CN113529940A - 一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法 - Google Patents

一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法 Download PDF

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Abstract

一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法,包括梁柱连接节点,框架柱包括柱身部和对应框架梁连接位置伸出柱身部并与其一体预制的牛腿连接梁部,牛腿连接梁部为连接台,框架梁的内部预留有梁预应力孔道,牛腿连接梁部预留有连接梁孔道,连接梁孔道在连接梁内纵向通长设置并且延伸至柱身部内形成柱内梁预应力孔道,孔道内依次通长贯穿有梁预应力筋,预应力筋与混凝土的接触关系为跨中无粘结和跨端有粘结。本发明基于人工铰,跳出建筑中设置阻尼器减震的传统观念,系统地提出了自适应减震结构体系的概念,将装配式梁、柱组合成一种控制系统,使结构具有修正自身刚度的特性以适应地震波的振动变化。

Description

一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法
技术领域
本发明属于结构减震领域,特别是一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法。
背景技术
现有装配式建筑中的框架结构一般均需要通过设置塑性铰减震或安装阻尼器进行减震,而结构中设置阻尼器存在如下问题:
一、大幅增加了结构设计成本,并带来了一系列问题,如结构设计的不经济,建筑有效利用面积和空间的浪费,甚至在一些高烈度地区,传统结构设计已经无法满足装配式建筑的要求。
二、塑性铰不具有恢复力性能,在受地震作用破坏后无法继续使用,不经济。
发明内容
本发明的目的是提供一种预应力装配式人工铰、自适应减震结构体系及其工法,要解决现有装配式建筑中的框架结构设置阻尼器存在结构设计的不经济,建筑有效利用面积和空间的浪费的技术问题;还要解决塑性铰不具有恢复力性能,在受地震作用破坏后无法继续使用,不经济,不利于装配式建筑的推广使用的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种预应力装配式人工铰,包括钢筋混凝土预制的框架梁和框架柱的梁柱连接节点,所述框架柱包括柱身部和对应框架梁连接位置伸出柱身部并与其一体预制的牛腿连接梁部,所述牛腿连接梁部为连接台,所述框架梁的连接端端面形状与牛腿连接梁部的连接台的连接端端面相配合,所述框架梁的连接端搭接在连接台的连接端上并且两个连接端的端面紧密贴合,
所述框架梁的内部沿梁纵向通长预留有梁预应力孔道,所述梁预应力孔道沿梁横向设置有一道或者间隔设置有两道以上,所述牛腿连接梁部预留有梁预应力孔道对应的连接梁孔道,所述连接梁孔道在连接梁内纵向通长设置并且延伸至柱身部内形成柱内梁预应力孔道,
所述梁预应力孔道、连接梁孔道和柱内梁预应力孔道内依次通长贯穿有梁预应力筋,其中梁预应力筋与混凝土的接触关系为跨中无粘结和跨端有粘结,即梁预应力筋在梁预应力孔道内无粘结连接,梁预应力筋在连接梁孔道和柱内梁预应力孔道内有粘结连接。
同一根梁预应力筋所贯穿的梁预应力孔道、连接梁孔道和柱内梁预应力孔道的孔道轴线位于同一个竖向平面内,并且该孔道轴线呈两端高中间内凹的弧形线。
所述连接台的连接端端面呈两台阶的阶梯状,所述连接台的阶梯由上至下尺寸依次变大,分别为上台阶和下台阶,所述连接梁孔道位于上台阶或者下台阶内。
所述柱内梁预应力孔道的端面延伸至柱身的柱中或者柱侧。
一种自适应减震结构体系,包括上下连接的至少两层框架结构,每层框架结构均包括一组框架柱以及一组框架梁,所述框架柱按柱网设置,所述框架梁的两端分别与框架柱的相应位置连接,每个梁柱连接节点均包括预应力装配式人工铰。
所述柱身部的四角处分别开设有柱角预应力孔道,所述柱角预应力孔道沿框架柱竖向通长设置,上下相邻两层框架柱的柱角预应力孔道竖向对齐,所述柱角预应力孔道内通长贯穿有柱预应力筋,所述柱预应力筋与混凝土的接触关系为通长无粘结,即柱预应力筋在柱角预应力孔道内无粘结连接。
所述柱身部的顶部居中设有向下内凹于柱身的凹槽,所述柱身部的底部居中设有与凹槽相适应并且向下伸出柱身的榫头,所述柱角预应力孔道设置在凹槽和榫头外侧的四角位置。
上层框架柱底部的榫头与下层框架柱顶部的凹槽榫卯连接。
一种自适应减震结构体系的施工方法,施工步骤如下:
步骤一,根据设计荷载计算框架柱和框架梁的尺寸以及框架梁和框架柱的配筋,然后在工厂进行预制,预制时在框架梁内预留梁预应力孔道,在牛腿连接梁部内预留连接梁孔道,在框架柱内预留柱内梁预应力孔道和柱角预应力孔道;
步骤二,将框架柱和框架梁运至施工现场,将首层框架柱的底部按柱网设计位置立于基础上,然后在首层框架柱的柱角预应力孔道内穿入柱预应力筋;
步骤三,按照设计将首层框架梁连接端搭接在首层牛腿连接梁部的连接端,并且两者的连接端端面紧密贴合,然后对齐梁预应力孔道、连接梁孔道和柱内梁预应力孔道的孔道;
步骤四,每根梁预应力筋依次穿入对应的梁预应力孔道、连接梁孔道和柱内梁预应力孔道的孔道,然后同一根梁预应力筋的两端锚固在两侧框架柱的外侧,张拉梁预应力筋将首层框架梁和框架柱连接为一体;
步骤五,在柱内梁预应力孔道和连接梁孔道内灌浆封闭,使梁预应力筋在连接梁孔道和柱内梁预应力孔道内有粘结连接;
步骤六,将第二层框架柱按柱网设计位置吊装在第一层框架柱的顶部上方,将柱预应力筋向上穿入第二层框架柱的柱角预应力孔道,然后将上层框架柱底部的榫头插入下层框架柱顶部的凹槽内通过榫卯连接为一体;
步骤七, 重复步骤三至步骤五,将第二层框架梁与第二层框架柱连接为一体;
步骤八,重复步骤六和步骤七直至自适应减震结构体系施工完毕,然后张拉柱预应力筋。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
本发明的人工铰为相邻梁柱的节点连接形式,在装配式梁、柱等预制构件中预留孔洞,将预应力筋从中穿入;相邻的装配式框架柱通过榫卯方式连接,在柱的四角分别设置四根预应力钢筋,通过把预应力筋穿过混凝土柱中预留的孔洞,然后对预应力筋进行张拉和锚固。
与传统梁端塑性铰的设置相比,本发明人工铰具有良好地耐久性和适应性,可随着不同地震反应的过程而相应地发生变化,相当于一种卸力装置的作用,化解作用于结构薄弱层的地震应力,可以让梁柱结构节点的薄弱层收到强烈的地震作用而不至于瞬间发生破坏,可以使整体结构从预置的预应力钢绞线中获得做大的拉力,使钢筋混凝土中的预应力钢筋充分发挥其高强的抗拉性能,有效地保护结构整体,消耗地震作用的能量。
本发明的自适应减震结构体系,基于人工铰,跳出建筑中设置阻尼器减震的传统观念,系统地提出了自适应减震结构体系的概念,将装配式梁、柱组合成一种控制系统,使结构具有修正自身刚度的特性以适应地震波的振动变化。装配式梁、柱连接处的人工铰的张开与闭合,整体构成可以发生微小转动的人工铰具有良好的恢复力性能,在地震时能够有效地减少地震应力,降低成本,有利于装配式建筑的推广使用。
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是本发明自适应减震结构体系的结构示意图。
图2是图1中预应力装配式人工铰第一种实施例的结构示意图。
图3是图2的尺寸示意图。
图4是图1中预应力装配式人工铰第二种实施例的结构示意图。
图5是图1中预应力装配式人工铰第三种实施例的结构示意图。
图6是图1中框架柱连接的结构示意图。
图7是图6的尺寸示意图。
图8是图1中框架柱的立体结构示意图。
图9是图8的仰视结构示意图。
图10是模型一和模型二的层间位移图。
图11是模型一和模型二的顶层剪力图。
图12是模型一和模型二的地震作用下层间剪力分布图。
图13是模型二的人工铰随时间张开尺寸曲线图。
图14是模型二的人工铰未张开的示意图。
图15是模型二的人工铰张开的示意图。
附图标记:1-框架梁、11-梁预应力孔道、2-框架柱、21-柱身部、22-牛腿连接梁部、221-上台阶、222-下台阶、23-连接梁孔道、24-柱角预应力孔道、25-柱内梁预应力孔道、3-梁预应力筋、4-柱预应力筋、5-凹槽、6-榫头。
具体实施方式
参见图1所示,本实施例为一个自适应减震结构体系,是四层装配式框架结构建筑。建筑高度为11.2m,层高为2.8m,建筑面积为15m×10.8m。预应力钢筋均采用直径140mm²钢绞线,框架梁和框架柱均采用C40混凝土预制而成,框架柱的截面尺寸为700mm²×700mm²,框架梁的截面尺寸为400mm²×900mm²。
每层框架结构均包括一组框架柱2以及一组框架梁1,所述框架柱2按柱网设置,所述框架梁1的两端分别与框架柱2的相应位置连接,每个梁柱连接节点均包括预应力装配式人工铰。
参见图1-5所示,所述预应力装配式人工铰,是框架梁1和框架柱2的梁柱连接节点,所述框架柱2包括柱身部21和对应框架梁1连接位置伸出柱身部21并与其一体预制的牛腿连接梁部22,所述牛腿连接梁部22为连接台,所述框架梁1的连接端端面形状与牛腿连接梁部的连接台的连接端端面相配合,所述框架梁1的连接端搭接在连接台的连接端上并且两个连接端的端面紧密贴合。
参见图2所示,所述框架梁1的内部沿梁纵向通长预留有梁预应力孔道11,所述梁预应力孔道11沿梁横向设置有一道或者间隔设置有两道以上,所述牛腿连接梁部22预留有梁预应力孔道11对应的连接梁孔道23,所述连接梁孔道23在连接梁内纵向通长设置并且延伸至柱身部内形成柱内梁预应力孔道25。
参见图3-5所示,所述梁预应力孔道11、连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25内依次通长贯穿有梁预应力筋3,其中梁预应力筋3与混凝土的接触关系为跨中无粘结和跨端有粘结,即梁预应力筋3在梁预应力孔道11内无粘结连接,梁预应力筋3在连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25内有粘结连接。
参见图3-5所示,同一根梁预应力筋3所贯穿的梁预应力孔道11、连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25的孔道轴线位于同一个竖向平面内,并且该孔道轴线呈两端高中间内凹的弧形线。
参见图3所示,所述连接台的连接端端面呈两台阶的阶梯状,所述连接台的阶梯由上至下尺寸依次变大,分别为上台阶221和下台阶222。本实施例中,框架梁1的端面也呈两台阶的阶梯状,所述连接台的阶梯由上至下尺寸依次变小,框架梁1和连接台的每层台阶相对相邻台阶的宽度差a均为450mm,每层台阶高度b也为450mm。框架梁的总长度为5900mm,除去两侧450mm台阶宽度其余部分长度c为5000mm。
第一种实施例中,参见图2-3所示,所述连接梁孔道23位于上台阶221内。所述柱内梁预应力孔道25的端面延伸至柱身的柱中。
第二种实施例中,参见图4所示,所述连接梁孔道23位于下台阶222内。所述柱内梁预应力孔道25的端面延伸至柱身的柱中。
第三种实施例中,参见图5所示,所述连接梁孔道23位于上台阶221内。所述柱内梁预应力孔道25的端面延伸至柱身的柱侧。
参见图6-9所示,所述柱身部21的四角处分别开设有柱角预应力孔道24,所述柱角预应力孔道24沿框架柱2竖向通长设置,上下相邻两层框架柱2的柱角预应力孔道24竖向对齐,所述柱角预应力孔道24内通长贯穿有柱预应力筋4,所述柱预应力筋4与混凝土的接触关系为通长无粘结,即柱预应力筋4在柱角预应力孔道24内无粘结连接。
参见图7所示,本实施例中,框架柱2为横截面呈方形的四边形柱,边长d为700mm,首层柱高H为4200,标准层柱高h为2800mm。
参见图8-9所示,相邻的装配式框架柱通过榫卯方式连接,在柱四角分别设置四根预应力钢筋,通过把预应力筋穿过框架柱中预留孔道,然后对预应力筋进行张拉和锚固。这样在框架柱中建立起了预压力,使相邻的框架柱在预应力的约束下紧密地连接,将多个柱构件拼装组成一个整体。
所述柱身部21的顶部居中设有向下内凹于柱身的凹槽5,所述柱身部21的底部居中设有与凹槽5相适应并且向下伸出柱身的榫头6,所述柱角预应力孔道24设置在凹槽5和榫头6外侧的四角位置,上层框架柱2底部的榫头6与下层框架柱2顶部的凹槽5榫卯连接。
这种自适应减震结构体系的施工方法,施工步骤如下:
步骤一,根据设计荷载计算框架柱2和框架梁1的尺寸以及框架梁1和框架柱2的配筋,然后在工厂进行预制,预制时在框架梁1内预留梁预应力孔道11,在牛腿连接梁部22内预留连接梁孔道23,在框架柱2内预留柱内梁预应力孔道25和柱角预应力孔道24。
步骤二,将框架柱2和框架梁1运至施工现场,将首层框架柱的底部按柱网设计位置立于基础上,然后在首层框架柱的柱角预应力孔道24内穿入柱预应力筋4。
步骤三,按照设计将首层框架梁连接端搭接在首层牛腿连接梁部22的连接端,并且两者的连接端端面紧密贴合,然后对齐梁预应力孔道11、连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25的孔道。
步骤四,每根梁预应力筋3依次穿入对应的梁预应力孔道11、连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25的孔道,然后同一根梁预应力筋3的两端锚固在两侧框架柱2的外侧,张拉梁预应力筋3将首层框架梁和框架柱连接为一体。
步骤五,在柱内梁预应力孔道25和连接梁孔道23内灌浆封闭,使梁预应力筋3在连接梁孔道23和柱内梁预应力孔道25内有粘结连接。
步骤六,将第二层框架柱2按柱网设计位置吊装在第一层框架柱2的顶部上方,将柱预应力筋4向上穿入第二层框架柱2的柱角预应力孔道24,然后将上层框架柱2底部的榫头6插入下层框架柱2顶部的凹槽5内通过榫卯连接为一体。
步骤七, 重复步骤三至步骤五,将第二层框架梁1与第二层框架柱2连接为一体。
步骤八,重复步骤六和步骤七直至自适应减震结构体系施工完毕,然后张拉柱预应力筋4。
本发明的自适应减震结构体系的控制系统原理和常规的反馈控制和最优控制一样,也是一种基于数学模型的控制方法。自适应减震结构体系中设置的人工铰会在地震的发生过程中去不断接收有关地震波的信息,随地震波的不同频率、幅值而发生相应的变化。具体地说,可以依据地震波的输入使相应的自适应减震结构体系发生微小变化,不断地根据地震波的变化自动调整,这个过程称为自适应减震结构体系系统。
自适应减震结构体系是针对地震波随机振动的研究,可以看作是一个能根据地震变化自动调节自身特性的反馈控制系统,以使结构能根据随机地震波的不同频率、幅值自动产生细微调整,可以过滤具有破坏能力的高频地震波,只接收余下的低频地震波。因此自适应减震结构体系可以广泛应用于多层和高层、大跨度装配式建筑中,能保护建筑结构适应不同程度的地震产生的影响。
自适应减震结构体系是这样一种装配式控制系统,它能够修正结构的刚度特性以适应地震波的振动变化。这种自适应减震结构体系可以做到:在地震过程中,根据输入结构的地震波的变化,使框架梁、柱的装配式连接处出现微小的张开与闭合,构成一种新型的人工铰,随着地震作用的影响发生轻微转动,从而实时地调整、控制结构整体的稳定性和侧向刚度,使建筑结构始终自动地保持在最稳定或最安全可靠的运行状态。具体地说,可以依据地震波的输入使相应的自适应减震结构体系发生微小变化,不断地根据地震波的变化,这个过程称为自适应减震结构体系系统。
随着地震过程的不断进行,可以将自适应减震结构体系随地震过程的自动控制分为三个阶段:
一、自适应减震结构体系闭合阶段。
在地震发生初期,由于P波传播速度快,自适应减震结构体系首先承受P波引起的竖向颠簸振动,但是破坏力不强。此阶段地震波的幅值较低、地震破坏作用较弱,装配式梁、柱连接处保持闭合,预应力装配式框架结构人工铰的转动约等于零,自适应减震结构体系不产生效果,为线弹性阶段。此阶段地震应力较小,人工铰连接处不张开,随着地震应力的增大,结构发生弹性变形其构造如图14所示。
二、自适应减震结构体系自动控制阶段。
因为S波的传播速度约为P波的一半,相对强的S波稍晚才到达,在水平面上发生振动,持续时间较长。随着S波的到达,输入建筑物的地震波逐渐变为P波、S波、勒夫波和瑞利波的混合波,建筑物发生强烈的水平晃动,是造成建筑结构失稳倒塌的主要原因。
当混合的地震波的幅值、地震作用达到一定界限值时,框架梁、柱的装配式连接处出现微小的张开与闭合,如图15所示,构成一种新型的人工铰,强烈的地震作用使人工铰瞬时发生轻微转动,影响了地震波在建筑介质中的传播,出现了地震波能量衰减和相速度频散的现象,使作用于建筑结构的低频率、高振幅的具有威力的S波截断成高频率、低振幅的混合波。使地震产生的应力瞬间降低,保护薄弱结构节点不首先发生破坏,从而达到减震的目的。
三、自适应减震结构体系恢复阶段。
随着地震过程逐渐结束,地震作用开始减弱、地震波的能量衰减。当地震波的幅值降低到临界值时,框架梁、柱的装配式连接处通过预应力筋的约束瞬时闭合,人工铰恢复原位,使结构具有恢复力性能。
对本实施例自适应减震结构体系的进行模型比对,分别对比地震作用下两个模型的相对位移、水平应力和层间剪力的分析结果。其中,模型一为现有现浇框架结构,模型二为本实施例结构。
如图10所示,同现浇框架结构相比,在地震中随着人工铰的张开与闭合,预应力装配式框架结构的相对位移增大,抗侧刚度显著降低,逐渐趋于零。
选取本实施例四层框架结构每层中的一个截面,比较现浇框架结构和预应力装配式框架结构在主轴方向剪力大小,如图11-12所示。从图中可以看出预应力装配式框架结构较现浇框架结构相比,地震应力大幅度减小,地震效应降低了60%左右实现了减震的目的。
如图13所示,地震作用下人工铰张开尺寸可知:人工铰的张开与闭合趋势随着地震作用下结构的水平剪力而发生变化,当地震作用达到一定程度时人工铰发生轻微转动,人工铰的梁柱连接处出现微小的张开与闭合减小结构的自身刚度,使结构受到的地震应力瞬间降低。当地震结束时,人工铰在预应力钢绞线的约束力作用下恢复到初始位置,具有良好地恢复力性能。

Claims (8)

1.一种预应力装配式人工铰,其特征在于:包括钢筋混凝土预制的框架梁(1)和框架柱(2)的梁柱连接节点,所述框架柱(2)包括柱身部(21)和对应框架梁(1)连接位置伸出柱身部(21)并与其一体预制的牛腿连接梁部(22),所述牛腿连接梁部(22)为连接台,所述框架梁(1)的连接端端面形状与牛腿连接梁部的连接台的连接端端面相配合,所述框架梁(1)的连接端搭接在连接台的连接端上并且两个连接端的端面紧密贴合,
所述框架梁(1)的内部沿梁纵向通长预留有梁预应力孔道(11),所述梁预应力孔道(11)沿梁横向设置有一道或者间隔设置有两道以上,所述牛腿连接梁部(22)预留有梁预应力孔道(11)对应的连接梁孔道(23),所述连接梁孔道(23)在连接梁内纵向通长设置并且延伸至柱身部内形成柱内梁预应力孔道(25),
所述梁预应力孔道(11)、连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)内依次通长贯穿有梁预应力筋(3),其中梁预应力筋(3)与混凝土的接触关系为跨中无粘结和跨端有粘结,即梁预应力筋(3)在梁预应力孔道(11)内无粘结连接,梁预应力筋(3)在连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)内有粘结连接。
2.根据权利要求1所述的预应力装配式人工铰,其特征在于:同一根梁预应力筋(3)所贯穿的梁预应力孔道(11)、连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)的孔道轴线位于同一个竖向平面内,并且该孔道轴线呈两端高中间内凹的弧形线。
3.根据权利要求1所述的预应力装配式人工铰,其特征在于:所述连接台的连接端端面呈两台阶的阶梯状,所述连接台的阶梯由上至下尺寸依次变大,分别为上台阶(221)和下台阶(222),所述连接梁孔道(23)位于上台阶(221)或者下台阶(222)内。
4.根据权利要求1所述的预应力装配式人工铰,其特征在于:所述柱内梁预应力孔道(25)的端面延伸至柱身的柱中或者柱侧。
5.一种自适应减震结构体系,其特征在于:包括上下连接的至少两层框架结构,每层框架结构均包括一组框架柱(2)以及一组框架梁(1),所述框架柱(2)按柱网设置,所述框架梁(1)的两端分别与框架柱(2)的相应位置连接,每个梁柱连接节点均包括权利要求1-4任意一项所述的预应力装配式人工铰,
所述柱身部(21)的四角处分别开设有柱角预应力孔道(24),所述柱角预应力孔道(24)沿柱身部(21)竖向通长设置,上下相邻两层框架柱(2)的柱角预应力孔道(24)竖向对齐,所述柱角预应力孔道(24)内通长贯穿有柱预应力筋(4),所述柱预应力筋(4)与混凝土的接触关系为通长无粘结,即柱预应力筋(4)在柱角预应力孔道(24)内无粘结连接。
6.根据权利要求5所述的自适应减震结构体系,其特征在于:所述柱身部(21)的顶部居中设有向下内凹于柱身的凹槽(5),所述柱身部(21)的底部居中设有与凹槽(5)相适应并且向下伸出柱身的榫头(6),所述柱角预应力孔道(24)设置在凹槽(5)和榫头(6)外侧的四角位置。
7.根据权利要求6所述的自适应减震结构体系,其特征在于:上层框架柱(2)底部的榫头(6)与下层框架柱(2)顶部的凹槽(5)榫卯连接。
8.一种根据权利要求7所述的自适应减震结构体系的施工方法,其特征在于,施工步骤如下:
步骤一,根据设计荷载计算框架柱(2)和框架梁(1)的尺寸以及框架梁(1)和框架柱(2)的配筋,然后在工厂进行预制,预制时在框架梁(1)内预留梁预应力孔道(11),在牛腿连接梁部(22)内预留连接梁孔道(23),在框架柱(2)内预留柱内梁预应力孔道(25)和柱角预应力孔道(24);
步骤二,将框架柱(2)和框架梁(1)运至施工现场,将首层框架柱的底部按柱网设计位置立于基础上,然后在首层框架柱的柱角预应力孔道(24)内穿入柱预应力筋(4);
步骤三,按照设计将首层框架梁连接端搭接在首层牛腿连接梁部(22)的连接端,并且两者的连接端端面紧密贴合,然后对齐梁预应力孔道(11)、连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)的孔道;
步骤四,每根梁预应力筋(3)依次穿入对应的梁预应力孔道(11)、连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)的孔道,然后同一根梁预应力筋(3)的两端锚固在两侧框架柱(2)的外侧,张拉梁预应力筋(3)将首层框架梁和框架柱连接为一体;
步骤五,在柱内梁预应力孔道(25)和连接梁孔道(23)内灌浆封闭,使梁预应力筋(3)在连接梁孔道(23)和柱内梁预应力孔道(25)内有粘结连接;
步骤六,将第二层框架柱(2)按柱网设计位置吊装在第一层框架柱(2)的顶部上方,将柱预应力筋(4)向上穿入第二层框架柱(2)的柱角预应力孔道(24),然后将上层框架柱(2)底部的榫头(6)插入下层框架柱(2)顶部的凹槽(5)内通过榫卯连接为一体;
步骤七,重复步骤三至步骤五,将第二层框架梁(1)与第二层框架柱(2)连接为一体;
步骤八,重复步骤六和步骤七直至自适应减震结构体系施工完毕,然后张拉柱预应力筋4。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396118A (zh) * 2021-12-21 2022-04-26 中国建筑技术集团有限公司 一种预应力压接连接的装配式混凝土框架结构及施工方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1544773A (zh) * 2003-11-14 2004-11-10 建研科技股份有限公司 二次预应力装配整体式混凝土板及施工工艺
CN2911057Y (zh) * 2006-03-16 2007-06-13 同济大学 部分粘结预应力纤维塑料(frp)筋混凝土梁
US20110094182A1 (en) * 2008-05-19 2011-04-28 Jeom Han KIM Stiffener for connecting prestressed concrete beam and method of constructing structure using the same
CN202416701U (zh) * 2011-12-29 2012-09-05 中国一冶集团有限公司 有粘结和无粘结组合预应力混凝土梁
CN106168035A (zh) * 2016-08-17 2016-11-30 广州地铁设计研究院有限公司 局部装配式地下结构及地下结构的局部装配式施工方法
CN207277546U (zh) * 2017-06-27 2018-04-27 湖南大学 一种装配式建筑用超高性能混凝土柱构件
CN111411746A (zh) * 2020-04-03 2020-07-14 北京工业大学 一种无粘结预制楼梯及其施工方法
CN112627332A (zh) * 2021-01-19 2021-04-09 南京林业大学 一种干式连接装配式自复位钢筋混凝土框架结构
CN215406693U (zh) * 2021-06-25 2022-01-04 吉林建筑大学 一种预应力装配式人工铰及其自适应减震结构体系

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1544773A (zh) * 2003-11-14 2004-11-10 建研科技股份有限公司 二次预应力装配整体式混凝土板及施工工艺
CN2911057Y (zh) * 2006-03-16 2007-06-13 同济大学 部分粘结预应力纤维塑料(frp)筋混凝土梁
US20110094182A1 (en) * 2008-05-19 2011-04-28 Jeom Han KIM Stiffener for connecting prestressed concrete beam and method of constructing structure using the same
CN202416701U (zh) * 2011-12-29 2012-09-05 中国一冶集团有限公司 有粘结和无粘结组合预应力混凝土梁
CN106168035A (zh) * 2016-08-17 2016-11-30 广州地铁设计研究院有限公司 局部装配式地下结构及地下结构的局部装配式施工方法
CN207277546U (zh) * 2017-06-27 2018-04-27 湖南大学 一种装配式建筑用超高性能混凝土柱构件
CN111411746A (zh) * 2020-04-03 2020-07-14 北京工业大学 一种无粘结预制楼梯及其施工方法
CN112627332A (zh) * 2021-01-19 2021-04-09 南京林业大学 一种干式连接装配式自复位钢筋混凝土框架结构
CN215406693U (zh) * 2021-06-25 2022-01-04 吉林建筑大学 一种预应力装配式人工铰及其自适应减震结构体系

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张林振等: "某预制预应力混凝土拼装框架结构设计与分析", 《建筑结构》 *
赵晗曦: "基于人工铰的自适应结构减震性能与恢复力研究", 《地震工程学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114396118A (zh) * 2021-12-21 2022-04-26 中国建筑技术集团有限公司 一种预应力压接连接的装配式混凝土框架结构及施工方法

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