裝配整體式預應力框架結構及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種裝配整體式預應力框架結構及其施工方法，施工方法包括以下步驟：制作預制梁和預制柱；安裝所述預制梁與所述預制柱，于所述預制梁與所述預制柱之間施工現(xiàn)澆連接段以連接所述預制梁與所述預制柱；在所述預制梁與所述現(xiàn)澆連接段內穿設預應力筋；進行預應力張拉，其中，在距離所述預制柱一設定距離的區(qū)域內實施無粘結預應力張拉，對其余區(qū)域實施有粘結預應力張拉。通過在預制梁與預制柱間的現(xiàn)澆連接段內實施無粘結預應力張拉與有粘結預應力張拉相結合的預應力張拉方式，通過實施有粘結預應力張拉滿足了裝配整體式預應力框架結構的結構強度，而通過實施無粘結預應力張拉則可以避免應力集中，防止混凝土裂縫。
【專利說明】裝配整體式預應力框架結構及其施工方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種工程建設領域，尤其涉及一種裝配整體式預應力框架結構及其施 工方法。

【背景技術】
[0002] 在普通鋼筋混凝土的結構中，由于混凝土極限拉應變低，在使用荷載作用下，構件 中鋼筋的應變大大超過了混凝土的極限拉應變。鋼筋混凝土構件中的鋼筋強度得不到充分 利用。所以普通鋼筋混凝土結構，采用高強度鋼筋是不合理的。為了充分利用高強度材料， 彌補混凝土與鋼筋拉應變之間的差距，人們把預應力運用到鋼筋混凝土結構中去。亦即在 外荷載作用到構件上之前，預先用某種方法，在構件上（主要在受拉區(qū)）施加壓，構成預應 力鋼筋混凝土結構。當構件承受由外荷載產(chǎn)生的拉力時，首先抵消混凝土中已有的預壓力， 然后隨荷載增加，才能使混凝土受拉而后出現(xiàn)裂縫，因而延遲了構件裂縫的出現(xiàn)和開展。
[0003] 預應力張拉就是在構件中通過設置預應力筋提前加拉力，使得被施加預應力張拉 構件承受拉應力，進而使得其產(chǎn)生一定的形變，來應對鋼結構本身所受到的荷載，包括屋面 自身重量的荷載、風荷載、雪荷載、地震荷載作用等等。
[0004] 在結構構件使用前，通過先張法或后張法預先對構件混凝土施加的壓應力。先張 法是采用先給鋼筋施加拉力，然后澆筑混凝土，待強度達到要求松開鋼筋，使鋼筋回縮，與 正常使用荷載的拉力抵消。后張法則是澆筑混凝土預留孔洞，成型后加受拉力的鋼筋，然后 用器械錨固在構件兩頭。
[0005] 預應力筋通常由單根或成束的鋼絲、鋼絞線或鋼筋制成。在先張法生產(chǎn)中，為了與 混凝土粘結可靠，一般采用螺紋鋼筋、刻痕鋼絲或鋼絞線。在后張法生產(chǎn)中，則采用光面鋼 筋、光面鋼絲或鋼絞線，并分為無粘結預應力筋和有粘結預應力筋。后張無粘結預應力筋的 表面涂有浙青、油脂或專門的潤滑防銹材料，用紙帶或塑料帶包纏，或套以軟塑料管，使之 與周圍混凝土隔離，和普通鋼筋一樣直接安放在模板中灌筑混凝土，等混凝土達到規(guī)定強 度后進行張拉。無粘結筋常用于預應力筋分散配置的構件或結構如大跨度雙向平板、雙向 密肋樓蓋等。后張有粘結預應力筋是指先放置在預留孔道中，待張拉錨固后通過灌漿而恢 復與周圍混凝土粘結的預應力筋。有粘結筋常用于預應力筋配置比較集中，每束的張拉力 噸位較大的構件或結構。
[0006] 裝配整體式鋼筋砼結構是建筑結構發(fā)展的一個重要方向，應用預制構件代替現(xiàn)澆 混凝土結構，在現(xiàn)場直接安裝，并在預制構件的連接處通過施工現(xiàn)澆混凝土段進行連結，有 利于建筑工業(yè)化的發(fā)展、提高生產(chǎn)效率節(jié)約能源以及發(fā)展綠色環(huán)保建筑。傳統(tǒng)的裝配整體 式預應力框架結構采用有粘結鋼絞線作為預應力筋，以滿足結構強度要求。但是，由于有粘 結預應力筋在施加預應力后，處于高壓力狀態(tài)，容易導致應力集中，從而引起預制構件間的 現(xiàn)澆混凝土段出現(xiàn)裂縫，影響施工質量。因此，有必要提出一種既能避免鋼筋砼結構表面裂 縫，又能滿足裝配式鋼筋砼結構強度的預應力張拉體系。


【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種既符合結構強度要求，又不會產(chǎn)生混凝土 裂縫的裝配整體式預應力框架結構及其施工方法。
[0008] 為實現(xiàn)上述技術效果，本發(fā)明公開了一種裝配整體式預應力框架結構的施工方 法，所述施工方法包括以下步驟：
[0009] 制作預制梁和預制柱；
[0010] 安裝所述預制梁與所述預制柱，于所述預制梁與所述預制柱之間施工現(xiàn)澆連接段 以連接所述預制梁與所述預制柱；
[0011] 在所述預制梁與所述現(xiàn)澆連接段內穿設預應力筋；
[0012] 進行預應力張拉，其中，在距離所述預制柱一設定距離的區(qū)域內實施無粘結預應 力張拉，對其余區(qū)域實施有粘結預應力張拉。
[0013] 所述施工方法進一步的改進在于，所述設定距離為所述預制梁的高度的1?1. 5 倍。
[0014] 所述施工方法進一步的改進在于，通過以下步驟施工所述現(xiàn)澆連接段：
[0015] 于所述預制梁和所述預制柱之間安裝所述現(xiàn)澆連接段的混凝土澆筑模板；
[0016] 于所述混凝土澆筑模板內澆筑混凝土成型所述現(xiàn)澆連接段，所述預應力筋澆筑于 所述現(xiàn)澆連接段內。
[0017] 本發(fā)明還公開了一種裝配整體式預應力框架結構，所述框架結構包括預制梁、預 制柱，以及連接于所述預制梁與所述預制柱之間的現(xiàn)澆連接段，所述預制梁與所述現(xiàn)澆連 接段內對應穿設有預應力筋，在距離所述預制柱一設定距離的區(qū)域內對所述預應力筋進行 無粘結預應力張拉，在其余區(qū)域對所述預應力筋進行有粘結預應力張拉。
[0018] 所述框架結構進一步的改進在于，所述設定距離為所述預制梁的高度的1?1. 5 倍。
[0019] 本發(fā)明由于采用了以上技術方案，使其具有以下有益效果：通過在預制梁與預制 柱間的現(xiàn)澆連接段內實施無粘結預應力張拉與有粘結預應力張拉相結合的預應力張拉方 式，既保證了現(xiàn)澆連接段的結構強度，還防止了現(xiàn)澆連接段出現(xiàn)裂縫的現(xiàn)象。具體的，通過 在距離預制柱一設定距離的區(qū)域內實施無粘結預應力張拉可以避免應力集中，防止混凝土 裂縫；而通過對其余區(qū)域實施有粘結預應力張拉可以滿足裝配整體式預應力框架結構的結 構強度，達到較佳的實施效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明裝配整體式預應力框架結構的結構示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明裝配整體式預應力框架結構施工中的預制梁與預制柱的拼裝施工 圖。
[0022] 圖3是裝配整體式預應力框架結構節(jié)點足尺模型的低周反復荷載試驗的節(jié)點加 載示意圖。
[0023] 圖4是裝配整體式預應力框架結構節(jié)點足尺模型的低周反復荷載試驗的節(jié)點加 載制度示意圖。
[0024] 圖5是試件1的節(jié)點荷載柱頂位移滯回曲線。
[0025] 圖6是試件2的節(jié)點荷載柱頂位移滯回曲線。

【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0027] 首先參閱圖1所示，本發(fā)明的一種裝配整體式預應力框架結構10主要由預制梁 11、預制柱12、現(xiàn)澆連接段13及預應力筋14構成，預應力筋14穿設于預制梁11與現(xiàn)澆連 接段13內，在距離預制柱一設定距離的區(qū)域內對預應力筋14進行無粘結預應力張拉，在其 余區(qū)域對預應力筋14進行有粘結預應力張拉。作為本發(fā)明的較佳實施方式，上述設定距離 可以采用1?1. 5倍預制梁11的高度。以下以1倍預制梁11高度H為例，做具體說明，在 分別距離預制柱12兩側H的區(qū)域a內對預應力筋14進行無粘結預應力張拉，而在其余區(qū)域 對預應力筋14進行有粘結預應力張拉，以較好地達到同時滿足結構強度和避免應力集中、 防止混凝土裂縫的目的。
[0028] 上述裝配整體式預應力框架結構10的具體施工方法如下：
[0029] 首先，在工廠制作成型預制梁11與預制柱12 ;
[0030] 然后將制作完成的預制梁11與預制柱12運送至施工現(xiàn)場進行吊裝拼裝，如圖2 所示，接著在吊裝安裝完成的預制梁11與預制柱12施工現(xiàn)澆連接段13的混凝土澆筑模 板，再于混凝土澆筑模板內澆筑混凝土成型現(xiàn)澆連接段13,如圖1所示，并于混凝土澆筑時 在現(xiàn)澆連接段13中直接澆筑預應力筋14。
[0031] 最后在預制梁11與現(xiàn)澆連接段13內穿設完成預應力筋14后，用器械對預應力筋 14的端部進行錨固，進行預應力張拉。在距離預制柱12兩側1倍預制梁11高度H的區(qū)域 a內實施無粘結預應力張拉，對其余區(qū)域實施有粘結預應力張拉，完成施工。
[0032] 結合圖1所示，現(xiàn)以某14層預應力混凝土結構為背景，結構層高3. 3m，總高 46. 2m，結構型式為框架-剪力墻結構，地震設防烈度為7 (0. lg)，場地為IV類，框架的抗震 等級為三級，剪力墻為二級，裂縫控制等級為三級。預制柱12截面尺寸為800x800mm，預制 梁11跨度為10. 5m，截面尺寸350x650mm，混凝土強度等級為C50,普通鋼筋采用HRB400鋼 筋。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明裝配整體式預應力框架結構的施工方法施工得到左右兩組試件：試件 1和試件2。對左側試件1內的預應力筋14進行本發(fā)明裝配整體式預應力框架結構的部分 粘結預應力張拉（即無粘結預應力張拉與有粘結預應力張拉相結合的預應力張拉方式，距 離預制柱1倍預制梁11高度的區(qū)域內對預應力筋14進行無粘結預應力張拉，在其余區(qū)域 對預應力筋14進行有粘結預應力張拉）；而對右側試件2內的預應力筋14進行一般的全 粘結預應力張拉（即全部采用有粘結預應力張拉方式）。
[0034] 然后，對試件1和試件2分別開展裝配整體式預應力框架結構節(jié)點足尺模型的低 周反復荷載試驗，對其抗震性能進行較為系統(tǒng)的研究，重點研究其整體工作性能、失效機理 與破壞模式，建立裝配整體式預應力框架結構節(jié)點的恢復力模型以及節(jié)點抗剪承載力與節(jié) 點剛度的計算模型?？蚣芄?jié)點共8個，節(jié)點形式為現(xiàn)澆或預制，節(jié)點位置為中節(jié)點或邊節(jié) 點。
[0035] 主要研究參數(shù)包括：節(jié)點核心區(qū)連接構造、預應力筋粘結形式、預制柱12連接構 造。其中預應力筋采用鋼絞線，偏心布置，預制梁11頂部和預制梁11底部布置非預應力普 通鋼筋。
[0036] 配合圖3和圖4所示，裝配整體式預應力框架結構節(jié)點足尺模型的低周反復荷載 試驗的加載按荷載位移混合控制的加載方法進行。試件開裂前按照荷載控制進行加載，開 裂后按照柱頂側移nH/200(n= 1、2、3……，柱高H = 3000mm)控制進行加載，每級位移下循 環(huán)3次。
[0037] 試驗得到試件1的節(jié)點荷載柱頂位移滯回曲線如圖5所示，試件2的節(jié)點荷載柱 頂位移滯回曲線如圖6所示，對比可知，采用本發(fā)明部分粘結預應力張拉方式的試件1的滯 回曲線較采用一般的全粘結預應力張拉方式的試件2的飽滿，表明部分粘結預應力裝配整 體式框架中節(jié)點的耗能能力要好于全粘結預應力裝配整體式框架中節(jié)點的耗能能力。進一 步的，基于上述滯回曲線，兩種試件的位移延性如下表表1所示。
[0038] 表1全粘結和部分粘結中節(jié)點位移延性
[0039]

【權利要求】
1. 一種裝配整體式預應力框架結構的施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步 驟： 制作預制梁和預制柱； 安裝所述預制梁與所述預制柱，于所述預制梁與所述預制柱之間施工現(xiàn)澆連接段以連 接所述預制梁與所述預制柱； 在所述預制梁與所述現(xiàn)澆連接段內穿設預應力筋； 進行預應力張拉，其中，在距離所述預制柱一設定距離的區(qū)域內實施無粘結預應力張 拉，對其余區(qū)域實施有粘結預應力張拉。
2. 如權利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述設定距離為所述預制梁的高度的 1?1. 5倍。
3. 如權利要求1所述的施工方法，其特征在于通過以下步驟施工所述現(xiàn)澆連接段： 于所述預制梁和所述預制柱之間安裝所述現(xiàn)澆連接段的混凝土澆筑模板； 于所述混凝土澆筑模板內澆筑混凝土成型所述現(xiàn)澆連接段，所述預應力筋澆筑于所述 現(xiàn)澆連接段內。
4. 一種裝配整體式預應力框架結構，其特征在于：所述框架結構包括預制梁、預制柱， 以及連接于所述預制梁與所述預制柱之間的現(xiàn)澆連接段，所述預制梁與所述現(xiàn)澆連接段內 對應穿設有預應力筋，在距離所述預制柱一設定距離的區(qū)域內對所述預應力筋進行無粘結 預應力張拉，在其余區(qū)域對所述預應力筋進行有粘結預應力張拉。
5. 如權利要求4所述的裝配整體式預應力框架結構，其特征在于：所述設定距離為所 述預制梁的高度的1?1. 5倍。
【文檔編號】E04B1/20GK104264782SQ201410593269
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】范新海, 馬榮全, 苗冬梅, 陳絲琳, 牛輝 申請人:中國建筑第八工程局有限公司