一种先张预应力框架装配结构体系及其施工方法
阅读说明：本技术 一种先张预应力框架装配结构体系及其施工方法 (Pre-tensioned pre-stressed frame assembly structure system and construction method thereof ) 是由 赵洪波 周绪红 张波 张树辉 施军 于 2021-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种先张预应力框架装配结构体系及其施工方法,其包括混凝土柱、先张预应力薄底叠合梁、先张预应力薄底叠合板、后扎钢筋骨架和后浇混凝土,其中,混凝土柱可为现浇或预制,柱制作至楼层处预留钢筋和后浇区域；所述先张预应力薄底叠合梁由预应力钢绞线、较薄混凝土梁底板、箍筋、梁加强肋组成,其中,预应力钢绞线作为部分受力纵筋,梁底板上铺设非预应力钢筋,非预应力钢筋包括底部和顶部纵向钢筋、箍筋,其中纵向钢筋锚入混凝土柱,满足规范抗震要求,增强结构整体性能和延性。本发明采用先张预应力薄底叠合板底板上铺设垂直于加强肋的钢筋,加强肋上留有孔洞,钢筋可以穿加强肋,叠合后楼板可以双向传力,结构整体性堪比现浇。(The invention discloses a pre-tensioned prestressed frame assembly structure system and a construction method thereof, wherein the pre-tensioned prestressed frame assembly structure system comprises a concrete column, a pre-tensioned prestressed thin-bottom superposed beam, a pre-tensioned prestressed thin-bottom superposed slab, a post-tied steel bar framework and post-poured concrete, wherein the concrete column can be cast-in-place or prefabricated, and steel bars and a post-poured area are reserved at a floor after the column is manufactured; the pre-tensioned prestressed thin-bottom superposed beam is composed of prestressed steel strands, a thinner concrete beam bottom plate, stirrups and beam reinforcing ribs, wherein the prestressed steel strands are used as partial stressed longitudinal ribs, non-prestressed steel bars are paved on the beam bottom plate, the non-prestressed steel bars comprise bottom and top longitudinal steel bars and stirrups, and the longitudinal steel bars are anchored into a concrete column, so that the standardized seismic requirements are met, and the overall performance and ductility of the structure are enhanced. The invention adopts the prestressed thin-bottom laminated slab base plate which is firstly stretched to lay the reinforcing steel bars which are vertical to the reinforcing ribs, holes are reserved on the reinforcing ribs, the reinforcing steel bars can penetrate through the reinforcing ribs, the floor slab can transmit force in two directions after being laminated, and the structural integrity is comparable to cast-in-place.)
技术领域
本发明具体涉及建筑工程技术领域，具体是一种先张预应力框架装配结构体系及其施工方法。
背景技术
装配式混凝土结构是实现建筑产业现代化的重要结构体系之一，普通装配式混凝土结构一般按照现浇混凝土结构对构件拆分，在工厂预制加工好后，现场安装，再部分绑扎钢筋和现浇混凝土；这样的装配结构构件较重，构件复杂，材料强度低，安装构件碰撞严重，结构的整体性能也较差，不能发挥工厂预制的优越性，反而施工更加复杂，工程造价更高。
预应力装配式框架结构主要分为后张预应力装配式框架结构和先张预应力装配式框架结构，已有的预应力装配框架结构的构件都很大，吊装和运输效率很低，结构整体性能也较差，非预应力钢筋无法锚入梁柱核心区域，结构的抗震延性较差。
现有的装配结构中，板跨度较小，次梁较多，主梁刚度因为次梁位置削弱较厉害，主梁制作和吊装效率很低，或者主次梁采用铰接连接，结构整体性较差，次梁多，建筑物的内部空间净高减小，房间次梁多也影响了建筑物内部空间。
发明内容
为此，本发明提出一种先张预应力框架装配结构体系及其施工方法以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种先张预应力框架装配结构体系，其包括混凝土柱、先张预应力薄底叠合梁、先张预应力薄底叠合板、后扎钢筋骨架和后浇混凝土组成。其中，所述混凝土柱为现浇柱或者预制柱，柱内钢筋根据工程设计需要配置；所述先张预应力叠合梁为先张预应力薄底板叠合梁，由较薄高强混凝土底板、开口箍筋、先张预应力高强钢筋和加强肋构成，其中加强肋可为钢管桁架、混凝土肋、钢板钢管肋等；所述预应力叠合板为先张预应力叠合板，由混凝土薄底板，加强肋，减重块和高强预应力钢丝组成，其中其中加强肋可为钢管桁架、混凝土肋、钢板钢管肋等。楼板较厚时，可以增设减重块减轻结构自重。所述混凝土柱浇筑至楼层处，受力钢筋预留搭接长度同，准备上层混凝土柱制作；所述先张预应力叠合梁工厂制作好后，安装在楼层处，先张预应力高强钢筋锚固至混凝土柱核心区，并在预应力梁上放置其他非预应力钢筋，非预应力钢筋包括箍筋、梁底纵筋和梁底纵筋，纵筋分别按照结构受力要求锚入混凝土柱核心区；所述先张预应力叠合板工厂制作好，在楼层拼装处，板端搁置在所述先张预应力叠合梁上，拼装好后，垂直楼板方向上放置非预应力钢筋，将先张预应力叠合板连接成一个整体，钢筋并同所述先张预应力叠合梁上的钢筋骨架连接成一体；待上述钢筋骨架绑扎完成后，根据需要设置梁侧模，浇筑后浇混凝土形成整体先张预应力框架结构。
本发明采用预应力薄板叠合梁，并在薄板上铺设非预应力钢筋，有效解决了传统装配框架结构钢筋打架、预应力装配结构的非预应力钢筋不能进支座、现场安装复杂和结构抗震延性差的问题。
所述先张预应力薄底叠合板由板高强预应力钢丝、较薄高强混凝土板底板、减重块、板加强肋组成，其中，所述板高强预应力钢丝作为受力钢筋；
所述后扎钢筋骨架由梁底、梁面、板底和板面梁非预应力纵筋组成。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合梁预制混凝土部分设置为较薄高强混凝土梁底板，且所述较薄高强混凝土梁底板上可铺设梁非预应力纵筋和箍筋钢筋骨架，所述较薄高强混凝土梁底板的厚度设置为50～200mm。
进一步，作为优选，所述梁非预应力纵筋可按照结构抗震规范要求锚固至混凝土柱楼层处后浇区域，并可以根据规范要求灵活布置。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合梁采用梁加强肋对预制薄底混凝土部分的抗弯强度、刚度和抗剪强度进行加强。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合梁受力于梁高强预应力钢绞线锚固至混凝土柱楼层处后浇区域。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合板混凝土预制部分设置为较薄高强混凝土板底板，所述较薄高强混凝土板底板与板加强肋的交接处留有孔洞，所述较薄高强混凝土板底板厚度设置为30～100mm。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合板上采用板加强肋对预制混凝土部分的抗弯强度、抗弯刚度和抗剪强度进行加强。
进一步，作为优选，所述较薄高强混凝土板底板上设置有多个板加强肋，每个所述板加强肋上均等距间铺有多个减重块，每相邻的两个所述减重块之间均留有用于钢筋绑扎的空隙，且所述空隙的宽度设置为120～400mm。
进一步，作为优选，所述先张预应力薄底叠合板安装于所述较薄高强混凝土梁底板的上方。
一种先张预应力框架装配结构体系的施工方法，其包括以下步骤：
S1：混凝土柱、先张预应力薄底叠合梁、先张预应力薄底叠合板完成深化图纸设计，混凝土柱根据设计要求选择工厂预制、现场浇筑。
S2：工厂根据深化图纸加工好预制构件；
S3：构件运输及吊装就位；
S4：首先做好混凝土柱的浇筑或吊装至楼层高度，先张预应力薄底叠合梁下设置部分支撑；
S5：吊装先张预应力叠合梁，搁置在混凝土柱上；
S6：吊装先张预应力薄底叠合板，搁置在先张预应力叠合梁上；
S7：在先张预应力叠合梁上绑扎梁的梁非预应力纵筋，钢筋锚固至混凝土柱内；
S8：在先张预应力薄底叠合板上穿梁非预应力纵筋过加强肋，底板上梁非预应力纵筋垂直于板加强肋，然后铺设板面钢筋；
S9：梁板柱的后浇混凝土浇筑，结构形成整体先张预应力框架结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明中先张预应力薄底叠合梁自重较轻、强度较高、刚度较大。
2.本发明中先张预应力薄底叠合梁纵向钢筋强度大，材料效率高。
3.本发明中先张预应力薄底叠合梁纵向钢筋较软，安装过程完美解决钢筋冲突。
4.本发明中先张预应力薄底叠合梁运输安装效率极高。
5.本发明中先张预应力薄底叠合梁采用加强肋加强，刚度大，现场支撑少。
6.本发明中先张预应力薄底叠合梁上铺设非预应力普通钢筋，易于构件标准化，构件延性和解决构件抗震性能。
7.本发明采用先张预应力薄底叠合板，构件自重轻，运输和吊装效率极高。
8.本发明采用先张预应力薄底叠合板采用加强肋加强，构件刚度大，跨度大，结构次梁少，支撑少，无模板木方。
9.本发明采用先张预应力薄底叠合板底板上铺设垂直于加强肋的钢筋，加强肋上留有孔洞，钢筋可以穿加强肋，叠合后楼板可以双向传力，结构整体性堪比现浇。
附图说明
图1为一种先张预应力框架装配结构体系中混凝土柱的结构示意图；
图2为一种先张预应力框架装配结构体系中先张预应力薄底叠合板的结构示意图；
图3为一种先张预应力框架装配结构体系中先张预应力薄底叠合梁的结构示意图；
图4为一种先张预应力框架装配结构体系中后扎钢筋骨架的结构示意图；
图5为一种先张预应力框架装配结构体系实施例一的结构示意图；
图6为一种先张预应力框架装配结构体系实施例二的结构示意图；
图7为一种先张预应力框架装配结构体系实施例三的结构示意图。
图中：1、混凝土柱；2、先张预应力钢管桁架叠合梁；3、先张预应力钢管桁架叠合板；4、后扎钢筋骨架；5、后浇混凝土；6、梁加强肋；7、板加强肋；8、减重块；9、板高强预应力钢丝；10、梁高强预应力钢绞线；11、梁非预应力纵筋；12、较薄高强混凝土梁底板；13、较薄高强混凝土板底板；14、箍筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：请参阅附图1-5，本发明提供一种技术方案：一种先张预应力框架装配结构体系，其包括现浇混凝土柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁2、先张预应力钢管桁架叠合板3、后扎钢筋骨架4和后浇混凝土5组成，其中，先张钢管钢管桁架叠合梁2由混凝土薄底板、开口箍、梁高强预应力钢绞线10和梁加强肋6组成；先张预应力钢管桁架叠合板3由混凝土薄底板、板高强预应力钢丝9和板加强肋7组成；梁板构件均为混凝土薄底板；后扎钢筋骨架4主要包括梁底正弯矩纵向钢筋、梁面负弯矩纵向钢筋和箍筋；后扎纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10分别锚如柱核心区。
本实施例中，混凝土柱1采用现浇混凝土柱。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2采用单排钢管桁架预应力叠合梁。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2混凝土底板较薄，其厚度为100～150mm。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2包含有开口箍。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2上在现场铺设非预应力钢筋，非预应力钢筋包括底部纵向钢筋和面层纵向钢筋。
本实施例中，底部纵向钢筋、面层纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10均锚固至混凝土柱核心区。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用钢管桁架加强，混凝土底板厚度为35～50mm；
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用密拼，拼装好后在底板上布置横向钢筋，并铺装面层负弯矩钢筋，钢筋均锚固至周边梁内；
一种先张预应力框架装配结构体系实施例一的施工方法，其包括以下步骤：
S1：混凝土柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁、先张预应力钢管桁架叠合板完成深化图纸设计，混凝土柱1现场浇筑；
S2：工厂根据深化图纸加工好先张预应力钢管桁架叠合梁和先张预应力钢管桁架叠合板；
S3：构件运输及吊装就位；
S4：首先浇筑好混凝土柱1的浇筑或吊装至楼层高度，先张预应力薄底叠合梁下设置部分支撑；
S5：吊装先张预应力钢管桁架叠合梁，搁置在混凝土柱1上；
S6：吊装先张预应力钢管桁架叠合板，搁置在先张预应力薄底叠合梁上；
S7：在先张预应力薄底叠合梁上绑扎梁非预应力纵筋11，且梁非预应力纵筋11锚固至混凝土柱1内；
S8：在先张预应力薄底叠合板上穿梁非预应力纵筋11过钢管桁架，底板上梁非预应力纵筋11垂直于板加强肋7，然后铺设板面钢筋；
S9：梁板柱的后浇混凝土浇筑，结构形成整体先张预应力框架结构(请参阅附图5)。
实施例二：请参阅附图1-4和6，本发明提供第二种技术方案：一种先张预应力框架装配结构体系，其包括现浇混凝土预制柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁2、先张预应力钢管桁架叠合板3、后扎钢筋骨架4和后浇混凝土5组成，其中，先张钢管钢管桁架叠合梁2由混凝土薄底板、开口箍、梁高强预应力钢绞线10和梁加强肋6组成；先张预应力钢管桁架叠合板3由混凝土薄底板、减重块8、板高强预应力钢丝9和板加强肋7组成；梁板构件均为混凝土薄底板；后扎钢筋骨架4包括梁底正弯矩纵向钢筋、梁面负弯矩纵向钢筋和箍筋；后扎纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10分别锚如柱核心区。
本实施例中，混凝土柱1采用现浇混凝土预制柱。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2采用双排钢管桁架预应力叠合梁，根据梁宽也可以采用单排钢管桁架。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2混凝土底板较薄，且厚度为100～150mm。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2包含有开口箍。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2上在现场铺设梁非预应力纵筋11，梁非预应力纵筋11包括底部纵向钢筋、面层纵向钢筋和箍筋。
本实施例中，底部纵向钢筋、面层纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10均锚固至混凝土柱核心区。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用钢管桁架加强，混凝土底板厚度为45mm～60mm。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用密拼，拼装好后在板面上的减重块8之间布置横向钢筋，并铺装面层负弯矩钢筋，钢筋均锚固至周边梁内。
一种先张预应力框架装配结构体系实施例二的施工方法，其包括以下步骤：
S1：混凝土柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁2、先张预应力钢管桁架叠合板3完成深化图纸设计；
S2：工厂根据深化图纸加工好先张预应力钢管桁架叠合梁2和带减重块8的先张预应力钢管桁架叠合板3；
S3：构件运输及吊装就位；
S4：首先安装好混凝土柱1至楼层高度，在安装好部分支撑；
S5：吊装先张预应力钢管桁架叠合梁2，搁置在混凝土柱1上；
S6：吊装先张预应力钢管桁架叠合板3，搁置在先张预应力薄底叠合梁上；
S7：在先张预应力薄底叠合梁上绑扎梁的梁非预应力纵筋11，钢筋锚固至混凝土柱内；
S8：在先张预应力薄底叠合板底板上和减重块8之间穿梁非预应力纵筋11过钢管桁架，板面上梁非预应力纵筋11垂直于板加强肋7，然后铺设板面钢筋；
S9：梁板柱的后浇混凝土浇筑，结构形成整体先张预应力框架结构(请参阅附图6)。
实施例三：请参阅附图1-4和7，本发明提供第三种技术方案：一种先张预应力框架装配结构体系，其包括现浇混凝土柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁2、先张预应力钢管桁架叠合板3、后扎钢筋骨架4和后浇混凝土5组成，其中，先张预应力钢管桁架叠合梁2由混凝土薄底板、开口箍、梁高强预应力钢绞线10和梁加强肋6组成；先张预应力钢管肋叠合板3由混凝土薄底板、板高强预应力钢丝9和板加强肋7组成；梁板构件均为混凝土薄底板；后扎钢筋骨架4主要包括梁底正弯矩纵向钢筋、梁面负弯矩纵向钢筋和箍筋；后扎纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10分别锚如柱核心区。
本实施例中，混凝土柱1采用现浇混凝土柱。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2采用单排钢管肋预应力叠合梁。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2的混凝土底板较薄，其厚度为100～150mm。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2包含有开口箍。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合梁2上在现场铺设梁非预应力纵筋11，梁非预应力纵筋11包括底部纵向钢筋和面层纵向钢筋。
本实施例中，底部纵向钢筋、面层纵向钢筋和梁高强预应力钢绞线10均锚固至混凝土柱核心区。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用钢管桁架加强，混凝土底板厚度为35～50mm。
本实施例中，先张预应力钢管桁架叠合板3采用密拼，拼装好后在板面上布置横向钢筋，并铺装面层负弯矩钢筋，钢筋均锚固至周边梁内。
一种先张预应力框架装配结构体系实施例三的施工方法，其包括以下步骤：
S1：混凝土柱1、先张预应力钢管桁架叠合梁2、先张预应力钢管桁架叠合板3完成深化图纸设计，混凝土柱1现场浇筑；
S2：工厂根据深化图纸加工好先张预应力钢管桁架叠合梁2和先张预应力钢管桁架叠合板3；
S3：构件运输及吊装就位；
S4：首先浇筑好混凝土柱1的浇筑或吊装至楼层高度，先张预应力薄底叠合梁下设置部分支撑；
S5：吊装先张预应力钢管桁架叠合梁2，搁置在混凝土柱1上；
S6：吊装先张预应力钢管桁架叠合板3，搁置在先张预应力薄底叠合梁上；
S7：在先张预应力薄底叠合梁上绑扎梁的梁非预应力纵筋11，钢筋锚固至混凝土柱内；
S8：在先张预应力薄底叠合板上穿梁非预应力纵筋11过板加强肋7，板面上梁非预应力纵筋11垂直于板加强肋7，然后铺设板面钢筋；
S9：梁板柱的后浇混凝土浇筑，结构形成整体先张预应力框架结构(请参阅附图7)。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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