一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系及设计计算方法技术

本发明专利技术公开了一种全预制装配式钢‑混组合楼盖体系及设计计算方法，该楼盖体系包括预制混凝土楼板（1）、H型钢梁（2）、梁板UHPC榫卯连接节点（3）和板板UHPC榫卯连接节点（4），其中：预制混凝土楼板（1）的两侧沿板厚方向开有抗剪槽孔（11）；H型钢梁（2）上翼缘上焊接有栓钉连接件（21）；两预制混凝土楼板（1）与H型钢梁（2）之间采用梁板UHPC榫卯连接节点（3）连接；相邻两预制混凝土楼板（1）之间采用板板UHPC榫卯连接节点（4）连接。本发明专利技术设计采用超高性能混凝土UHPC进行预制混凝土楼板与H型钢梁间及预制混凝土楼板间的连接，该装配式楼盖体系具有构造简单、性能可靠、施工方便快捷、绿色环保等优势。

【技术实现步骤摘要】
一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系及设计计算方法
本专利技术涉及建筑结构连接构造
，具体而言，涉及一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系及设计计算方法。
技术介绍
楼盖作为建筑结构整体抗侧力体系的重要组成部分，不仅需要承受楼层恒、活荷载，同时将水平地震作用及风载作用有效传递给其他抗侧力构件。传统的钢-现浇混凝土楼盖具有良好的受力性能和刚度，但其存在现场模板作业、钢筋绑扎作业和混凝土浇筑作业量大等问题，施工作业慢、人工成本高，且环境污染严重，不符合建筑工业化和绿色建筑的发展理念。为适应工业化建造需求，现有装配式钢-混组合楼盖的楼板形式主要包括传统桁架筋楼承板、可拆底模桁架筋楼承板和叠合板组合楼板等，但市场验证表明，上述产品仍非装配式住宅建筑楼板的成熟解决方案：传统桁架筋楼承板由于压型钢板暴露，美观性差，妨碍装修，消费者认可度较低；可拆底模桁架筋楼承板施工工序复杂，底模的实际可重复利用性不高，成本控制难度大；而叠合板组合楼板实际厚度往往大于150mm，在住宅建筑中的适应度较低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系及设计计算方法，设计采用超高性能混凝土UHPC进行预制混凝土楼板与H型钢梁间及预制混凝土楼板间的连接，具体为H型钢梁与其上方预制混凝土楼板之间通过UHPC榫卯连接节点连成一个整体，预制混凝土楼板之间通过UHPC榫卯连接节点连接。该装配式楼盖体系具有构造简单、性能可靠、施工方便快捷、绿色环保等优势。本专利技术是这样实现的：本专利技术首先提供一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系，包括预制混凝土楼板、H型钢梁、梁板UHPC榫卯连接节点和板板UHPC榫卯连接节点，其中：所述预制混凝土楼板的两侧沿板厚方向开有抗剪槽孔；所述H型钢梁上翼缘上焊接有栓钉连接件；两预制混凝土楼板与H型钢梁之间采用梁板UHPC榫卯连接节点连接，两预制混凝土楼板搁置在上翼缘两侧，预制混凝土楼板在与H型钢梁连接侧横向钢筋不伸出，连接区域内设置有后置钢筋架，后置钢筋架两端分别伸入两预制混凝土楼板的抗剪槽孔内，并且连接区域内H型钢梁上翼缘上以及抗剪槽孔内浇筑UHPC形成第一连接块；相邻两预制混凝土楼板之间采用板板UHPC榫卯连接节点连接，预制混凝土楼板在与相邻预制混凝土楼板连接侧横向钢筋伸出并相互搭接绑扎，连接区域内预制混凝土楼板之间以及抗剪槽孔内浇筑UHPC形成第二连接块。在一个实施例中，所述抗剪槽孔为T型槽孔，T型槽孔在板面方向为T型，第一连接块、第二连接块两侧分布有T型UHPC抗剪键。在一个实施例中，所述T型槽孔为盲孔，在板厚方向不贯通板厚。在一个实施例中，所述栓钉连接件在所述H型钢梁上翼缘上纵向设置两排，栓钉连接件与所述抗剪槽孔位置对应，两排栓钉连接件分别靠近对应预制混凝土楼板的抗剪槽孔。在一个实施例中，所述梁板UHPC榫卯连接节点连接区域内还设置有后置贯穿纵筋，后置贯穿纵筋从所述后置钢筋架中穿过。在一个实施例中，所述后置贯穿纵筋设置两根，呈上下布置在两排栓钉连接件之间。在一个实施例中，所述预制混凝土楼板与相邻预制混凝土楼板之间的连接区域内设置有后置钢筋架，后置钢筋架两端分别伸入两预制混凝土楼板的抗剪槽孔内。在一个实施例中，所述后置钢筋架为四边形环形钢筋架，其在所述栓钉连接件的一侧布置一个，或在所述栓钉连接件的两侧对称各布置一个。在一个实施例中，所述第一连接块长度与预制混凝土楼板长度相同，宽度略小于所述H型钢梁翼缘宽度，所述第二连接块长度与预制混凝土楼板长度相同，宽度小于第一连接块宽度。本专利技术还提供一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系的设计计算方法，包括如下步骤：步骤一、确定预制混凝土楼板混凝土材料抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，确定UHPC抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，确定预制混凝土楼板横向钢筋配筋，其中p为横向钢筋直径，q为横向钢筋间距，确定预制混凝土楼板横向钢筋的抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度；步骤二、确定梁板节点两侧预制混凝土楼板上T型槽孔的尺寸，包括横段尺寸和竖直段尺寸，横段尺寸包括长度a和宽度b，竖直段尺寸包括长度c和宽度d，T型槽孔的深度为t；上述尺寸的设计原则为：式1式2式3式4式5式6通过式1可确定竖直段长度c的尺寸范围，然后通过式2~式6确定其它尺寸；步骤三，梁板节点处的构件承载力计算：梁板节点处无后置钢筋架时承载力设计采用下述两公式进行计算，式中n为梁板节点处抗剪槽孔的个数：抗剪承载力：抗拉承载力：当梁板节点处有后置钢筋架时，后置钢筋架的抗剪强度和抗拉强度分别为和，为交界面处后置钢筋架的面积，此时的抗剪承载力和抗拉承载力计算公式为：抗剪承载力：抗拉承载力：其中，和分别为后置钢筋抗拉强度和抗剪强度的折减系数，通过试验确定；步骤四，确定板板节点两侧预制混凝土楼板上T型槽孔的尺寸，包括横段尺寸和竖直段尺寸，横段尺寸包括长度e和宽度f，竖直段尺寸包括长度g和宽度h，T型槽孔的深度为i；上述尺寸的设计原则为：步骤五，板板节点处的构件承载力计算：抗剪承载力：抗拉承载力：抗弯承载力：式中m为板板节点处抗剪槽孔的个数，为预制混凝土楼板单侧伸出横向钢筋的面积，和为伸出横向钢筋抗剪强度和抗拉强度的折减系数，通过试验确定；为预制混凝土楼板上下伸出横向钢筋中心的距离，为上层或者下层单层伸出横向钢筋的截面积，为伸出横向钢筋的抗弯强度设计值，为UHPC抗弯强度设计值，为伸出横向钢筋抗弯强度折减系数，为T型槽孔内竖直段UHPC抗弯强度设计值的折减系数；将梁板连接处计算出的剪力与实际工况荷载计算所得的梁板组合梁的剪力进行对比，板板拼接处计算得到的剪力、拉力和弯矩与按实际工况荷载计算得到的梁板组合梁的剪力、拉力和弯矩进行对比，大于即可。与现有技术相比，本专利技术提供的一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系具有以下优势：预制混凝土楼板与带栓钉钢梁之间采用UHPC榫卯湿式连接形成整体钢-混组合梁，充分利用UHPC的超高抗剪强度，在保证装配式钢-混组合梁承载性能、刚度和延性的同时，在预制混凝土楼板之间形成强劲榫卯连接件，提高UHPC与混凝土预制楼板交界面纵向粘结抗剪强度；后置环形钢筋架则保证了连接处的抗弯刚度以及抗拉刚度，同时UHPC具有高抗拉强度，结合T型槽孔的构造，在预制混凝土楼板和后浇区域之间形成堪固作用，抵抗组合梁受到的负弯矩。在完全剔除预制板横向外伸钢筋的情况下，保证栓钉连接件抗剪性能的充分发挥，避免外载作用下装配式组合梁连接区域混凝土提前破坏；该湿式连接节点通过在钢梁上方有限区域内使用UHPC，显著提升钢-混组合梁负弯矩区混凝土抗裂性能和耐久性，避免装配式钢-混组合结构在服役过程中的性能退化行为，降低后期维护成本，具有全寿命周期内的显著经济优势。此外，该湿式连接节点所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系，其特征在于包括预制混凝土楼板（1）、H型钢梁（2）、梁板UHPC榫卯连接节点（3）和板板UHPC榫卯连接节点（4），其中：/n所述预制混凝土楼板（1）的两侧沿板厚方向开有抗剪槽孔（11）；/n所述H型钢梁（2）上翼缘上焊接有栓钉连接件（21）；/n两预制混凝土楼板（1）与H型钢梁（2）之间采用梁板UHPC榫卯连接节点（3）连接，两预制混凝土楼板（1）搁置在上翼缘两侧，预制混凝土楼板（1）在与H型钢梁（2）连接侧横向钢筋（12）不伸出，连接区域内设置有后置钢筋架（5），后置钢筋架（5）两端分别伸入两预制混凝土楼板（1）的抗剪槽孔（11）内，并且连接区域内H型钢梁（2）上翼缘上以及抗剪槽孔（11）内浇筑UHPC形成第一连接块（31）；/n相邻两预制混凝土楼板（1）之间采用板板UHPC榫卯连接节点（4）连接，预制混凝土楼板（1）在与相邻预制混凝土楼板（1）连接侧横向钢筋（12）伸出并相互搭接绑扎，连接区域内预制混凝土楼板（1）之间以及抗剪槽孔（11）内浇筑UHPC形成第二连接块（41）。/n

【技术特征摘要】
1.一种全预制装配式钢-混组合楼盖体系，其特征在于包括预制混凝土楼板（1）、H型钢梁（2）、梁板UHPC榫卯连接节点（3）和板板UHPC榫卯连接节点（4），其中：
所述预制混凝土楼板（1）的两侧沿板厚方向开有抗剪槽孔（11）；
所述H型钢梁（2）上翼缘上焊接有栓钉连接件（21）；
两预制混凝土楼板（1）与H型钢梁（2）之间采用梁板UHPC榫卯连接节点（3）连接，两预制混凝土楼板（1）搁置在上翼缘两侧，预制混凝土楼板（1）在与H型钢梁（2）连接侧横向钢筋（12）不伸出，连接区域内设置有后置钢筋架（5），后置钢筋架（5）两端分别伸入两预制混凝土楼板（1）的抗剪槽孔（11）内，并且连接区域内H型钢梁（2）上翼缘上以及抗剪槽孔（11）内浇筑UHPC形成第一连接块（31）；
相邻两预制混凝土楼板（1）之间采用板板UHPC榫卯连接节点（4）连接，预制混凝土楼板（1）在与相邻预制混凝土楼板（1）连接侧横向钢筋（12）伸出并相互搭接绑扎，连接区域内预制混凝土楼板（1）之间以及抗剪槽孔（11）内浇筑UHPC形成第二连接块（41）。


2.根据权利要求1所述的楼盖体系，其特征在于，
所述抗剪槽孔（11）为T型槽孔，T型槽孔在板面方向为T型，第一连接块（31）、第二连接块（41）两侧分布有T型UHPC抗剪键（32）。


3.根据权利要求2所述的楼盖体系，其特征在于，
所述T型槽孔为盲孔，在板厚方向不贯通板厚。


4.根据权利要求1所述的楼盖体系，其特征在于，
所述栓钉连接件（21）在所述H型钢梁（2）上翼缘上纵向设置两排，栓钉连接件（21）与所述抗剪槽孔（11）位置对应，两排栓钉连接件（21）分别靠近对应预制混凝土楼板（1）的抗剪槽孔（11）。


5.根据权利要求4所述的楼盖体系，其特征在于，
所述梁板UHPC榫卯连接节点（3）连接区域内还设置有后置贯穿纵筋（6），后置贯穿纵筋（6）从所述后置钢筋架（5）中穿过。


6.根据权利要求5所述的楼盖体系，其特征在于，
所述后置贯穿纵筋（6）设置两根，呈上下布置在两排栓钉连接件（21）之间。


7.根据权利要求1所述的楼盖体系，其特征在于，
所述预制混凝土楼板（1）与相邻预制混凝土楼板（1）之间的连接区域内设置有后置钢筋架（5），后置钢筋架（5）两端分别伸入两预制混凝土楼板（1）的抗剪槽孔（11）内。


8.根据权利要求1或7所述的楼盖体系，其特征在于，
所述后置钢筋架（5）为四边形环形钢筋架，其在所述栓钉连接件（21）的一侧布置一个，或在所述栓钉连接件（21）的两侧对称各布置一个。


9.根据权利要求1所述的楼盖体系，其特征在于，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓刚，郑明召，王皓，岳清瑞，刘洁，
申请(专利权)人：中冶建筑研究总院有限公司，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11