第二预埋管沿竖直方向穿过支撑柱并连接于封锚区，第二预应力张拉筋穿过第二预埋管后分别固定于支撑柱的顶端以及封锚区内；第三预埋管沿水平方向穿过支撑柱以供连接预制连接装置的螺栓穿过。
上述技术方案，第二预埋管供第二预应力张拉筋沿竖直方向依次穿过支撑柱和基础，基座柱形成供第二预应力张拉筋固定的封锚区，在施工中，便于第二预应力张拉筋在竖直方向上完成无粘结预应力张拉，然后通过填筑混凝土形成第二浇筑混凝土体，最终形成无粘结预应力张拉后的预制混凝土柱。第三预埋管便于螺栓穿过其中后将支撑柱与预制连接装置中的连接板连接。
第二方面，提供了一种装配式混合框架结构的施工方法，装配式混合框架结构为第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的装配式混合框架结构；施工方法包括以下步骤：
制造预制混凝土柱、预制横梁、摩擦耗能装置和预制连接装置；
在预制横梁的两个端面分别连接一个摩擦耗能装置，将预制连接装置与摩擦耗能装置的远离预制横梁的一端连接；
将第一预应力张拉筋依次穿过预制连接装置和预制横梁，通过锚具将第一预应力张拉筋的两端分别锚固于两个预制连接装置，以形成预制混合梁；
将由预制连接装置、摩擦耗能装置以及预制横梁连接形成的预制混合梁设置于相邻的两个预制混凝土柱之间，通过螺栓连接预制连接装置与预制混凝土柱。
上述技术方案，能够高效率地进行装配式混合框架结构的制作及现场施工，施工方便且施工质量高，成本更低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请一个可选实施例中装配式混合框架结构中一段节点区的结构示意图；
图2为本申请一个可选实施例中装配式混合框架结构的整体结构示意图；
图3为本申请一个可选实施例中预制混凝土柱的结构示意图；
图4为本申请一个可选实施例中装配式混合框架结构的预制混合梁的结构示意图；
图5为本申请一个可选实施例中装配式混合框架结构的预制混合梁的组装示意图；
图6为本申请一个可选实施例中预制连接装置的结构示意图；
图7为本申请一个可选实施例中预制横梁的结构示意图；
图8为本申请一个可选实施例中摩擦板的结构示意图；
图9为本申请一个可选实施例中装配式混合框架结构的一榀框架的平面结构示意图；
图10是图9中A-A向剖视图；
图11是图9中B-B向剖视图；
图12是图9中C-C向剖视图；
图13是图9中D-D向剖视图；
图14是图9中E-E向剖视图；
图15是图9中F-F向剖视图；
图16是图9中G-G向剖视图。
图标：1-预制混凝土柱；1.1-填筑混凝土体；1.2-纵筋一；1.3-箍筋一；1.4-第二预埋管；1.5-第二预应力张拉筋；1.6-锚具；1.7-套管；1.7.1-圆孔一；1.8-第二浇筑混凝土体；1.9-第三预埋管；2-预制横梁；2.1-第一浇筑混凝土体；2.2-箍筋二；2.3-纵筋二；2.4-第一预埋管；2.5-端板；2.5.1-圆孔二；2.6-第二型钢；2.6.1-圆孔三；2.7-加强栓钉；2.8-外伸板；2.8.1-圆孔四；3-预制连接装置；3.1-连接板；3.1.1-圆孔六；3.1.2-圆孔七；3.2-第一型钢；3.2.1-滑动孔；3.3-锚垫板；3.3.1-圆孔五；3.4-支撑板；4-基础；5-摩擦板；5.1-圆孔八；6-连接螺栓；7-第一预应力张拉筋；7.1-锚具；7.2-低回缩锚具；7.3-支撑套；8-长螺栓。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接，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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
当前装配式混凝土结构中在大震中构件结构损伤过大，连接质量的可控性差，基本无可恢复性能，不利于残余变形的减少和消除，并且在施工过程中节点区存在湿作业，施工方式复杂，效率低下。
本申请的一个可选实施例提供了一种装配式混合框架结构，装配式混合框架结构以预制混凝土柱1、预制横梁2、摩擦耗能装置和预制连接装置3为主要结构构件形成节点区。其中以一个预制横梁2、两个预制连接装置3、两个摩擦耗能装置为一组构件进行拼装，并通过第一预应力张拉筋7穿过预制横梁2和预制连接装置3后固定于预制连接装置3，最终形成一个具备预应力张拉的预制混合梁。预制混合梁在工厂即可规模化精细化生产，并预先完成预应力张拉，预制混凝土柱1中同样张拉有第二预应力张拉筋1.5，在现场只需使用螺栓将预制混合梁拼接在两个预制混凝土柱1之间即可完成施工，施工简便，安全高效，现场工作量少。
装配式混合框架结构整体受力明确，具有较好的耗能和复位能力，在小震和中震下主要通过摩擦耗能装置耗散能量，在大震下通过摩擦耗能装置和预制连接装置3的塑性变形耗能，通过张拉在预制混凝土柱1中的第二预应力张拉筋1.5以及张拉在预制混合梁内的第一预应力张拉筋7来减小地震过程中整体结构的残余变形，从而在实现装配式混合框架结构复位效果的基础上保证主体构件的不损伤或微损伤，达到震后可快速恢复结构功能的目的。
请同时参考图1、图2和图9。图1示出了本申请一个可选实施例提供的装配式混合框架结构中一段节点区的具体结构，图2示出了本申请一个可选实施例提供的装配式混合框架结构整体的具体结构，图9示出了本申请一个可选实施例提供的装配式混合框架结构的一榀框架的平面具体结构。
装配式混合框架结构包括预制混凝土柱1、预制横梁2、摩擦耗能装置(图中未标出)、预制连接装置3和第一预应力张拉筋7(请参考图4所示)。
多个预制混凝土柱1在施工现场阵列设置，预制连接装置3的连接端端面通过长螺栓8连接在预制混凝土柱1的一个侧壁上，长螺栓8穿过预制混凝土柱1并通过螺母(图中未标出)固定在预制混凝土柱1的相对的两个侧壁上。长螺栓8采用高强螺栓，连接方法构造简单，施工速度快，连接承载性好，施工质量比较容易保证。
其中预制连接装置3的另一端可拆卸地连接于摩擦耗能装置，摩擦耗能装置连接于预制横梁2的一端端面，预制横梁2的另一端端面同样连接有另一个摩擦耗能装置，这样形成了以一个预制横梁2、两个摩擦耗能装置以及两个预制连接装置3可拆卸地拼装组成的预制混合梁(请参考图4和图5所示)。第一预应力张拉筋7依次穿过预制横梁2和两个预制连接装置3，第一预应力张拉筋7的两端分别固定于位于两侧的预制连接装置3，预制混合梁中通过第一预应力张拉筋7张拉来减小地震过程中装配式混合框架结构的残余变形。预制混凝土柱1沿竖直方向通过第二预应力张拉筋1.5(请参考图14-图16所示)进行张拉(具体张拉情况请参见后文描述)。现场施工时，只需吊装预制混合梁至相邻两个预制混凝土柱1之间，再通过长螺栓8连接，即可完成装配式混合框架结构的组装，施工效率更高，施工安全性更强。
装配式混合框架结构在小震和中震下能够通过摩擦耗能装置的动摩擦来耗散能量，在大震下能够通过摩擦耗能装置以及预制连接装置3的塑形变形来耗散能量。预制混凝土柱1、预制横梁2、摩擦耗能装置以及预制连接装置3均可在施工前提前预制完成，在现场能够快速拼装，有效提高装配式混合框架结构的施工效率。预制横梁2、摩擦耗能装置、预制连接装置3以及预制混凝土柱1之间的连接部分采用可拆卸的方式连接，并且通过第一预应力张拉筋7的弹性张拉复位效果，使得震后主体构件结构损伤小，在震后能够快速进行破坏段的更换修复，使得装配式混合框架结构中震可修，甚至大震可修，保障震时人员及财产安全，具有良好的社会效益和经济效益，以及良好的工程应用价值和推广应用前景。
请继续参考图2、图3，以及图14-图16。图3示出了本申请一个可选实施例提供的预制混凝土柱1的具体结构；图14是图9中E-E向剖视图，即支撑柱的顶端封锚区的截面示意图；图15是图9中F-F向剖视图，即支撑柱的节点核心区域的截面示意图；图16是图9中G-G向剖视图，即支撑柱的截面示意图。
预制混凝土柱1包括基础4、支撑柱(图中未标出)、第二浇筑混凝土体1.8、第二预埋管1.4、第三预埋管1.9和第二预应力张拉筋1.5。
基础4采用混凝土浇筑而成，基础4的下端形成有封锚区(图中未标出)，第二预埋管1.4沿竖直方向穿过支撑柱并连接于封锚区，第二浇筑混凝土体1.8设置于封锚区内。
支撑柱固连于基础4的上端，支撑柱包括纵筋一1.2、箍筋一1.3、套管1.7和填筑混凝土体1.1。多个纵筋一1.2沿竖直方向延伸，并且在水平面上间隔阵列设置，多个箍筋一1.3在竖直方向间隔设置并绑扎于多个纵筋一1.2的外端，从而形成钢筋骨架，钢筋骨架支模填充混凝土后形成填筑混凝土体1.1。第二预埋管1.4设置在钢筋骨架中并沿竖直方向延伸，第二预埋管1.4的下端固定在封锚区内。套管1.7套设在钢筋骨架上，并且位于竖直方向上的固定位置，以作为节点区的连接面(请参考图1所示)。套管1.7的对称的两个侧面上开设有多个一一对应的圆孔一1.7.1，第三预埋管1.9设置在钢筋骨架中，并沿水平方向从套管1.7的两侧圆孔一1.7.1穿出一微小短截，使得第三预埋管1.9与套管1.7的外表面平齐，以供连接预制连接装置3的长螺栓8(请参考图1所示)穿过。
支撑柱和基础4可分别在工厂预先浇筑制造或者一同在现场现浇而成。若为预先浇筑制造，则支撑柱和基础4之间在连接时应有相应的辅助连接的构造措施(例如通过螺栓配合)，避免直接接触式连接。在现场现浇时，首先支模填充混凝土以形成填筑混凝土体1.1，从而形成支撑柱。养护一定时间后，再将第二预应力张拉筋1.5从第二预埋管1.4穿入，第二预应力张拉筋1.5在支撑柱的顶端通过锚具1.6锚固，第二预应力张拉筋1.5从支撑柱的底端穿入至封锚区，并通过锚具1.6锚固；然后分别在封锚区以及支撑柱的顶端填筑混凝土以形成第二浇筑混凝土体1.8，从而在封锚区内形成底端封锚区，在支撑柱的顶端形成顶端封锚区。
第二预埋管1.4供第二预应力张拉筋1.5沿竖直方向依次穿过支撑柱和基础4，在施工中，便于第二预应力张拉筋1.5在竖直方向上完成无粘结预应力张拉，然后通过填筑混凝土以形成第二浇筑混凝土体1.8，最终形成无粘结预应力张拉后的预制混凝土柱1。通过第二预应力张拉筋1.5对基础4和支撑柱的预应力张拉，在竖直方向上形成强度更高、稳定性更好和耐久性更好的预制混凝土柱1。
在本申请实施例中，第二预埋管1.4为金属波纹管，第三预埋管1.9为PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)管。填筑混凝土体1.1可选用普通混凝土、再生混凝土或高强混凝土填筑形成，第二浇筑混凝土体1.8为高强混凝土填筑形成。锚具1.6为夹片式锚具、墩头锚具或螺母。第二预应力张拉筋1.5为预应力钢绞线，第二预应力张拉筋1.5应长于设计长度，保证张拉长度足够。
请继续参考图4和图5。图4示出了本申请一个可选实施例提供的装配式混合框架结构的预制混合梁的具体结构；图5为本申请一个可选实施例提供的装配式混合框架结构的预制混合梁的组装示意图。
一个预制混合梁由位于中间位置的预制横梁2、分别连接于预制横梁2的两端端面的两个摩擦耗能装置以及分别与摩擦耗能装置连接的两个预制连接装置3组成。两个预制连接装置3位于预制混合梁的两端，用于与套管1.7(请结合图2、图3和图15所示)连接。两个第一预应力张拉筋7平行地穿过两个预制连接装置3、跨过两个摩擦耗能装置以及穿过预制横梁2后，第一预应力张拉筋7的两端分别通过锚具7.1固定在两个预制连接装置3上(具体固定情况请参见后文描述)。
预制混合梁能够在工厂按部件分类制造及采购后，快速地进行拼装，然后通过第一预应力张拉筋7进行预应力张拉，最终形成具有较好的耗能和复位功能的预制混合梁。请同时参考图1和图2，在施工现场只需将多个预制混合梁分别吊装至预定位置，然后通过长螺栓8将预制连接装置3的连接端端面与套管1.7固定锁紧，即可完成具有多层结构的装配式混合框架结构的施工。
请继续参考图6和图10。图6示出了本申请一个可选实施例提供的预制连接装置3的具体结构；图10是图9中A-A向剖视图，即预制连接装置3的截面示意图。
预制连接装置3包括连接板3.1、第一型钢3.2、锚垫板3.3和支撑板3.4。其中第一型钢3.2为H型钢。
第一型钢3.2的一端焊接于连接板3.1的一侧端面，第一型钢3.2在竖直方向上的横截面尺寸小于连接板3.1的端面尺寸。第一型钢3.2的腹板上开设有两个平行设置的滑动孔3.2.1，滑动孔3.2.1为椭圆形长孔，滑动孔3.2.1垂直于连接板3.1的端面设置。滑动孔3.2.1用于可拆卸地连接摩擦板5(请参考图4和图8所示)，从而使得摩擦耗能装置与第一型钢3.2之间可发生滑动摩擦耗散能量。
第一型钢3.2的上翼缘板和下翼缘板之间设置有两个平行设置的锚垫板3.3，一个锚垫板3.3的三个侧壁分别焊接于第一型钢3.2的上翼缘板、下翼缘板和腹板。锚垫板3.3与连接板3.1平行间隔设置。每个锚垫板3.3的远离连接板3.1的一侧焊接有两个支撑板3.4，支撑板3.4间隔设置并垂直于锚垫板3.3。每个锚垫板3.3在上下两端开设有圆孔五3.3.1，圆孔五3.3.1靠近第一型钢3.2的翼缘板设置，圆孔五3.3.1用于固定第一预应力张拉筋7的两端。
连接板3.1上均匀地开设有多个圆孔六3.1.1，请同时参考图1和图3，圆孔六3.1.1对应于圆孔以设置，使得长螺栓8从圆孔六3.1.1和圆孔一1.7.1中依次穿过连接板3.1和套管1.7，然后通过螺母拧紧长螺栓8的两端，最终将连接板3.1可拆卸地连接于预制混凝土柱1上的套管1.7，能够快速地进行预制连接装置3(即预制混合梁)与预制混凝土柱1的装配连接。
连接板3.1上还开设有对应于圆孔五3.3.1设置的圆孔七3.1.2。请同时参考图4，在预制混合梁拼装完成后，两个第一预应力张拉筋7首先从位于预制混合梁的一端的圆孔七3.1.2穿入预制混合梁中，然后穿过圆孔五3.3.1以及跨过摩擦板5(第一预应力张拉筋7平行于摩擦板5)，接着穿过预制横梁2(具体情况请参见后文描述)，最终从位于预制混合梁的另一端的圆孔五3.3.1穿出。
在预制混合梁的两端分别布置好锚具7.1、低回缩锚具7.2和支撑套7.3，并结合千斤顶对第一预应力张拉筋7进行张拉，最终使得第一预应力张拉筋7的两端位于连接板3.1与锚垫板3.3之间，并且第一预应力张拉筋7的一端通过锚具7.1锚固于一端锚垫板3.3，第一预应力张拉筋7的另一端通过低回缩锚具7.2锚固于另一端的锚垫板3.3。两个支撑板3.4位于两个预应力张拉筋之间，通过支撑板3.4来支撑第一预应力张拉筋7以及限制第一预应力张拉筋7在竖直方向上的过大移动，保证了第一预应力张拉筋7张拉的稳定安全。
在本申请实施例中，锚具7.1为夹片式锚具、墩头锚具或螺母。第一预应力张拉筋7为预应力钢绞线，第一预应力张拉筋7应长于设计长度，保证张拉长度足够。
第一预应力张拉筋7穿过锚垫板3.3和预制横梁2并固定于锚垫板3.3，能够在预先制造预制连接装置3、摩擦耗能装置和预制横梁2后即可完成预应力张拉，最终形成预制混合梁。现场施工时只需进行预制混凝土柱1与预制混合梁的连接即可完成整个施工，无需在现场施工时再进行张拉作业，进一步提升了现场施工的便捷性和效率。
请继续参考图7、图12和图13。图7示出了本申请一个可选实施例提供的预制横梁2的具体结构；图2和图13分别是图9中C-C向剖视图以及D-D向剖视图，即预制横梁2的截面示意图。
预制横梁2包括端板2.5、第二型钢2.6、浇筑钢筋架、第一预埋管2.4和第一浇筑混凝土体2.1。其中第一预埋管2.4为PVC管，第一浇筑混凝土体2.1为普通混凝土、再生混凝土或高强混凝土填筑形成。
浇筑钢筋架由多个纵筋二2.3和多个箍筋二2.2搭建而成，浇筑钢筋架设置在两个端板2.5之间，两个端板2.5和浇筑钢筋架围成的空腔用于与模板(支模时使用，图中未示出)配合共同填筑混凝土以形成第一浇筑混凝土体2.1。其中，纵筋二2.3沿预制横梁2的长度方向延伸，多个纵筋二2.3的端部焊接在端板2.5的内侧固定位置处。多个箍筋二2.2套设在纵筋二2.3的外侧并等距布置。
第二型钢2.6为工字钢或H型钢。第二型钢2.6的上翼缘板和下翼缘板上焊接有多个加强栓钉2.7，第二型钢2.6的腹板上开设有多个圆孔三2.6.1。第二型钢2.6的一端焊接在端板2.5的内侧中心位置，第二型钢2.6位于浇筑钢筋架内。当第一浇筑混凝土体2.1浇筑形成后，圆孔三2.6.1和加强栓钉2.7能够使端板2.5与第一浇筑混凝土体2.1结合的更紧密和更牢固，避免端板2.5在地震时与第一浇筑混凝土体2.1的界面脱开出缝。
端板2.5上开设有供第一预应力张拉筋7穿过的通孔二，第一预埋管2.4沿预制横梁2的长度方向延伸，第一预埋管2.4设置在浇筑钢筋架内并连接于通孔二。端板2.5的外侧用于连接摩擦耗能装置中的外伸板2.8。
第一预应力张拉筋7通过第一预埋管2.4和通孔二穿过预制横梁2，避免第一预应力张拉筋7与第一浇筑混凝土体2.1接触，从而形成无粘结预应力张拉，便于第一预应力张拉筋7在装配式混合框架结构的横梁长度方向上进行穿接和张拉，让第一预应力张拉筋7可以沿装配式混合框架结构的横梁长度方向上变形后处于弹性状态，便于装配式混合框架结构形成可恢复的结构形式。
请继续参考图5-图8，以及图11。其中，图8示出了本申请一个可选实施例提供的摩擦板5的具体结构；图11是图9中B-B向剖视图，即摩擦耗能装置的截面示意图。
摩擦耗能装置包括摩擦板5、连接螺栓6和外伸板2.8。
摩擦板5的材质可以是黄铜、铝或无石棉有机物。摩擦板5的尺寸大致与外伸板2.8的尺寸相同。摩擦板5上开设有两排共六个圆孔八5.1，对应地，外伸板2.8上开设有两排共六个圆孔四2.8.1。
两个外伸板2.8焊接在端板2.5的外侧面上，两个外伸板2.8之间留有供两个摩擦板5和第一型钢3.2的腹板插入的摩擦空间，两个外伸板2.8垂直于端板2.5设置。
请同时结合图4和图5，在进行拼装预制混合梁时，将两个摩擦板5分别贴合第一型钢3.2的腹板的两侧，使得圆孔八5.1对应于滑动孔3.2.1。然后将第一型钢3.2的腹板连同两个摩擦板5插入两个外伸板2.8内，并使得第一型钢3.2的一端抵靠于端板2.5的外侧面。最后将连接螺栓6依次穿过圆孔四2.8.1、圆孔八5.1和滑动孔3.2.1，再通过螺母将连接螺栓6锁紧于两个外伸板2.8上。其中连接螺栓6为高强度的短螺栓。
第一型钢3.2设置在两个外伸板2.8之间并且抵靠于预制横梁2的端面，使得连接更为稳固。第一型钢3.2的腹板两侧分别设置一摩擦板5，提升了摩擦耗能的效率。滑动孔3.2.1的设置，便于快速地连接摩擦板5，同时利于摩擦板5的滑动。由于摩擦板5通过连接螺栓6连接，便于拆装，在地震后，能够快速完成摩擦耗能装置的拆装修复。
在小震或中震下，摩擦耗能装置通过摩擦板5的动摩擦即可耗散能量；当出现大震时，由于弯矩过大，第一型钢3.2的翼缘会发生屈服外闪，造成塑性变形以同时进行耗能，从而形成抗震设计中有利的破坏模式。对预制连接装置3及摩擦耗能装置进行简单的修理后即可快速投入使用或生产，保证连接质量的可控。
本申请的一个可选实施例还提供了一种装配式混合框架结构的施工方法，施工方法包括以下步骤：
(1)制造预制混凝土柱1、预制横梁2、摩擦耗能装置和预制连接装置3。
对于预制混凝土柱1，在施工现场，绑扎好纵筋一1.2与箍筋一1.3组成的钢筋骨架，穿入并固定好第二预埋管1.4，套入方形钢材质套管1.7，并在套管1.7中按要求放置第三预埋管1.9。支模后浇筑混凝土以形成填筑混凝土体1.1，养护一定天数(例如二十八天)至填筑混凝土体1.1设计强度后穿入第二预应力张拉筋1.5，并在第二预应力张拉筋1.5的两头支撑柱的顶端及基础4的下部布置锚垫板3.3和锚具1.6，并使用穿心式千斤顶张拉第二预应力张拉筋1.5至设计初始预应力后裁去支撑柱柱顶的第二预应力张拉筋1.5多余的部分；在支撑柱的顶端及基础4的下部封锚区填充混凝土以形成第二浇筑混凝土体1.8后，待第二浇筑混凝土体1.8达到预定强度即完成预制混凝土柱1的制作。若支撑柱与基础4均采用工厂预制，两者间的连接应采取一定的构造措施，保证柱在未张拉第二预应力张拉筋1.5前具有一定的抗弯刚度。
对于预制横梁2和摩擦耗能装置，在工厂，绑扎好纵筋二2.3与箍筋二2.2组成的浇筑钢筋架，在第二型钢2.6的上翼缘板和下翼缘板上的相应位置焊接加强栓钉2.7，并在第二型钢2.6的腹板相应位置开设圆孔三2.6.1；在端板2.5的固定位置开设好圆孔二2.5.1后，将第二型钢2.6焊接于端板2.5一侧的中心，将开好圆孔四2.8.1的两块外伸板2.8垂直焊接于端板2.5的另一侧；外伸板2.8、端板2.5和第二型钢2.6组合件中的第二型钢2.6置于浇筑钢筋架内后，再将端板2.5垂直焊接于纵筋二2.3上，按要求穿入第一预埋管2.4，支模浇筑混凝土以形成第一浇筑混凝土体2.1，完成预制横梁2以及摩擦耗能装置的预制和连接。
对于预制连接装置3，在工厂，将开好圆孔六3.1.1和圆孔七3.1.2后的连接板3.1垂直焊接于第一型钢3.2上；将两块开好圆孔五3.3.1的锚垫板3.3垂直第一型钢3.2的腹板并焊接于第一型钢3.2内，将四块支撑板3.4垂直焊接于两块锚垫板3.3的一侧，完成预制连接装置3的预制。
(2)在预制横梁2的两个端面分别连接一个摩擦耗能装置，将预制连接装置3与摩擦耗能装置的远离预制横梁2的一端连接；将第一预应力张拉筋7依次穿过预制连接装置3和预制横梁2，通过锚具7.1和低回缩锚具7.2将第一预应力张拉筋7的两端分别锚固在两侧的预制连接装置3中的锚垫板3.3上，最终形成无粘结预应力张拉的预制混合梁。
(3)将连接和张拉后的预制混合梁按设计方案吊装至两个预制混凝土柱1之间的预定位置，对准圆孔六3.1.1与套管1.7上的圆孔一1.7.1后，将高强度的长螺栓8穿入并用扭矩扳手将螺母拧紧至预定扭矩，按此步骤完成所有预制混合梁的安装，最终完成装配式混合框架结构的施工。
使用上述施工方法进行装配式混合框架结构施工，能够高效率地进行装配式混合框架结构的制作及现场施工，装配式混合框架结构抗震性能优良，具有可恢复性能，施工方便且施工质量高，成本更低。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种装配式混合框架结构，其特征在于：
所述装配式混合框架结构包括预制混凝土柱、预制横梁、摩擦耗能装置、预制连接装置和第一预应力张拉筋；
所述预制混凝土柱与所述预制连接装置可拆卸地连接；
所述预制横梁的端面与所述摩擦耗能装置连接；
所述摩擦耗能装置可拆卸地连接于所述预制连接装置；
所述第一预应力张拉筋依次穿过所述预制连接装置和所述预制横梁，并固定于所述预制连接装置；
所述预制连接装置包括连接板和第一型钢；
所述连接板连接于所述第一型钢，所述连接板可拆卸地连接于所述预制混凝土柱；
所述第一型钢可拆卸地连接于所述摩擦耗能装置，使得所述摩擦耗能装置与所述第一型钢之间可发生滑动摩擦；
所述摩擦耗能装置包括摩擦板、连接螺栓和外伸板；
所述外伸板连接于所述预制横梁的端面；
所述连接螺栓依次穿连所述外伸板、所述摩擦板以及所述第一型钢，使得所述外伸板和所述第一型钢可与所述摩擦板发生滑动摩擦；
所述预制横梁包括端板、第二型钢、浇筑钢筋架和第一浇筑混凝土体；
所述浇筑钢筋架连接于所述端板，所述第二型钢连接于所述端板并位于所述浇筑钢筋架内；
所述浇筑钢筋架以及所述第二型钢设置在所述第一浇筑混凝土体内；
所述端板连接于所述摩擦耗能装置。
2.根据权利要求1所述的装配式混合框架结构，其特征在于：
所述摩擦耗能装置包括两个所述摩擦板和两个所述外伸板；
所述第一型钢的腹板设置有滑动孔；
两个所述外伸板间隔设置并连接于所述预制横梁的端面，所述第一型钢的腹板设置于两个所述外伸板之间，所述第一型钢抵靠于所述预制横梁的端面，两个所述摩擦板贴合所述第一型钢的腹板的两侧；
所述连接螺栓依次穿过两个所述外伸板、两个所述摩擦板以及所述滑动孔。
3.根据权利要求1所述的装配式混合框架结构，其特征在于：
所述预制连接装置还包括锚垫板和支撑板；
所述锚垫板连接于所述第一型钢的腹板和翼缘，所述支撑板连接于所述锚垫板；
所述第一预应力张拉筋依次穿过位于所述预制横梁一侧的所述锚垫板和所述预制横梁，并固定于位于所述预制横梁的另一侧的所述锚垫板，所述支撑板用于支撑和限位所述第一预应力张拉筋。
4.根据权利要求1所述的装配式混合框架结构，其特征在于：
所述预制横梁还包括供所述第一预应力张拉筋穿过的第一预埋管，所述第一预埋管位于所述浇筑钢筋架内；
所述端板开设有供所述第一预应力张拉筋穿过的圆孔，所述第一预埋管连接于所述圆孔。
5.根据权利要求1所述的装配式混合框架结构，其特征在于：
所述预制混凝土柱包括基础、支撑柱和第二预应力张拉筋；
所述支撑柱固连于所述基础，所述第二预应力张拉筋穿过所述支撑柱后分别固定于所述支撑柱的顶端以及所述基础；
所述预制连接装置可拆卸地连接于所述支撑柱。
6.根据权利要求5所述的装配式混合框架结构，其特征在于：
所述预制混凝土柱还包括第二浇筑混凝土体、第二预埋管和第三预埋管；
所述基础形成有封锚区，所述第二浇筑混凝土体设置于所述封锚区内；
所述第二预埋管沿竖直方向穿过所述支撑柱并连接于所述封锚区，所述第二预应力张拉筋穿过所述第二预埋管后分别固定于所述支撑柱的顶端以及所述封锚区内；
所述第三预埋管沿水平方向穿过所述支撑柱以供连接所述预制连接装置的螺栓穿过。
7.一种装配式混合框架结构的施工方法，其特征在于，所述装配式混合框架结构为权利要求1-6中任意一项所述的装配式混合框架结构，所述施工方法包括以下步骤：
制造所述预制混凝土柱、所述预制横梁、所述摩擦耗能装置和所述预制连接装置；
在所述预制横梁的两个端面分别连接一个所述摩擦耗能装置，将所述预制连接装置与所述摩擦耗能装置的远离所述预制横梁的一端连接；
将所述第一预应力张拉筋依次穿过所述预制连接装置和所述预制横梁，通过锚具将所述第一预应力张拉筋的两端分别锚固于两个所述预制连接装置，以形成预制混合梁；
将由所述预制连接装置、所述摩擦耗能装置以及所述预制横梁连接形成的所述预制混合梁设置于相邻的两个所述预制混凝土柱之间，通过螺栓连接所述预制连接装置与所述预制混凝土柱。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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