CN113006576A - 一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系及其施工方法 - Google Patents

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CN113006576A CN202110167311.7A CN202110167311A CN113006576A CN 113006576 A CN113006576 A CN 113006576A CN 202110167311 A CN202110167311 A CN 202110167311A CN 113006576 A CN113006576 A CN 113006576A
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郭海山
李黎明
苏衍江
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    • E04C5/00Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
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Abstract

本申请提供了一种装配式预应力钢‑混凝土组合框架体系及其施工方法。本申请提供的装配式预应力钢‑混凝土组合框架体系包括:钢管混凝土柱,具有沿其径向贯通的第一预应力孔道;混凝土叠合梁,垂直连接于钢管混凝土柱;混凝土叠合梁包括下部的预制梁和上部的梁后浇层,预制梁具有沿混凝土叠合梁的轴向贯通的第二预应力孔道,第一预应力孔道和第二预应力孔道同轴导通,梁后浇层包括沿混凝土叠合梁的轴向延伸的耗能钢筋;预应力钢绞线,穿设于第一预应力孔道和第二预应力孔道以预紧钢管混凝土柱和混凝土叠合梁;连接结构,设置于钢管混凝土柱上,连接结构的高度和耗能钢筋的高度一致,耗能钢筋靠近钢管混凝土柱的一端连接于连接结构。

Description

一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系及其施工方法
技术领域
本申请属于土木建筑技术领域,更具体地说,是涉及一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系及其施工方法。
背景技术
装配式混凝土框架结构体系,通常采用现浇或预制混凝土柱,以及预制混凝土叠合梁,两者垂直连接以构成体系的基本框架。
现有技术中,装配式混凝土框架结构体系具有多种施工方式。一种施工方式中,预制混凝土柱和预制混凝土叠合梁,在梁柱连接节点采用湿连接方式,该类体系因预制混凝土柱只可一层高,且节点现场湿连接,因此现场施工多层建筑时,施工作业量大、效率低。一种施工方式中,预制柱和预制叠合梁,在梁柱连接节点采用干式连接,该类体系采用多层一节的预制混凝土柱,柱的横截面积较大时,对吊装设备的要求高,施工成本高。一种施工方式中,现浇或预制混凝土柱与预制混凝土叠合梁,采用柱内预埋钢件以备焊接或螺栓连接,该类体系中,叠合梁及节点连接的耗钢量大,施工效率和经济性优势不足。一种施工方式中,预制钢或钢-混凝土组合柱与预制钢梁,在梁柱节点焊接或螺栓连接,这类体系是高层或超高层建筑的主要体系,具有施工效率高的优势,但耗钢量大,防火性、耐久性及维护性要求较高,进而导致经济性优势不足。
综上,亟需提供一种适配于一层或多层,具有构造简单、承载能力好、耗钢量显著降低、施工快速、造价低,并对防火性、耐久性、维护性和吊装要求低的装配式预应力混凝土框架体系及其施工方法。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,该装配式预应力钢-混凝土组合框架体系具有构造简单、承载能力好、耗钢量显著降低、施工快速、造价低的优势,且对防火性、耐久性、维护性和吊装的要求低。
为实现上述目的,本申请采用的技术方案是:提供一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,所述装配式预应力钢-混凝土组合框架体系包括:
钢管混凝土柱,所述钢管混凝土柱包括中空钢管柱和浇筑于所述中空钢管柱内部的混凝土,所述中空钢管柱为单层一节或多层一节,所述中空钢管柱的端部设置有连接耳板,所述钢管混凝土柱具有沿其径向贯通的第一预应力孔道;
混凝土叠合梁,所述混凝土叠合梁垂直连接于所述钢管混凝土柱;所述混凝土叠合梁包括下部的预制梁和上部的梁后浇层,所述预制梁具有沿所述混凝土叠合梁的轴向贯通的第二预应力孔道,所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道同轴导通,所述梁后浇层内铺设有沿所述混凝土叠合梁的轴向延伸的耗能钢筋;
预应力钢绞线,所述预应力钢绞线穿设于所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道以预紧所述钢管混凝土柱和所述混凝土叠合梁;
连接结构,所述连接结构设置于所述钢管混凝土柱上,所述连接结构的高度和所述耗能钢筋的高度一致,所述耗能钢筋靠近所述钢管混凝土柱的一端连接于所述连接结构。
一实施例中,所述钢管混凝土柱的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、矩形或其他多边形;所述钢管混凝土柱还具有钢牛腿,所述混凝土叠合梁通过所述钢牛腿垂直连接于所述钢管混凝土柱。
一实施例中,所述连接结构为钢筋连接器,所述钢筋连接器设置于所述钢管混凝土柱的周壁上,所述耗能钢筋螺纹连接于所述钢筋连接器。
一实施例中,所述钢管混凝土柱的内部设置有钢加劲件,所述钢加劲件连接于所述钢管混凝土柱的管柱内壁,所述钢加劲件的高度和所述耗能钢筋的高度一致。
一实施例中,所述钢加劲件为板件,所述板件的周缘焊接于所述钢管混凝土柱的管柱内壁,所述板件上开设有贯穿板厚的通孔。
一实施例中,所述连接结构为钢筋穿筋孔,所述耗能钢筋靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔中;其中,
所述耗能钢筋靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔且其末端穿入至对侧的所述混凝土叠合梁中;或者,
所述耗能钢筋靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔且其末端穿入至所述中空钢管柱内的混凝土中。
一实施例中,所述耗能钢筋在所述梁后浇层内具有无粘结削弱段,所述无粘结削弱段的截面积大于或等于所述耗能钢筋截面积的40%;
所述梁后浇层内还铺设有封闭箍筋,所述封闭箍筋在所述中空钢管柱与所述预制叠合梁的连接处加密设置;
所述梁后浇层内还铺设有纵向钢筋,所述纵向钢筋位于所述混凝土叠合梁的跨中区域,所述耗能钢筋位于所述混凝土叠合梁的端部区域,所述纵向钢筋和所述耗能钢筋相搭接。
一实施例中,所述框架系统还包括有基础,所述中空钢管柱与所述基础内预埋的钢管通过焊缝相互叠合连接;或者,
所述基础预制有杯口状的开口,所述中空钢管柱插入所述开口内;
所述框架系统还包括叠合楼板,所述叠合楼板包括预制板和板后浇层,所述板后浇层内铺设有钢筋网,所述预制板搭在所述预制梁的上方,所述梁后浇层与所述板后浇层一体浇筑而成;
所述预制板为预制预应力空心板、预应力钢管桁架叠合板、钢筋桁架叠合板、钢筋桁架楼承板、预制叠合板或现浇混凝土楼板中的任意一种;
所述上节钢管柱与所述下节柱的连接位置位于所述叠合楼板之上的600毫米至2000毫米之间,且不小于一倍柱截面高度、不高于层高的一半。
与现有技术相比,本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的有益效果在于:
本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,钢管混凝土柱和混凝土叠合梁的连接节点,采用贯穿两者的预应力钢绞线和现浇筑于叠合梁中的耗能钢筋,其中预应力钢绞线对钢管混凝土柱和混凝土叠合梁进行预紧,耗能钢筋通过连接结构现场连接于钢管混凝土柱。相较于现有技术中的其他钢管混凝土组合柱和混凝土预制梁的框架体系,本申请提供的框架体系具有构造简单、承载能力好、结构耗钢量显著降低及施工快速、效率高的优势。相较于现有技术中的钢管混凝土组合柱和钢梁的框架体系,本申请提供的框架体系具有耗钢量低、无需对钢梁进行防火覆盖和防腐处理的优势。
另外,本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,预应力钢绞线具备的后张预应力预紧效果,显著地提高了框架结构在强震作用下的自复位能力,同时提高了结构的抗连续倒塌能力及结构承载效率。
本申请的另一目的还在于提供一种对应于如上所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法,该方法包括:
步骤1、提供上节中空钢管柱、下节中空钢管柱,上下中空钢管柱对接位置焊接定位的连接耳板;提供预制叠合梁、预应力钢绞线和连接结构;
步骤2、吊装下节中空钢管柱并使之垂直于安装基准面安装;
步骤3、安装混凝土叠合梁并使之垂直连接于所述中空钢管柱,且使所述中空钢管柱的第一预应力孔道和所述混凝土叠合梁的第二预应力孔道同轴导通;
步骤4、布设预应力钢绞线并使之贯穿所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道;
步骤5、向所述中空钢管柱和所述混凝土叠合梁之间的接缝处浇灌浆料;待所述纤维浆料的强度达到预设强度后,张紧所述预应力钢绞线,并将耗能钢筋连接于所述钢管柱的连接结构;
步骤6、待本层框架系统中所有结构安装完成后,向所述中空钢管柱的内部和所述叠合梁上部浇筑混凝土;
步骤7、吊装上节中空钢管柱与所述下节柱对位,拧紧并固定上下节柱对应位置的连接耳板,焊接上下节钢管对接处焊缝,将上节柱叠合安装于下节柱上,重复步骤2-6进行下一层结构安装。
一实施例中,所述的张紧所述预应力钢绞线之后,还包括:
向所述第一预应力孔道、第二预应力孔道浇灌浆料,并使所述第二预应力孔道的跨中区域保持粘结且端部区域保持无粘结。
本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法相比于现有技术的有益效果,同于本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系相比于现有技术的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的梁柱连接节点的立面构造示意图;
图2为本申请一实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的梁柱连接节点的立面构造示意图;
图3为本申请一实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的梁柱连接节点的立面构造示意图;
图4为图1所示的A-A剖面图;
图5为图2和图3所示的B-B剖面图;
图6为图1所示的A-A剖面图;
图7为本申请一实施例提供的钢牛腿与混凝土叠合梁的配合示意图;
图8为本申请一实施例提供的钢牛腿与混凝土叠合梁的配合示意图。
其中,图中各附图标记:
1、钢管柱;2、钢牛腿;3、钢加劲件;4、钢筋连接器;5、连接耳板;6、混凝土;7、叠合梁;8、预应力钢绞线;9、耗能钢筋;10、浆料;11、混凝土;12、锚固结构;13、钢筋穿筋孔。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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,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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
现对本申请实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系及其施工方法进行说明。
请参阅图1-图6所示,本申请实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,包括:
钢管混凝土柱,所述钢管混凝土柱包括中空钢管柱1和浇筑于中空钢管柱1内部的混凝土6,所述中空钢管柱1为单层一节或多层一节,所述中空钢管柱1的端部设置有连接耳板5,钢管混凝土柱具有沿其径向贯通的第一预应力孔道;
混凝土叠合梁7,所述混凝土叠合梁7垂直连接于钢管混凝土柱;混凝土叠合梁7包括下部的预制梁和上部的梁后浇层,预制梁具有沿混凝土叠合梁7的轴向贯通的第二预应力孔道,第一预应力孔道和第二预应力孔道同轴导通,梁后浇层内铺设有沿混凝土叠合梁7的轴向延伸的耗能钢筋9;
预应力钢绞线8,所述预应力钢绞线8穿设于第一预应力孔道和第二预应力孔道以预紧钢管混凝土柱和混凝土叠合梁7;所述预应力钢绞线8包括柱内无粘结段、柱外无粘结段和柱外有粘结段,所述柱内无粘结段和所述柱外无粘结段上分别套设有保护罩,以阻挡粘结材料与所述预应力钢绞线8相接触;
钢绞线锚固结构,所述锚固结构和所述混凝土叠合梁沿所述钢管混凝土柱的径向相对设置,所述预应力钢绞线远离所述混凝土叠合梁的一端锚固于所述锚固结构;
连接结构,所述连接结构设置于钢管混凝土柱上,连接结构的高度和耗能钢筋9的高度一致,耗能钢筋9靠近钢管混凝土柱的一端连接于连接结构。
与现有技术相比,上述的实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的有益效果在于:
本实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,钢管混凝土柱和混凝土叠合梁的连接节点,采用贯穿两者的预应力钢绞线和现浇筑于叠合梁中的耗能钢筋,其中预应力钢绞线对钢管混凝土柱和混凝土叠合梁进行预紧,耗能钢筋通过连接结构现场连接于钢管混凝土柱。相较于现有技术中的其他钢管混凝土组合柱和混凝土预制梁的框架体系,本申请提供的框架体系具有构造简单、承载能力好、结构耗钢量显著降低及施工快速、效率高的优势。相较于现有技术中的钢管混凝土组合柱和钢梁的框架体系,本申请提供的框架体系具有耗钢量低、无需对钢梁进行防火覆盖和防腐处理的优势。
另外,本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,预应力钢绞线具备的后张预应力预紧效果,显著地提高了框架结构在强震作用下的自复位能力,同时提高了结构的抗连续倒塌能力及结构承载效率。
一实施例中,钢管混凝土柱还具有钢牛腿2,混凝土叠合梁7通过钢牛腿2垂直连接于钢管混凝土柱。其中,带有钢牛腿2的钢管柱为现有技术,本实施例采用带有钢牛腿2的钢管柱1,进行现场浇筑混凝土6,钢牛腿2可便捷定位和连接混凝土叠合梁7,且连接强度佳。
当然,其他实施例中,可采用不带钢牛腿的连接方式连接钢管柱和混凝土叠合梁,或者在保证连接强度的前提下,取消钢牛腿的设置。
本实施例中,上述带有钢牛腿的钢管柱,其截面形状可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形,也可以是其他多边形。钢管柱的高度可以是层高,也可以是2-3层高。钢管柱可以是焊接成型,也可以是无缝钢管。
本实施例中,钢牛腿2焊接于钢管柱1的周壁外侧,如图7和图8所示,钢牛腿2可为U形、T形或双T形,其用以在施工阶段或使用阶段支承混凝土叠合梁7。
如图1和图2所示,一实施例中,连接结构为钢筋连接器4,钢筋连接器4设置于钢管混凝土柱的周壁上,耗能钢筋9螺纹连接于钢筋连接器4。
本实施例中,钢筋连接器4焊接于钢管柱1的周壁外侧,钢筋连接器4具有螺纹连接结构,耗能钢筋9靠近钢管柱的一端加工有螺纹段,通过该螺纹段将耗能钢筋9螺接于钢筋连接器4的螺纹连接结构,其操作便捷、快速,且连接可靠。
所述耗能钢筋在所述梁后浇层内具有无粘结削弱段,所述无粘结削弱段的截面积大于或等于所述耗能钢筋截面积的一半;所述梁后浇层内还铺设有封闭箍筋,所述封闭箍筋在所述中空钢管柱与所述预制叠合梁的连接处加密设置。
优选地,耗能钢筋9在距离其螺纹端部1-5倍且在纵筋直径范围以外的部位,设置200mm-500mm长度的截面削弱段,削弱后的横截面积不低于耗能钢筋正常横截面积的40%。
本实施例中,混凝土叠合梁的箍筋均为封闭箍筋,箍筋在叠合梁梁端1-2倍的梁高范围内进行加密,耗能钢筋安装前,可预先临时固定在叠合梁的箍筋上。而在叠合梁的上部混凝土浇筑前,将耗能钢筋的螺纹段拧入与其对应的钢筋连接器内,并确保紧固。
基于上述的钢筋连接器4的设置,一实施例中,钢管混凝土柱的内部设置有钢加劲件3,钢加劲件3连接于钢管混凝土柱的管柱内壁,钢加劲件3的高度和耗能钢筋9的高度一致,钢加劲件3用于加强钢管柱1的柱身。
优选地,钢加劲件3为板件,板件的周缘焊接于钢管混凝土柱的管柱内壁,板件上开设有贯穿板厚的通孔,且该通孔为多个。
一实施例中,钢管柱1可取消与耗能钢筋9对应的钢筋连接器4和钢加劲件,将连接结构设置为钢筋穿筋孔13,在施工现场中,将梁上部的耗能钢筋9通过钢筋穿筋孔13锚入柱身。
如图3所示,连接结构为钢筋穿筋孔13,耗能钢筋9靠近钢管混凝土柱的一端穿固于钢筋穿筋孔13中;其中,耗能钢筋9靠近钢管混凝土柱的一端穿固于钢筋穿筋孔且其末端穿入至对侧的混凝土叠合梁7中;或者,耗能钢筋9靠近钢管混凝土柱的一端穿固于钢筋穿筋孔且其末端穿入至中空钢管柱内的混凝土中。
图3中所示为钢筋穿筋孔13为贯穿整个钢管混凝土柱的通孔。采用对应部位开孔方式时,在叠合梁7顶部的混凝土11浇筑前,将耗能钢筋9穿过钢筋穿筋孔锚入对侧的混凝土叠合梁7,或将耗能钢筋9锚入钢管柱1内,并确保有足够锚固长度。
一实施例中,梁后浇层内还铺设有纵向钢筋,纵向钢筋位于混凝土叠合梁7的跨中区域,耗能钢筋9位于混凝土叠合梁7的端部区域,纵向钢筋和耗能钢筋9相搭接。
本申请实施例中,所述框架系统还包括叠合楼板,所述叠合楼板包括预制板和板后浇层,所述板后浇层内铺设有钢筋网,所述预制板搭在所述预制梁的上方,所述梁后浇层与所述板后浇层一体浇筑而成;所述预制板为预制预应力空心板、预应力钢管桁架叠合板、钢筋桁架叠合板、钢筋桁架楼承板、预制叠合板或现浇混凝土楼板中的任意一种。
其中,所述上节钢管柱与所述下节柱的连接位置位于所述叠合楼板之上的600毫米至2000毫米之间,且不小于一倍柱截面高度、不高于层高的一半。
进一步优选地,所述上节钢管柱与所述下节柱的连接位置位于所述叠合楼板之上的900毫米至1500毫米之间,且不小于一倍柱截面高度。
本申请实施例中,所述框架系统还包括有基础,所述中空钢管柱1与所述基础内预埋的钢管通过焊缝相互叠合连接;或者,所述基础预制有杯口状的开口,所述中空钢管柱1插入所述开口内。
本申请实施例提供的钢管柱,每节钢管柱1的顶部和底部均焊接有用于施工现场上下层柱间连接安装固定的多个连接钢耳板5和焊接垫板,具体施工时,上下层柱间安装定位好后,通过现场熔透焊接将上下层柱连接为一体,下层柱间连接连接位置一般矩离楼面900mm-1500mm范围之间,以方便安装焊接。
本申请实施例中,当叠合梁的跨度较大时,可以在预制生产阶段,在梁底布置先张法预应力筋。
本申请实施例中,混凝土叠合梁下部预埋波纹管孔道,亦即形成第二预应力孔道,用于后张预应力筋布设与施工。
本申请实施例中,钢管柱的内部安装有波纹管孔道,亦即形成第一预应力孔道,用于后张预应力筋布设与施工。
本申请的另一目的还在于提供一种对应于如上的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法,该方法包括:
步骤1:预备所需预制构件及准备材料:包括上节中空钢管柱1、下节中空钢管柱1、上下节中空钢管柱1对接位置焊接定位的连接耳板5、混凝土叠合梁7、预制叠合楼板、局部进行削弱处理的耗能钢筋9、局部进行无粘处理的预应力钢绞线8及锚具、钢筋,以及连接结构;
步骤2:吊装下节中空钢管柱1并使之垂直于安装基准面安装;其中,需反复矫正钢管柱1的所在位置及其与安装基准面的垂直度;
步骤3:安装混凝土叠合梁7并使之垂直连接于钢管柱1,且使中空钢管柱1的第一预应力孔道和混凝土叠合梁7的第二预应力孔道同轴导通;
步骤4:布设预应力钢绞线8并使之贯穿第一预应力孔道和第二预应力孔道;
步骤5:向中空钢管柱1和混凝土叠合梁7之间的接缝处浇灌无收缩、快硬且高强纤维浆料10;其中,在跨度较大的梁下部,可根据需要设置回顶支撑,同步吊装叠合板。待纤维灌浆料10的强度达到预设强度后,通过锚固结构张紧预应力钢绞线8,并将耗能钢筋9连接于钢管柱1的连接结构;
步骤6:待本层框架系统中所有结构安装完成后,向所述中空钢管柱1的内部和所述叠合梁7上部浇筑混凝土。
步骤7、吊装上节中空钢管柱1与所述下节柱对位,拧紧并固定上下节柱对应位置的连接耳板5,焊接上下节钢管对接处焊缝,将上节柱叠合安装于下节柱上,重复步骤2-6进行下一层结构安装。
其中,向中空钢管柱1的内部和耗能钢筋9浇筑混凝土,浇筑钢管柱1内部空心部分及粱板叠合部分的现浇混凝土11,灌注中空钢管柱1空心部分的混凝土6,可以采用从上向下浇筑,也可采用在柱底开临时施工孔,从下部通过压力向上灌满。
其中,所述的张紧预应力钢绞线8之后,还包括:
向第一预应力孔道、第二预应力孔道浇灌浆料,并使第二预应力孔道的跨中区域保持粘结且端部区域保持无粘结。
具体地,在梁中的后张预应力筋张拉完毕后,需要对第二预应力孔道进行灌浆,且需在梁跨中部2m-3m范围内与梁形成有粘结,其它部位保持无粘结。
本申请实施例提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法相比于现有技术的有益效果,同于本申请提供的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系相比于现有技术的有益效果,此处不再赘述。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于,包括:
钢管混凝土柱,所述钢管混凝土柱包括中空钢管柱(1)和浇筑于所述中空钢管柱(1)内部的混凝土(6),所述中空钢管柱(1)为单层一节或多层一节,所述中空钢管柱(1)的端部设置有连接耳板(5),所述钢管混凝土柱具有沿其径向贯通的第一预应力孔道;
混凝土叠合梁(7),所述混凝土叠合梁(7)垂直连接于所述钢管混凝土柱;所述混凝土叠合梁(7)包括下部的预制梁和上部的梁后浇层,所述预制梁具有沿所述混凝土叠合梁(7)的轴向贯通的第二预应力孔道,所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道同轴导通,所述梁后浇层内铺设有沿所述混凝土叠合梁(7)的轴向延伸的耗能钢筋(9);
预应力钢绞线(8),所述预应力钢绞线(8)穿设于所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道以预紧所述钢管混凝土柱和所述混凝土叠合梁(7);所述预应力钢绞线(8)包括柱内无粘结段、柱外无粘结段和柱外有粘结段,所述柱内无粘结段和所述柱外无粘结段上分别套设有保护罩,以阻挡粘结材料与所述预应力钢绞线(8)相接触;
钢绞线锚固结构(12),所述钢绞线锚固结构(12)和所述混凝土叠合梁(7)沿所述钢管混凝土柱的径向相对设置,所述预应力钢绞线(8)远离所述混凝土叠合梁(7)的一端锚固于所述钢绞线锚固结构(12);
连接结构,所述连接结构设置于所述钢管混凝土柱上,所述连接结构的高度和所述耗能钢筋(9)的高度一致,所述耗能钢筋(9)靠近所述钢管混凝土柱的一端连接于所述连接结构。
2.如权利要求1所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述钢管混凝土柱还具有钢牛腿(2),所述混凝土叠合梁(7)通过所述钢牛腿(2)垂直连接于所述钢管混凝土柱;所述钢管混凝土柱的截面形状为圆形、椭圆形、正方形、矩形或其他多边形。
3.如权利要求1所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述连接结构为钢筋连接器(4),所述钢筋连接器(4)设置于所述钢管混凝土柱的周壁上,所述耗能钢筋(9)螺纹连接于所述钢筋连接器(4)。
4.如权利要求3所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述钢管混凝土柱的内部设置有钢加劲件(3),所述钢加劲件(3)连接于所述中空钢管柱(1)的管柱内壁,所述钢加劲件(3)的高度和所述耗能钢筋(9)的高度一致。
5.如权利要求4所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述钢加劲件(3)为板件,所述板件的周缘焊接于所述中空钢管柱(1)的管柱内壁,所述板件上开设有贯穿板厚的通孔。
6.如权利要求1所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述连接结构为钢筋穿筋孔,所述耗能钢筋(9)靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔中;其中,
所述耗能钢筋(9)靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔且其末端穿入至对侧的所述混凝土叠合梁(7)中;或者,
所述耗能钢筋(9)靠近所述钢管混凝土柱的一端穿固于所述钢筋穿筋孔且其末端穿入至所述中空钢管柱(1)内的混凝土(6)中。
7.如权利要求1所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于:所述耗能钢筋(9)在所述梁后浇层内具有无粘结削弱段,所述无粘结削弱段的截面积大于或等于所述耗能钢筋(9)截面积的40%;
所述梁后浇层内还铺设有封闭箍筋,所述封闭箍筋在所述中空钢管柱(1)与所述预制叠合梁(7)的连接处加密设置;
所述梁后浇层内还铺设有纵向钢筋,所述纵向钢筋位于所述混凝土叠合梁(7)的跨中区域,所述耗能钢筋(9)位于所述混凝土叠合梁(7)的端部区域,所述纵向钢筋和所述耗能钢筋(9)相搭接。
8.如权利要求5-7中任一项所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系,其特征在于,所述框架系统还包括有基础,所述中空钢管柱(1)与所述基础内预埋的钢管通过焊缝相互叠合连接;或者,
所述基础预制有杯口状的开口,所述中空钢管柱(1)插入所述开口内;
所述框架系统还包括叠合楼板,所述叠合楼板包括预制板和板后浇层,所述板后浇层内铺设有钢筋网,所述预制板搭在所述预制梁的上方,所述梁后浇层与所述板后浇层一体浇筑而成;
所述预制板为预制预应力空心板、预应力钢管桁架叠合板、钢筋桁架叠合板、钢筋桁架楼承板、预制叠合板或现浇混凝土楼板中的任意一种;
上节所述钢管柱(1)与下节所述钢管柱(1)的连接位置位于所述叠合楼板之上的600毫米至2000毫米之间,且不小于一倍柱截面高度、不高于层高的一半。
9.一种对应于如权利要求1所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法,其特征在于,包括:
步骤1、提供上节中空钢管柱(1)、下节中空钢管柱(1),上下节中空钢管柱(1)对接位置焊接定位的连接耳板(5);提供预制叠合梁(7)、预应力钢绞线(8)和连接结构;
步骤2、吊装下节中空钢管柱(1)并使之垂直于安装基准面安装;
步骤3、安装混凝土叠合梁(7)并使之垂直连接于所述中空钢管柱(1),且使所述中空钢管柱(1)的第一预应力孔道和所述混凝土叠合梁(7)的第二预应力孔道同轴导通;
步骤4、布设预应力钢绞线(8)并使之贯穿所述第一预应力孔道和所述第二预应力孔道;
步骤5、向所述中空钢管柱(1)和所述混凝土叠合梁(7)之间的接缝处浇灌纤维浆料(10);待所述纤维浆料(10)的强度达到预设强度后,张紧所述预应力钢绞线(8),并将耗能钢筋(9)连接于所述中空钢管柱(1)的连接结构;
步骤6、待本层框架系统中所有结构安装完成后,向所述中空钢管柱(1)的内部和所述叠合梁(7)上部浇筑混凝土;
步骤7、吊装上节中空钢管柱(1)与所述下节柱对位,拧紧并固定上下节柱对应位置的连接耳板(5),焊接上下节钢管对接处焊缝,将上节柱叠合安装于下节柱上,重复步骤2-6进行下一层结构安装。
10.如权利要求9所述的装配式预应力钢-混凝土组合框架体系的施工方法,其特征在于:所述的张紧所述预应力钢绞线(8)之后,还包括:
向所述第一预应力孔道、第二预应力孔道浇灌浆料(10),并使所述第二预应力孔道的跨中区域保持粘结且端部区域保持无粘结。
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