本發(fā)明屬于建筑，涉及裝配式結(jié)構(gòu)，特別涉及一種帶局部約束的自預(yù)應(yīng)力鋼梁、干式連接框架結(jié)構(gòu)、梁板系統(tǒng)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、裝配式框架結(jié)構(gòu)具有成本低、施工周期短、現(xiàn)場(chǎng)幾乎無濕作業(yè)等優(yōu)勢(shì)。裝配式建筑預(yù)制梁柱之間的連接方式直接決定了整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。在裝配式框架建筑中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工方式的不同將預(yù)制梁柱構(gòu)件之間的連接方式分為干式連接和濕式連接。其中濕式連接為在現(xiàn)場(chǎng)采用后澆混凝土的方式將構(gòu)件連接起來，其概念與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相同，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)量大，不能充分體現(xiàn)裝配式建筑建造的簡(jiǎn)單便捷，且內(nèi)部構(gòu)件可更換和可拆性較差，成本高。干式連接主要分為螺栓連接和焊接，螺栓連接構(gòu)件一般不伸出鋼筋，便于自動(dòng)化生產(chǎn)線生產(chǎn)，運(yùn)輸方便，安裝無須鋼筋綁扎、混凝土澆筑等濕作業(yè)，施工速度快。但其適用范圍窄，僅適用于非抗震或低抗震設(shè)防的多層建筑，地震作用下結(jié)構(gòu)殘余變形較大，且不易修復(fù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種帶局部約束的自預(yù)應(yīng)力鋼梁、干式連接框架結(jié)構(gòu)、梁板系統(tǒng)及施工方法，解決傳統(tǒng)干式連接存在的抗震性能不高，震后難修復(fù)等問題，并提高其結(jié)構(gòu)整體性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面，提供了一種帶局部約束的自預(yù)應(yīng)力鋼梁，由工字型鋼一和工字型鋼二交錯(cuò)連接組成，且工字型鋼一位于兩端；

4、所述工字型鋼一的下翼緣內(nèi)表面在腹板兩側(cè)分別焊有一排栓釘一，在每排栓釘一上綁扎一根縱向鋼筋一，并在下翼緣內(nèi)部支模澆筑與上翼緣具有間距的預(yù)制高強(qiáng)混凝土一，工字型鋼一的腹板兩端預(yù)留螺栓孔洞；

5、所述工字型鋼二的上翼緣內(nèi)表面在腹板兩側(cè)分別焊有一排栓釘二，在每排栓釘二上綁扎一根縱向鋼筋二，并在上翼緣內(nèi)部支模澆筑與下翼緣具有間距的預(yù)制高強(qiáng)混凝土二，工字型鋼二的腹板兩端預(yù)留螺栓孔洞；

6、所述工字型鋼一腹板端部的一部分與工字型鋼二的腹板通過連接板一和高強(qiáng)螺栓一經(jīng)由相應(yīng)的預(yù)留螺栓孔洞實(shí)現(xiàn)干式連接，得到自預(yù)應(yīng)力鋼梁，其中兩端工字型鋼一的不與工字型鋼二相接的一端設(shè)置有縱向的橢圓長(zhǎng)孔。

7、在一個(gè)實(shí)施例中，所述工字型鋼一腹板處焊有橫向開孔加勁肋一和橫向開孔加勁肋二，橫向開孔加勁肋一預(yù)留有三個(gè)圓形孔洞，橫向開孔加勁肋二預(yù)留有一個(gè)圓形孔洞，橫向開孔加勁肋二的圓形孔洞和橫向開孔加勁肋一的其中一個(gè)圓形孔洞用于穿過所述縱向鋼筋一；

8、所述工字型鋼二腹板處焊有橫向開孔加勁肋三，橫向開孔加勁肋三有一個(gè)圓形孔洞，用于穿過所述縱向鋼筋二。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，所述工字型鋼二的高度小于所述工字型鋼一的高度，上翼緣平齊，工字型鋼一腹板端部的一部分與工字型鋼二的腹板通過連接板一和高強(qiáng)螺栓一經(jīng)由預(yù)留螺栓孔洞實(shí)現(xiàn)干式連接，工字型鋼二下翼緣的外表面與工字型鋼一腹板端部的另一部分之間焊接有三角形的連接板二。

10、本發(fā)明的第二方面，提供了一種干式連接框架結(jié)構(gòu)，由預(yù)制鋼筋混凝土柱和第一方面所述自預(yù)應(yīng)力鋼梁組裝而成，其中自預(yù)應(yīng)力鋼梁與預(yù)制鋼筋混凝土柱連接形成一榀框架，將兩榀框架通過預(yù)制組合梁連接形成框架梁柱體系，其中梁柱節(jié)點(diǎn)處布置有自復(fù)位裝置和摩擦耗能裝置。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)制鋼筋混凝土柱頂部靠近所述自預(yù)應(yīng)力鋼梁的一側(cè)設(shè)置外伸連接板，所述自預(yù)應(yīng)力鋼梁端部腹板一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置黃銅摩擦板；通過高強(qiáng)螺栓一穿過黃銅摩擦板和外伸連接板以及工字型鋼一上的橢圓長(zhǎng)孔連接鋼筋混凝土柱與自預(yù)應(yīng)力鋼梁；

12、和/或，

13、所述兩榀框架的預(yù)制鋼筋混凝土柱的相對(duì)一側(cè)設(shè)置外伸連接板，所述預(yù)制組合梁端部腹板一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置黃銅摩擦板，所述預(yù)制組合梁的腹板端部設(shè)置有縱向的橢圓長(zhǎng)孔；通過高強(qiáng)螺栓一穿過黃銅摩擦板和外伸連接板以及預(yù)制組合梁上的橢圓長(zhǎng)孔連接鋼筋混凝土柱與預(yù)制組合梁；

14、所述黃銅摩擦板與外伸連接板及工字型鋼一配合形成摩擦耗能裝置。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)制組合梁采用工字型鋼，其下翼緣內(nèi)表面在腹板兩側(cè)分別焊有一排栓釘四，在每排栓釘四上綁扎一根縱向鋼筋四，并在下翼緣內(nèi)部支模澆筑與上翼緣具有間距的預(yù)制高強(qiáng)混凝土四；其腹板處焊有橫向開孔加勁肋五和橫向開孔加勁肋六，橫向開孔加勁肋五預(yù)留有三個(gè)圓形孔洞，橫向開孔加勁肋六預(yù)留有一個(gè)圓形孔洞，橫向開孔加勁肋六的圓形孔洞和橫向開孔加勁肋五的其中一個(gè)圓形孔洞用于穿過所述縱向鋼筋四；

16、在預(yù)制鋼筋混凝土柱與橫向開孔加勁肋一之間通過錨具錨固無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋形成自復(fù)位裝置；和/或，

17、在預(yù)制鋼筋混凝土柱與橫向開孔加勁肋五之間通過錨具錨固無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋形成自復(fù)位裝置。

18、本發(fā)明的第三方面，提供了一種梁板系統(tǒng)，包括預(yù)制雙t型組合樓板和第二方面所述的干式連接框架結(jié)構(gòu)。

19、在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)制雙t型組合樓板包括工字型鋼三、雙面雙層鋼筋網(wǎng)和板面混凝土，工字型鋼三與雙面雙層鋼筋網(wǎng)通過鐵絲綁扎連接后，支模，澆注板面混凝土，養(yǎng)護(hù)達(dá)到一定程度后形成預(yù)制雙t型組合樓板；

20、所述工字型鋼三的上翼緣內(nèi)表面和外表面在腹板兩側(cè)分別焊有一排栓釘三，在每排栓釘三上綁扎一根縱向鋼筋三，并在上翼緣內(nèi)部支模澆筑與下翼緣具有間距的預(yù)制高強(qiáng)混凝土三，工字型鋼二腹板處焊有橫向開孔加勁肋四，橫向開孔加勁肋四有一個(gè)圓形孔洞，用于穿過所述縱向鋼筋三。

21、工字型鋼三的端部焊接至橫向開孔加勁肋一和/或橫向開孔加勁肋二上，板與板之間采用密拼技術(shù)拼接。

22、本發(fā)明的第四方面，提供了第三方面所述梁板系統(tǒng)的施工方法，包括如下步驟：

23、s1，在工廠，完成自預(yù)應(yīng)力鋼梁各部分、預(yù)制鋼筋混凝土柱以及預(yù)制雙t型組合樓板的制作，將自預(yù)應(yīng)力鋼梁兩端的工字型鋼一與預(yù)制鋼筋混凝土柱由摩擦耗能裝置初步連接后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)；

24、s2，在現(xiàn)場(chǎng)，將自預(yù)應(yīng)力鋼梁各部分在水平地面與兩端的工字型鋼一通過高強(qiáng)螺栓一連接，安裝完預(yù)制鋼筋混凝土柱后，將自預(yù)應(yīng)力鋼梁以及與預(yù)制組合梁吊裝至兩柱之間預(yù)定位置，梁柱之間通過高強(qiáng)螺栓二進(jìn)行連接；

25、s3，在其中梁柱節(jié)點(diǎn)處布置自復(fù)位裝置；

26、s4，將預(yù)制雙t型組合樓板兩肋端部與自預(yù)應(yīng)力鋼梁焊接，板與板之間采用密拼技術(shù)，即完成現(xiàn)場(chǎng)組裝。

27、在一個(gè)實(shí)施例中，所述預(yù)制雙t型組合樓板包括工字型鋼三，所述s4，將工字型鋼三端部與自預(yù)應(yīng)力鋼梁腹板處的橫向開孔加勁肋對(duì)齊并焊接；其中，各工字型鋼采用如下方法制備：

28、將橫向開孔加勁肋焊接在工字型鋼腹板兩側(cè)，將栓釘焊接在工字型鋼下翼緣內(nèi)表面，將縱向鋼筋穿過橫向開孔加勁肋上的圓形孔，并將其與工字型鋼下翼緣內(nèi)表面的栓釘通過鐵絲綁扎；

29、對(duì)工字型鋼施加荷載，使其產(chǎn)生一定變形后，在其下翼緣內(nèi)部支模澆注高強(qiáng)混凝土；

30、待養(yǎng)護(hù)到一定程度時(shí)，卸載，拆模；

31、拆模后在其腹板處開螺栓孔以及橢圓長(zhǎng)孔，形成工字型鋼一；

32、拆模后翻轉(zhuǎn)180°，使下翼緣預(yù)制高強(qiáng)混凝土變?yōu)樯弦砭夘A(yù)制高強(qiáng)混凝土，并在其腹板處開螺栓孔，形成工字型鋼二；

33、拆模后在下翼緣外表面焊接兩排栓釘，隨后翻轉(zhuǎn)180°，使下翼緣預(yù)制高強(qiáng)混凝土、栓釘變?yōu)樯弦砭夘A(yù)制高強(qiáng)混凝土、栓釘，形成工字型鋼三。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明帶局部約束的自預(yù)應(yīng)力鋼梁的有益效果是：

35、1.預(yù)彎效果顯著。

36、與傳統(tǒng)預(yù)彎型鋼組合梁施工方法相比，本發(fā)明不需要制備具有特殊拱度的型鋼，采用普通工字型鋼即可，在施工流程中，按照所需預(yù)彎應(yīng)力對(duì)普通工字型鋼施加相應(yīng)的豎向荷載進(jìn)行預(yù)彎即可，節(jié)約了施工成本，相比傳統(tǒng)組合梁需要預(yù)拱鋼梁的設(shè)計(jì)困難問題，本發(fā)明更加簡(jiǎn)單便捷。

37、2.受力性能良好。

38、本發(fā)明對(duì)型鋼翼緣澆筑了預(yù)制高強(qiáng)混凝土，提高了梁的剛度及抗彎承載力，型鋼翼緣內(nèi)部栓釘及縱向鋼筋的使用，增加了型鋼與預(yù)制高強(qiáng)混凝土的粘結(jié)，同時(shí)型鋼翼緣受預(yù)制高強(qiáng)混凝土的約束，可以避免鋼材受壓屈曲的問題，又由于預(yù)彎型鋼卸載后對(duì)預(yù)制高強(qiáng)混凝土施加了預(yù)彎預(yù)應(yīng)力，從而提高了鋼梁的抗彎承載力。根據(jù)梁兩端剛接受彎時(shí)其端部為負(fù)彎矩、跨中為正彎矩，本發(fā)明將預(yù)彎工字型鋼梁正放使預(yù)制高強(qiáng)混凝土成為下翼緣受壓可作為受剪區(qū)組合梁，將預(yù)彎工字型鋼梁倒放使預(yù)制高強(qiáng)混凝土成為上翼緣受壓可作為受彎區(qū)組合梁，充分發(fā)揮了鋼材以及混凝土的材性特點(diǎn)。

39、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明干式連接框架結(jié)構(gòu)與梁板系統(tǒng)的有益效果是：

40、1、施工速度快

41、本發(fā)明中的主體構(gòu)件預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土吊車梁為自預(yù)應(yīng)力鋼梁?？商崆霸诠S制作完成，運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后通過連接板與高強(qiáng)螺栓連接而成，并通過外伸端板與預(yù)制鋼筋混凝土柱采用高強(qiáng)螺栓貫穿柱連接形成框架。施工現(xiàn)場(chǎng)無須綁扎鋼筋，支模，澆注混凝土，大大減少了施工現(xiàn)場(chǎng)的工作量，加快施工進(jìn)度，降低施工成本。

42、2、結(jié)構(gòu)抗震性能提高，具有復(fù)位能力

43、本發(fā)明的復(fù)位能力主要由后張?jiān)诳蚣芰簝?nèi)的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋提供，摩擦耗能裝置為梁柱節(jié)點(diǎn)處通過外伸連接板、黃銅摩擦板以及高強(qiáng)螺栓連接而成，主要通過自預(yù)應(yīng)力鋼梁的腹板與黃銅摩擦板之間的滑動(dòng)摩擦耗能，具有明晰的復(fù)位與耗能機(jī)制，在地震作用下結(jié)構(gòu)不損傷或損傷輕微，殘余變形較小，震后不需修復(fù)或稍加修復(fù)即可重新使用，可避免震后建筑損傷嚴(yán)重而廢棄重建的資源浪費(fèi)。

44、3、節(jié)約成本

45、本發(fā)明的施工過程濕作業(yè)量小，省去了大量支模版成本，且現(xiàn)場(chǎng)主要以吊裝和連接為主，施工工序簡(jiǎn)便便捷，縮短施工工期，節(jié)省了用人成本。

46、4、結(jié)構(gòu)整體性

47、本發(fā)明梁柱之間均采用高強(qiáng)螺栓連接，水平連接作用強(qiáng)；柱與基礎(chǔ)之間采用整體澆注的形式，結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)。