CN220451079U - 一种uhpc连接的预制预应力混凝土框架结构体系 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，包括预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、预制预应力混凝土叠合梁、UHPC节点核心区和叠合板。所述上纵向主筋伸出预制上柱底面并直接锚固在UHPC节点核心区内，下纵向主筋伸出预制下柱顶面并直接锚固在UHPC节点核心区内，预应力筋和普通钢筋伸出预制预应力混凝土梁端面并直接锚固或弯折锚固在UHPC节点核心区内。该结构体系不仅现场施工方便快速、提高构件安装效率，而且既能大幅度减少钢筋锚固长度，大幅减少节点核心区箍筋用量，避免节点核心区钢筋拥挤，又能减小构件截面高度，减轻自重、提高构件抗裂性能，从而改善整体框架结构的抗震性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及预制预应力装配式建筑施工技术领域，具体地说，特别涉及到一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系。
背景技术
现浇结构的施工效率低、能源损耗高等诸多局限性，逐渐难以适应建筑工业化的发展要求。预制装配式建筑因其施工速度快、构件工厂化生产、减少现场湿作业和减少环境污染等优势，已经成为建筑工业化的发展方向。经过多年的发展和推广，预制装配式混凝土结构已得到广泛的研究和使用。
预制装配式混凝土框架结构是指梁柱构件在预制厂预制，运输至施工现场进行连接形成整体结构的结构。与现浇混凝土结构相比，它具备施工速度快、构件质量易保障、质量好、对环境污染小、节省人工费、节省大量模板和支撑等优点，是具有十分广阔前景的结构形式。对湿连接装配式混凝土框架结构来说，易施工且有效保证整体性的节点构造形式是其推广应用的关键。但是从以往的地震灾害来看，装配式结构在地震中破坏较为严重，很难达到和现浇结构相同的抗震性能。为提高装配式混凝土框架节点连接的整体性和可靠性，达到甚至超过现浇混凝土结构的抗震性能，在装配式结构中引进了预应力技术和UHPC(Ultra High Performance Concrete，超高性能混凝土)材料。
预应力装配式混凝土结构分为先张预应力装配式混凝土结构和后张预应力装配式混凝土结构，先张预应力装配式混凝土结构，是在制作构件之前就张拉预应力筋而后浇筑构件，后张预应力装配式混凝土结构，是在制作构件时先预埋预应力筋或波纹管再浇筑混凝土而后再张拉预应力筋，最后再将各个构件组装在一起的结构。预应力在混凝土截面产生的内应力，可以部分或全部抵消使用荷载下截面的应力，延缓裂缝的出现并提高构件的刚度。在卸载时，裂缝可以部分或完全闭合，结构的弹性恢复性能好。同时，预应力混凝土可以充分利用预应力筋和混凝土的材料强度，减轻结构自重。且预应力的施加有助于装配式结构使用性能和整体性的改善，促进装配式结构在大跨、重载结构中的应用。
UHPC具有优良的粘结性能，能大幅减少钢筋、预应力筋在其中的锚固长度；其强度高，可减少节点核心区箍筋用量，将UHPC用于节点核心区，可使构造简单且框架整体性好。预应力结构具有优异的受力性能，将UHPC应用于节点核心区，形成预制预应力框架结构。对该结构进行深入研究，有利于进一步推广和应用预制预应力混凝土框架结构。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，结合UHPC的优良性能，提出了一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系。其结合了先张或后张预应力结构和装配式结构以及叠合结构这三种传统结构，并采用了UHPC高性能材料，从而达到改善预制装配式混凝土框架结构的抗震性能的目的。
本实用新型的优势主要体现在预制混凝土梁柱构件的连接技术和构件之间的钢筋连接技术两个方面。在构件连接技术方面，梁柱构件之间通过具有优良性能的UHPC进行连接，形成UHPC节点核心区，更容易实现强节点弱构件的抗震设防要求，从而提升梁柱节点的延性，进而改善整体框架结构的抗震性能。在钢筋连接技术方面，梁柱构件之间的钢筋仅需要简单的搭接，且搭接长度很小，从而大大节省了预制构件的制作时间和现场安装时间。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，包括预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、预制预应力混凝土叠合梁、UHPC节点核心区以及叠合板；
所述预制混凝土上柱内设有上纵向主筋，预制混凝土下柱内设有下纵向主筋，预制预应力混凝土叠合梁内设有预制预应力混凝土梁和梁叠合层，预制预应力混凝土梁设有预应力筋和普通钢筋，梁叠合层内设有顶部通长钢筋。叠合板由预制混凝土板和浇筑在板上的板叠合层组成；
所述上纵向主筋伸出预制上柱底面并直接锚固在UHPC节点核心区内，下纵向主筋伸出预制下柱顶面并直接锚固在UHPC节点核心区内，预应力筋和普通钢筋伸出预制预应力混凝土梁端面并直接锚固或间接锚固在UHPC节点核心区内；
所述预制预应力混凝土叠合梁，也可为全预制预应力混凝土梁；所述预应力筋包括先张直线或折线形预应力筋和后张有粘结、无粘结、缓粘结的直线、折线、曲线形预应力筋；
所述预制预应力混凝土叠合梁在浇筑梁叠合层、板叠合层和UHPC节点核心区之前按预应力混凝土简支梁进行施工验算，在浇筑UHPC节点核心区、梁叠合层和板叠合层之后，按照框架梁进行计算；对于无粘结预应力梁，在正常使用极限状态时，按有效预应力进行计算，在极限承载极限状态时，考虑无粘结筋的应力增量。
进一步的，预制预应力混凝土叠合梁由预制预应力混凝土梁和梁叠合层组成；叠合板由预制混凝土板和浇筑在板上的板叠合层组成。
进一步的，预制混凝土上柱的底面、预制混凝土下柱的顶面、预制预应力混凝土叠合梁的端面均设有内陷的凹槽。
进一步的，用可靠支撑将预制混凝土上柱固定在相应位置。
进一步的，所述预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、预制预应力混凝土叠合梁内的箍筋分为加密区和非加密区，所述UHPC节点核心区内的箍筋根据设计需求布置，核心区的抗剪承载力计算按斜压杆与桁架模型计算，并考虑将UHPC内的钢纤维等效成水平箍筋和竖向纵筋，考虑其对节点核心区抗剪的贡献。
进一步的，所述预制预应力混凝土梁和所述预制混凝土板的顶面设置毛面层。
一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，包括以下步骤：
步骤1：制作预制混凝土下柱、预制混凝土上柱、预制预应力混凝土梁、预制混凝土板；其中，预制混凝土下柱、预制混凝土上柱伸出纵筋锚入节点核心区需预留足够的锚固长度；预制预应力混凝土梁伸出的普通钢筋和预应力筋锚入节点核心区需预留足够的锚固长度；其中，在制作预制预应力混凝土梁时，预应力筋为先张预应力筋时，在台座上先张拉预应力筋再浇筑混凝土，待混凝土达到足够的强度时放张预应力筋并在预制梁端预留足够的锚固长度；预应力筋为后张预应力筋时，先将后张预应力筋预埋在设计位置，并在两端预留出足够的长度，而后再浇筑混凝土，在混凝土达到设计张拉强度时，张拉后张预应力；
步骤2：待预制构件制作完成后，吊装预制混凝土下柱并将其安装在基础上，然后在伸出的纵向主筋上安装合适数量的箍筋；
步骤3：将预制预应力混凝土梁吊装至预制混凝土下柱顶面，使预制预应力混凝土梁的底面与预制混凝土下柱的顶面平齐，使预制预应力混凝土梁的端部搭放在预制混凝土下柱上，并用支撑加以固定，由于梁中已有预应力作用，也可免支撑；其中，两侧预制混凝土梁伸出的钢筋在节点核心区合理避开并直接锚固，伸出的预应力筋在节点核心区合理避开并采用直线或弯折锚固；
步骤4：将预制混凝土上柱吊装至预制混凝土下柱正上方，用可靠支撑将预制混凝土上柱固定在相应位置，并将步骤2中安装的箍筋绑扎好；其中，预制混凝土上下柱伸出钢筋在节点核心区合理避开并采用直接锚固；
步骤5：将顶部通长钢筋穿过叠合层预留的箍筋以及节点核心区并绑扎好，而后浇筑UHPC节点核心区，并设置模板使得UHPC不会进入梁叠合层部分；
步骤6：将预制混凝土平板吊装至预制预应力混凝土梁上，并加以固定；
步骤7：浇筑梁叠合层和板叠合层；
步骤8：重复上述制作过程，完成预制预应力混凝土框架结构体系。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
1.本实用新型将预制装配式混凝土结构和预应力结构结合在一起，利用预制装配式结构施工方便快速、构建质量好、节能环保的优点的基础上，结合预应力结构能够改善结构使用性能、减小构件截面高度，减轻自重、提高构件抗裂性能的优势，从而改善整体框架结构的抗震性能。
2.本实用新型采用了具有优良性能的UHPC材料，将其应用在节点核心区，能够实现预制梁柱构件的可靠连接，不仅可以提升节点的承载能力和抗震性能，还能大幅度减少钢筋、预应力筋的锚固长度，并能显著减少节点核心区箍筋用量，从而避免了节点核心区钢筋拥挤，并且大大提高了预制梁柱构件的制作、运输以及安装效率。
附图说明
图1为本实用新型的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系的结构示意图
图2为本实用新型的一榀两跨框架结构配筋示意图
图3为本实用新型的一榀两跨框架结构材料示意图
图4为本实用新型的中间层框架边节点构造详图
图5为本实用新型的中间层框架边节点轴测图
图6为本实用新型的中间层框架中节点构造详图
图7为本实用新型的中间层框架中节点轴测图
具体实施方式
为使本实用新型的特征、目的和优点能够更好的易于理解，下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步阐述。
如图1-7所示，本实用新型所述的一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，包括预制混凝土上柱1、预制混凝土下柱2、预制预应力混凝土叠合梁3、UHPC节点核心区4以及叠合板5；
所述预制混凝土上柱1内设有上纵向主筋6，预制混凝土下柱2内设有下纵向主筋7，预制预应力混凝土叠合梁3内设有预制预应力混凝土梁8和梁叠合层9，预制预应力混凝土梁8设有预应力筋10和普通钢筋11，梁叠合层9内设有顶部通长钢筋12，叠合板5由预制混凝土板13和浇筑在板上的板叠合层14组成；
所述上纵向主筋6伸出预制混凝土上柱1底面并直接锚固在UHPC节点核心区4内，下纵向主筋7伸出预制混凝土下柱2顶面并直接锚固在UHPC节点核心区4内，预应力筋10和普通钢筋11伸出预制预应力混凝土梁8端面并直接锚固或弯折锚固在UHPC节点核心区4内；
所述预制预应力混凝土叠合梁3，也可为全预制预应力混凝土梁；所述预应力筋10包括先张直线或折线形预应力筋和后张有粘结、无粘结、缓粘结的直线、折线、曲线形预应力筋；
所述预制预应力混凝土叠合梁3在浇筑梁叠合层9、板叠合层14和UHPC节点核心区4之前按预应力混凝土简支梁进行施工验算，在浇筑UHPC节点核心区4、梁叠合层9和板叠合层14之后，按照框架梁进行计算；对于无粘结预应力梁，在正常使用极限状态时，按有效预应力进行计算，在极限承载极限状态时，考虑无粘结筋的应力增量。
所述预制预应力混凝土叠合梁3由预制预应力混凝土梁8和梁叠合层9组成；叠合板5由预制混凝土板13和浇筑在板上的板叠合层14组成。
所述预制混凝土上柱1的底面、预制混凝土下柱2的顶面、预制预应力混凝土叠合梁3的端面均设有内陷的凹槽。
所述预制混凝土上柱1，用可靠支撑15将预制混凝土上柱1固定在相应位置。
所述预制混凝土上柱1、预制混凝土下柱2、预制预应力混凝土叠合梁3内的非加密区箍筋16分为加密区和非加密区，所述UHPC节点核心区4内的加密区箍筋17按设计需求布置，核心区的抗剪承载力计算按软化的拉压杆模型计算，并考虑将UHPC内的钢纤维等效成水平箍筋和竖向纵筋，考虑其对节点核心区抗剪的贡献。
所述预制预应力混凝土梁8和所述预制混凝土板13的顶面设置毛面层。
一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：制作预制混凝土下柱2、预制混凝土上柱1、预制预应力混凝土梁8、预制混凝土板13；其中，预制混凝土下柱2、预制混凝土上柱1伸出纵筋锚入UHPC节点核心区4需预留足够的锚固长度；预制预应力混凝土梁8伸出的普通钢筋和预应力筋锚入UHPC节点核心区4需预留足够的锚固长度；其中，在制作预制预应力混凝土梁8时，预应力筋10为先张预应力筋时，在台座上先张拉预应力筋10再浇筑混凝土，待混凝土达到足够的强度时放张预应力筋10并在预制梁端预留足够的锚固长度；预应力筋10为后张预应力筋时，先将后张预应力筋预埋在设计位置，并在两端预留出足够的长度，而后再浇筑混凝土，在混凝土达到设计张拉强度时，张拉后张预应力；
步骤2：待预制构件制作完成后，吊装预制混凝土下柱2并将其安装在基础上，然后在伸出的纵向主筋7上安装合适数量的加密区箍筋17；
步骤3：将预制预应力混凝土梁8吊装至预制混凝土下柱2顶面，使预制预应力混凝土梁8的底面与预制混凝土下柱2的顶面平齐，使预制预应力混凝土梁8的端部搭放在预制混凝土下柱2上，并用支撑加以固定，由于梁中已有预应力作用，也可免支撑；其中，两侧预制混凝土梁8伸出的钢筋11在节点核心区合理避开并直接锚固，伸出的预应力筋10在节点核心区合理避开并采用直线或弯折锚固；
步骤4：将预制混凝土上柱1吊装至预制混凝土下柱2正上方，用可靠支撑15将预制混凝土上柱1固定在相应位置，并将步骤2中安装的加密区箍筋17绑扎好；其中，预制混凝土上下柱伸出钢筋在节点核心区合理避开并采用直接锚固；
步骤5：将顶部通长钢筋12穿过叠合层预留的非加密区箍筋16以及UHPC节点核心区4并绑扎好，而后浇筑UHPC节点核心区4，并设置模板使得UHPC不会进入梁叠合层9部分；
步骤6：将预制混凝土平板13吊装至预制预应力混凝土梁8上，并加以固定；
步骤7：浇筑梁叠合层9和板叠合层14；
步骤8：重复上述制作过程，完成预制预应力混凝土框架结构体系。
以上所述，仅仅是对本实用新型进行的示例性描述，显然本实用新型的具体实施并不受上述方式的限制，即该描述没有限制性，在不脱离本实用新型的方法构思和技术方案的前提下，本实用新型可轻易地进行各种改进、变化或替换，这些改进和变化均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，包括预制混凝土上柱(1)、预制混凝土下柱(2)、预制预应力混凝土叠合梁(3)、UHPC节点核心区(4)以及叠合板(5)；
其特征在于，所述预制混凝土上柱(1)内设有上纵向主筋(6)，预制混凝土下柱(2)内设有下纵向主筋(7)，预制预应力混凝土叠合梁(3)内设有预制预应力混凝土梁(8)和梁叠合层(9)，预制预应力混凝土梁(8)设有预应力筋(10)和普通钢筋(11)，梁叠合层(9)内设有顶部通长钢筋(12)，叠合板(5)由预制混凝土板(13)和浇筑在板上的板叠合层(14)组成；
所述上纵向主筋(6)伸出预制混凝土上柱(1)底面并直接锚固在UHPC节点核心区(4)内，下纵向主筋(7)伸出预制混凝土下柱(2)顶面并直接锚固在UHPC节点核心区(4)内，预应力筋(10)和普通钢筋(11)伸出预制预应力混凝土梁(8)端面并直接锚固或弯折锚固在UHPC节点核心区(4)内；
所述预应力筋(10)包括先张直线或折线形预应力筋和后张有粘结、无粘结、缓粘结的直线、折线、曲线形预应力筋。
2.根据权利要求1所述的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，预制预应力混凝土叠合梁(3)由预制预应力混凝土梁(8)和梁叠合层(9)组成；叠合板(5)由预制混凝土板(13)和浇筑在板上的板叠合层(14)组成。
3.根据权利要求1所述的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，预制混凝土上柱(1)的底面、预制混凝土下柱(2)的顶面、预制预应力混凝土叠合梁(3)的端面均设有内陷的凹槽。
4.根据权利要求1所述的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，用可靠支撑(15)将预制混凝土上柱(1)固定在相应位置。
5.根据权利要求1所述的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，所述预制混凝土上柱(1)、预制混凝土下柱(2)、预制预应力混凝土叠合梁(3)内的非加密区箍筋(16)，所述UHPC节点核心区(4)内的加密区箍筋(17)按设计需求布置。
6.根据权利要求1所述的UHPC连接的预制预应力混凝土框架结构体系，其特征在于，所述预制预应力混凝土梁(8)和所述预制混凝土板(13)的顶面设置毛面层。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |