一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系及其施工方法技术

本发明专利技术涉及一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系及其施工方法，该体系包括基础、钢筋混凝土的预制柱、钢筋混凝土的叠合梁、楼板和外挂预制墙板，叠合梁包括梁预制部分和梁叠合层，梁预制部分上开有梁预应力孔道，梁预应力孔道设置在板体的下部，预制柱上开有柱预应力孔道，柱预应力孔道与梁预应力孔道对齐，两种孔道内穿有钢筋束，预制柱与梁叠合层之间锚入梁叠合层的组合钢筋锚固连接，组合钢筋包括耗能钢筋和抗剪钢筋，耗能钢筋设有无粘结段。本发明专利技术的装配式预应力混凝土大跨度框架体系还可以结合侧向支撑、剪力墙等抗侧力构件使用，适用于多高层公共建筑，如学校、办公楼、公寓、医院等。

【技术实现步骤摘要】
一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系及其施工方法
本专利技术涉及一种建筑结构体系，特别是一种装配式的预应力大跨度混凝土框架体系及其施工方法。
技术介绍
目前，国内的装配式混凝土框架结构体系主要采用梁柱节点区域现浇的装配整体式结构体系。梁柱节点干式连接的仅限于预制柱上设置支撑预制梁的牛腿，两者通常通过钢板预埋件焊接，主要应用于工业厂房结构中。美国和日本有应用于民用建筑中，不带牛腿的预制预应力框架干式连接节点。但已有体系主要存在以下问题，导致应用范围很小：一、在梁柱连接节点区域在梁的上下部均设置耗能钢筋，导致节点施工复杂，尤其是梁下部的耗能钢筋，安装不方便。二、在梁柱连接节点区域在梁的上下部均不设置耗能钢筋，仅通过单根或两根后张预应力钢筋连接，结构的耗能性能差，抗震性能不理想。三、已有的柱贯通无牛腿的后张无粘结预应力装配混凝土框架干式体系抗连续倒塌能力不强，当预应力筋失效破坏后整榀框架随即失效破坏。四、已有的柱贯通无牛腿的后张无粘结预应力装配混凝土框架干式体系，与基础相连的柱脚在地震中容易最先破坏，且修复成本高。这种体系与柱脚位置设置可替换耗能器的联合应用及研发尚未见到。五、作为一种装配式混凝土框架结构体系，综合考虑建筑室内美观效果（不露牛腿）、梁、柱、板、节点快速施工连接，水暖电等设备管线预埋，减少施工支撑和脚手架等非实体物资消耗等全方位系统优化并且兼顾结构的抗震性能和可修复性的体系还很少见。最直接的证明就是干式连接的装配式混凝土框架结构体系在全世界的应用案例非常少，需要进行系统改进创新。六、不带现浇叠合层的梁柱连接节点，虽然现场湿作业更少，但结构楼板整体性差、且楼层间的防水性能难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系及其施工方法，要解决预制装配混凝土节点连接构造较复杂、预制装配式混凝土框架和框架剪力墙结构的施工建造效率较低、抗震性能降低震后结构修复成本较高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系，包括基础、钢筋混凝土的预制柱、钢筋混凝土的叠合梁、楼板和外挂预制墙板，所述叠合梁包括底部的梁预制部分和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层，所述叠合梁在预制柱的周围双向设置，横向的梁预制部分上开有沿板体水平贯通、与预制柱垂直的上下双排的梁预应力孔道，所述梁预应力孔道沿梁预制部分的高度方向设置在板体的上部和下部，纵向的梁预制部分上开有沿板体水平贯通、与预制柱垂直的单排的梁预应力孔道，该单排梁预应力孔道位于双排预应力孔道之间、沿梁预制部分的高度方向设置在梁预制部分的中部，所述预制柱上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道对应的三排柱预应力孔道，所述柱预应力孔道与梁预应力孔道的尺寸相同并对齐设置，同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束，所述钢筋束对应也设置三排，每排设置钢筋束一根或两根，双排的梁预应力孔道中每排钢筋束的设置根数相同，所述梁预制部分与预制柱之间通过在钢筋束上施加的预应力拉接，所述梁预制部分的梁梁端与预制柱之间的梁柱接缝通过聚合物砂浆填缝粘接，所述预制柱与梁叠合层之间通过贯穿预制柱并锚入梁叠合层的组合钢筋锚固连接，所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋和下层的抗剪钢筋，耗能钢筋设有无粘结段。所述钢筋束为无粘结预应力筋或部分无粘结预应力筋，部分无粘结预应力筋包括无粘结段和跨中粘结段，所述跨中粘结段的长度以能保证钢筋在梁预制部分内充分锚固为准。所述抗剪钢筋与位于同个叠合梁内的钢筋束平行设置，抗剪钢筋包括预埋并贯通柱体的抗剪锚固柱段，还包括与抗剪锚固柱段固定连接、锚入梁叠合层内的抗剪锚固梁段。所述抗剪锚固柱段和抗剪锚固梁段通过柱内螺纹连接接头机械连接，所述抗剪锚固梁段的长度不小于15倍钢筋直径。所述耗能钢筋与位于同个叠合梁内的钢筋束平行设置，所述耗能钢筋沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道。所述耗能钢筋为柱内无粘结钢筋或柱外无粘结钢筋。所述楼板为预制叠合板，包括底部的楼板预制板和顶部的现浇混凝土的楼板叠合层，所述楼板预制板搭设在梁预制部分的上侧，所述楼板叠合层和梁叠合层一体浇筑而成，所述楼板预制板为空心楼板，空心楼板的孔洞内设有附加钢筋，该附加钢筋的两端分别穿入相邻两块空心楼板的对接区，所述楼板叠合层内布满有构造网片。所述预制柱分层预制，梁柱节点连接区避开柱间连接区，上下两层预制柱的柱体钢筋通过钢筋套筒灌浆连接，上下两层预制柱之间预留有柱间接缝并通过高强灌浆料粘结；所述底层预制柱的底部设有围合在预制柱周围、固定在基础顶部的柱脚耗能体，柱脚耗能器固定在柱脚耗能体内，所述柱脚耗能器可以是柱脚钢筋、小型屈曲约束支撑、金属耗能器或粘滞阻尼器。所述外挂预制墙板与预制柱和/或叠合梁连接，所述外挂预制墙板与叠合梁采用湿式连接或干式连接，所述外挂预制墙板与预制柱采用干式连接。一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系的施工方法，施工步骤如下：步骤一，在工厂中生产预制构件：生产预制柱、梁预制部分和外挂预制墙板，其中预制柱内预设有抗剪锚固柱段和柱内螺纹连接接头；步骤二，施工基础，然后施工底层的预制柱，并在底层的预制柱上施工柱脚耗能体和柱脚耗能器；；步骤三，安装临时支撑牛腿：在底层的预制柱上、待安装的梁预制部分的底部位置安装临时支撑牛腿；步骤四，安装上层的预制柱，预制柱之间通过钢筋套筒灌浆连接，然后在柱间水平接缝内灌入高强灌浆料；步骤五，安装梁预制部分：在临时支撑牛腿上安装梁预制部分，使梁预应力孔道对齐柱预应力孔道；步骤六，将钢筋束对准柱预应力孔道与梁预应力孔道并连续穿入至预定位置，若为部分无粘结预应力筋则需要在安装之前、跨中粘结段的位置去除外包层露出钢筋束的钢筋；；步骤七，在梁柱接缝处灌入粘结砂浆填缝灌实粘结，待聚合物砂浆达到要求强度后，张拉钢筋束；步骤八，将抗剪钢筋的抗剪锚固梁段与抗剪锚固柱段机械连接；步骤九，在梁预制部分上根据耗能钢筋的无粘结形式施工耗能钢筋；步骤十，在梁预制部分上按序搭设楼板预制板，然后在楼板预制板的对接区空心处穿入附加钢筋，在楼板预制板的上侧施工构造网片，附加钢筋的直径和间距由设计确定；步骤十一，在梁预制部分和楼板预制板上一体浇筑梁叠合层和楼板叠合层；步骤十二，重复步骤四至步骤十一直至所有梁柱施工完成；步骤十三，安装外挂预制墙板，体系施工完成。与现有技术相比本专利技术具有以下特点和有益效果：本专利技术提出的装配式预应力混凝土大跨度框架体系在预制梁与预制柱内留有双排预应力筋管道，同时通过在管道内穿过的后张预应力钢筋的预紧力将彼此连接成整体。该预应力管道相比现有技术设置在预制梁的上部和下部，双排预应力筋可以更好的发挥预应力筋的作用。其中每根预应力筋可以为无粘结筋也可以为部分无粘结的预应力筋，将粘结位置设置在跨中，即保证结构在地震中有加大的变形能力也保证了结构的抗连续倒塌能力，当预应力筋破坏后，预应力筋跨中粘结段能将破坏限制在梁内，使得整榀框架不至于全部破坏，进而提高整个结构的抗连续倒塌能力。本专利技术提出的装配式预应力混凝土大跨度框架体系现场浇筑的叠合层内除楼板构造钢筋网外还设置与预制梁柱连接的耗能抗剪组合钢筋。耗能钢筋与抗剪钢筋均设置在梁叠合层内，上层耗能钢筋发挥锚固力的作用与梁预制部分内的预应力筋结合，提高构件间的抗震能力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系，包括基础（5）、钢筋混凝土的预制柱（1）、钢筋混凝土的叠合梁（2）、楼板（3）和外挂预制墙板（4），其特征在于：所述叠合梁（2）包括底部的梁预制部分（2.1）和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层（2.2），所述叠合梁在预制柱的周围双向设置，横向的梁预制部分（2.1）上开有沿梁体水平贯通、与预制柱（1）垂直的上下双排的梁预应力孔道（2a），所述梁预应力孔道（2a）沿梁预制部分（2.1）的高度方向设置在梁体的上部和下部，纵向的梁预制部分（2.1）上开有沿梁体水平贯通、与预制柱（1）垂直的单排的梁预应力孔道，该单排梁预应力孔道位于双排预应力孔道之间、沿梁预制部分（2.1）的高度方向设置在梁预制部分的中部，所述预制柱（1）上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道对应的三排柱预应力孔道（1a），所述柱预应力孔道（1a）与梁预应力孔道（2a）的尺寸相同并对齐设置，同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束（6），所述钢筋束（6）对应也设置三排，每排设置钢筋束（6）一根或两根，双排的梁预应力孔道（2a）中每排钢筋束的设置根数相同，所述梁预制部分（2.1）与预制柱（1）之间通过在钢筋束（6）上施加的预应力拉接，所述梁预制部分（2.1）的梁端与预制柱（1）之间的梁柱接缝通过聚合物砂浆填缝粘接，所述预制柱（1）与梁叠合层（2.2）之间通过贯穿预制柱（1）并锚入梁叠合层（2.2）的组合钢筋锚固连接，所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋（7）和下层的抗剪钢筋（8），耗能钢筋（7）设有无粘结段。...

【技术特征摘要】
1.一种装配式预应力混凝土大跨度框架体系，包括基础（5）、钢筋混凝土的预制柱（1）、钢筋混凝土的叠合梁（2）、楼板（3）和外挂预制墙板（4），其特征在于：所述叠合梁（2）包括底部的梁预制部分（2.1）和顶部的现浇钢筋混凝土的梁叠合层（2.2），所述叠合梁在预制柱的周围双向设置，横向的梁预制部分（2.1）上开有沿梁体水平贯通、与预制柱（1）垂直的上下双排的梁预应力孔道（2a），所述梁预应力孔道（2a）沿梁预制部分（2.1）的高度方向设置在梁体的上部和下部，纵向的梁预制部分（2.1）上开有沿梁体水平贯通、与预制柱（1）垂直的单排的梁预应力孔道，该单排梁预应力孔道位于双排预应力孔道之间、沿梁预制部分（2.1）的高度方向设置在梁预制部分的中部，所述预制柱（1）上开有沿柱体水平贯通、与梁预应力孔道对应的三排柱预应力孔道（1a），所述柱预应力孔道（1a）与梁预应力孔道（2a）的尺寸相同并对齐设置，同时两种孔道内通长穿有连续的后张预应力的钢筋束（6），所述钢筋束（6）对应也设置三排，每排设置钢筋束（6）一根或两根，双排的梁预应力孔道（2a）中每排钢筋束的设置根数相同，所述梁预制部分（2.1）与预制柱（1）之间通过在钢筋束（6）上施加的预应力拉接，所述梁预制部分（2.1）的梁端与预制柱（1）之间的梁柱接缝通过聚合物砂浆填缝粘接，所述预制柱（1）与梁叠合层（2.2）之间通过贯穿预制柱（1）并锚入梁叠合层（2.2）的组合钢筋锚固连接，所述组合钢筋包括上层的耗能钢筋（7）和下层的抗剪钢筋（8），耗能钢筋（7）设有无粘结段。2.根据权利要求1所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述钢筋束（6）为无粘结预应力筋或部分无粘结预应力筋，部分无粘结预应力筋包括无粘结段和跨中粘结段，所述跨中粘结段的长度以能保证钢筋在梁预制部分内充分锚固为准。3.根据权利要求1或2所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述抗剪钢筋（8）与位于同个叠合梁内的钢筋束（6）平行设置，抗剪钢筋（8）包括预埋并贯通柱体的抗剪锚固柱段（8.1），还包括与抗剪锚固柱段（8.1）固定连接、锚入梁叠合层（2.2）内的抗剪锚固梁段（8.2）。4.根据权利要求3所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述抗剪锚固柱段（8.1）和抗剪锚固梁段（8.2）通过柱内螺纹连接接头（9）机械连接，所述抗剪锚固梁段（8.2）的长度不小于15倍钢筋直径。5.根据权利要求1、2或4任意一项所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述耗能钢筋（7）与位于同个叠合梁内的钢筋束（6）平行设置，所述耗能钢筋（7）沿梁柱节点连接处的高度方向交叉错开布置为空间垂直的两道。6.根据权利要求5所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述耗能钢筋（7）为柱内无粘结钢筋或柱外无粘结钢筋。7.根据权利要求1、2、4或6任意一项所述的装配式预应力混凝土大跨度框架体系，其特征在于：所述楼板（3）为预制叠...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海山，刘康，齐虎，李黎明，范昕，田力达，耿娇，王冬雁，
申请(专利权)人：中国建筑股份有限公司，北京中建柏利工程技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11