一種差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，所述預制框架體系主要包括預制混凝土梁、預制混凝土柱、預制梁底中強預應力筋和梁頂普通鋼筋、柱內縱向鋼筋、箍筋、套筒和連接鋼筋等。梁底部僅配有中強預應力筋，所述預應力筋伸出梁端，通過套筒與滿足抗震要求的普通鋼筋相連。疊合梁上部現澆區域采用普通混凝土澆筑，而預制梁兩端的后澆段采用高極限應變的混凝土澆筑。本實用新型差別化使用了預應力鋼筋、混凝土等高性能材料，充分發揮了不同材料的固有特點與優勢，降低了生產和施工難度，減輕了預制混凝土梁的截面高度或用鋼量，并保證了預制混凝土框架體系的整體性和抗震性能。
【專利說明】
一種差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系
技術領域
[0001]本實用新型涉及預制混凝土框架體系的連接和構造方法，屬于土木工程預制混凝土結構技術領域。【背景技術】
[0002]框架結構主要由梁、柱以及梁柱節點構建而成，屬于建筑工程中應用最廣的一種結構形式。預制預應力混凝土裝配整體式框架結構符合“建筑工業化、住宅產業化”和綠色建筑的要求。該類結構體系具有施工速度快、環境污染小、質量有保證以及耐久性好等優點，還具有便于采用先張預應力技術、構件截面減小、節點施工較為簡便、用鋼量較低等突出特點。
[0003]預制預應力混凝土裝配整體式框架結構的核心技術是預制混凝土梁與預制混凝土柱的連接構造形式，其構造方式及質量直接影響到該類結構的極限承載力和抗震性能等。目前已有的預制框架結構體系中構造連接技術將梁端設有鍵槽或U形凹槽，同時配有預應力筋及普通鋼筋，有時輔以U型鋼筋，相互搭接、錨固于節點核心區內，并在節點區的后澆段采用混凝土現澆將預制混凝土梁、柱形成一個整體，但存在造價較大、施工操作空間不足、節點延性性能有所欠缺等不足。以上預制框架梁柱節點連接技術多具有適用性不足、施工建造不便等問題，這使得預制預應力混凝土裝配整體式框架結構的應用優勢并不明顯。
[0004]如何構建受力性能良好、構造措施合理、施工便捷、節材高效的預制混凝土框架結構體系連接構造，一直是預制預應力混凝土裝配整體式框架結構的技術難點。【實用新型內容】
[0005]技術問題:本實用新型提供了一種節材高效、施工便捷、連接形式簡單的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系。
[0006]技術方案:本實用新型的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，由預制混凝土梁、預制混凝土柱和節點區域后澆段構成，所述預制混凝土梁位于節點區域后澆段水平兩側，所述預制混凝土柱位于節點區域后澆段上下兩側，所述預制混凝土梁和節點區域后澆段上方設置有疊合梁上部現澆區域，所述預制混凝土柱中配有柱內縱向鋼筋，所述疊合梁上部現澆區域中配有普通受力鋼筋、所述節點區域后澆段中配有水平的連接鋼筋， 所述連接鋼筋超過節點區域后澆段的中線后向上彎起形成彎鉤，并錨固于梁端后澆段內， 所述預制混凝土梁的底部僅配有中強預應力筋，所述預應力筋伸出梁端，通過套筒與連接鋼筋相連，所述的后澆段內澆注有極限壓應變大于或等于普通混凝土極限壓應變1.2倍的高性能混凝土材料。
[0007]進一步的，本實用新型系統中，所述中強預應力筋的抗拉強度為700MPa? 1300MPa，所述中強預應力筋的最大力下的總伸長率不低于3.5%，所述中強預應力筋的直徑米用6臟?30臟〇
[0008]進一步的，本實用新型系統中，節點區域后澆段中，連接鋼筋的截面面積As*0.2#3?0.8A、，其中A、為疊合梁上部現澆區域中普通受力鋼筋的總截面面積。
[0009]進一步的，本實用新型系統中，節點區域后澆段的預留長度，即預制混凝土柱邊緣與預制混凝土梁端部的水平間距為〇.5h?2h，其中h為疊合混凝土梁的高度，即預制混凝土梁和疊合梁上部現澆區域的高度之和。
[0010]有益效果:與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:[〇〇11](1)常規預制混凝土梁內配置普通受力鋼筋，梁的跨越能力較差，為了提高跨越能力，預制預應力混凝土梁內配有預應力筋及普通受力鋼筋，以滿足混凝土梁的裂縫、拉應力等控制要求，造成構件代價較高，在有效的現澆施工空間內，節點區域的連接和施工作業難度很大。而本實用新型中預制梁底部配置中強預應力筋，不需額外配置普通鋼筋，仍然達到與現澆混凝土框架結構同等的承載能力和抗震性能，降低了預制梁的梁截面或用鋼量，從而構件的造價、施工難度顯著降低，達到了節材高效的目的。
[0012](2)預制梁底部的中強預應力筋通過套筒與滿足抗震要求的普通鋼筋相連，梁底不需要額外配置普通受力鋼筋，一方面降低了預制混凝土梁柱節點核心區域的復雜性，有利于梁底部受力鋼筋之間的搭接連接，另一方面也顯著降低了預制混凝土梁構件的制作、 生產難度，提高了現場施工的便捷性和高效性。
[0013](3)通常預制混凝土框架節點區域容易出現塑性鉸，澆注普通混凝土時，節點的耗能能力較為不足。本實用新型在預制混凝土梁的兩端分別預留了一定的后澆區域，并在其中澆注具有較高極限應變的混凝土，相比普通混凝土梁柱節點，其梁端塑性鉸區的延性得到車父好的提尚。
[0014](4)本實用新型考慮到不同材料的特性以及預制框架體系中不同構件、不同部位的受力特點及使用要求，有針對性地采用了高性能鋼筋、混凝土材料，并進行了差別化使用，例如在預制梁底配置中強預應力筋，在兩端連接滿足抗震要求的普通鋼筋，并在后澆段內采用高極限應變的混凝土澆筑，確保預制框架體系整體性及抗震性能的同時，達到了節材高效的目的。【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的預制混凝土框架體系中一般性的預制梁和預制柱及其連接示意圖。
[0016]圖2為圖1中預制混凝土梁及疊合梁上部現澆區域的剖面圖。[〇〇17]其中:1為預制混凝土梁，2為疊合梁的上部現澆區域，3為預制混凝土梁底部配有的中強預應力筋，4為預制混凝土柱，5為預制梁柱節點區域的后澆段，6為梁頂部的普通受力鋼筋，7為預制混凝土柱內配有的縱向鋼筋，8為用于連接梁底中強預應力筋的套筒，9為與套筒相連并滿足抗震要求的普通鋼筋，預制混凝土梁兩端預留的后澆區域，10為箍筋。【具體實施方式】
[0018]下面結合具體的實施例，并參照附圖，對本實用新型做進一步的說明:
[0019]圖1為本實用新型的預制混凝土框架體系中一般性的預制梁和預制柱及其連接示意，而圖2對應著圖1中預制混凝土梁及疊合梁上部現澆區域的剖面圖。如圖1、圖2所示，本實用新型的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，主要包括預制混凝土梁1、位于所述預制混凝土梁1上部的疊合梁上部現澆區域2、中強預應力筋3、預制混凝土柱4、預制梁兩端預留的后澆段5、梁頂部普通受力鋼筋6、柱內縱向鋼筋7、連接套筒8和滿足抗震要求的連接鋼筋9。所述預制混凝土梁1的底部僅配有中強預應力筋3,所述預應力筋3伸出梁端，并采用連接套筒8與所述的受力鋼筋9在梁端后澆段5內相連，此外，所述的連接鋼筋9通過預制混凝土柱4的中線后向上彎起形成彎鉤，并錨固于梁端后澆段5內。預制混凝土梁1、預制混凝土柱4、梁底中強預應力筋3和柱內受力鋼筋7通過后澆注的高性能混凝土材料實現預制混凝土梁和預制混凝土柱的可靠連接，并形成差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系。
[0020]如圖1所示，所述中強預應力筋3的抗拉強度為700MPa?1300MPa，所述中強預應力筋3的最大力下的總伸長率不低于3.5%，所述中強預應力筋3的直徑采用6mm?30mm。預應力筋的強度較高，但延伸率較低(3.5%)，遠低于普通受力鋼筋，當僅配置預應力筋時，抗震性能較差，因此通常需輔以普通受力鋼筋，改善節點延性。而本實用新型充分利用中強預應力筋的優點，避免配置普通受力鋼筋的同時，仍然達到與現澆混凝土框架結構同等的承載能力和抗震性能，降低了預制梁的梁截面或用鋼量，從而構件的造價、施工難度顯著降低， 達到了節材高效的目的。[0021 ]需指出，圖1中的中強預應力筋3通過套筒8在梁端與滿足抗震要求的普通鋼筋9相連，所述的連接鋼筋9不但應滿足普通鋼筋的相關性能指標要求，還需要滿足抗震方面的三個要求，即:鋼筋9的實測抗拉強度與實測屈服強度之比不小于1.25,鋼筋9的實測屈服強度與常見的熱乳鋼筋強度特征值之比不大于1.30,鋼筋9的最大力下的總伸長率不小于9%。 所述的滿足抗震要求的連接鋼筋9的截面面積1為0.2A' s?0.8A's，其中Y s為梁頂部普通受力鋼筋6的總截面面積，其根數宜與中強預應力筋3相同。
[0022]如圖2所示，每根預制混凝土梁1的底部不需要配置普通受力鋼筋。當梁高度較高時，梁的兩側應設置腰筋，且箍筋10宜采用封閉箍筋。梁底中強預應力筋3的分布宜分散、對稱；其錨固長度及混凝土保護層厚度應滿足國家現行行業標準和國家規范的相關規定要求。[〇〇23]圖1中所描述的節點區域后澆段5的預留長度采用0.5h?2h，其中h為疊合混凝土梁的高度。所述的后澆段5中澆注有高性能混凝土材料，其極限壓應變大于等于普通混凝土極限壓應變的1.2倍。由于預制混凝土框架節點區域容易出現塑性鉸，澆注普通混凝土時， 節點的耗能能力較為不足。本實用新型在預制混凝土梁的兩端分別預留了一定的后澆段， 并在其中澆注具有較高極限應變的混凝土，相比普通混凝土梁柱節點，其梁端塑性鉸區的延性得到較好的提高。本實用新型考慮到不同材料的特性以及預制框架體系中不同構件、 不同部位的受力特點及使用要求，有針對性地采用了高性能鋼筋、混凝土材料，并進行了差別化使用，例如在預制梁底配置中強預應力筋，在兩端連接滿足抗震要求的普通鋼筋，并在后澆段內采用高極限應變的混凝土澆筑，確保預制框架體系整體性及抗震性能的同時，達到了節材高效的目的。[〇〇24]現場施工時，將預制混凝土梁1和預制混凝土柱4吊裝就位后，設置臨時支撐、模板等，將梁底部的中強預應力筋3、頂部普通受力鋼筋6、箍筋10和柱內鋼筋7安裝完成，并采用混凝土澆筑形成預制混凝土框架結構。
[0025]以上示意性地對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖1一一圖2中所示只是本實用新型的實施方式之一。當本實用新型所公開的高性能材料差別化使用方法應用于更一般的預制混凝土框架結構或剪力墻結構時，可根據實際預制梁、柱或預制剪力墻與墻的連接方式，對節點后澆區域的普通鋼筋、預應力筋、混凝土作適當調整。因此，如果其他技術人員在未脫離本實用新型創造宗旨的情況下，采用與該技術方案相似的構件連接方式及實施例，均應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，其特征在于，該體系由預制混 凝土梁(1)、預制混凝土柱(4)和節點區域后澆段(5)構成，所述預制混凝土梁(1)位于節點 區域后澆段(5)水平兩側，所述預制混凝土柱(4)位于節點區域后澆段(5)上下兩側，所述預 制混凝土梁(1)和節點區域后澆段(5)上方設置有疊合梁上部現澆區域(2)，所述預制混凝 土柱(4)中配有柱內縱向鋼筋(7)，所述疊合梁上部現澆區域(2)中配有普通受力鋼筋(6)、 所述節點區域后澆段(5)中配有水平的連接鋼筋(9)，所述連接鋼筋(9)超過節點區域后澆 段(5)的中線后向上彎起形成彎鉤，并錨固于梁端后澆段(5)內，所述預制混凝土梁(1)的底 部僅配有中強預應力筋(3)，所述預應力筋(3)伸出梁端，通過套筒(8)與連接鋼筋(9)相連， 所述的后澆段(5)內澆注有極限壓應變大于或等于普通混凝土極限壓應變1.2倍的高性能 混凝土材料。2.根據權利要求1所述的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，其特征在于， 所述中強預應力筋(3)的抗拉強度為700MPa?1300MPa，所述中強預應力筋(3)的最大力下 的總伸長率不低于3.5%，所述中強預應力筋(3)的直徑采用6mm?30_。3.根據權利要求1所述的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，其特征在于， 所述節點區域后澆段(5)中，連接鋼筋(9)的截面面積1為0.2^?0.8^，其中^為疊合 梁上部現澆區域(2)中普通受力鋼筋(6)的總截面面積。4.根據權利要求1所述的差別化使用高性能材料的預制混凝土框架體系，其特征在于， 所述的節點區域后澆段(5)的預留長度，即預制混凝土柱(4)邊緣與預制混凝土梁(1)端部 的水平間距為〇.5h?2h，其中h為疊合混凝土梁的高度，即預制混凝土梁(1)和疊合梁上部 現澆區域(2)的高度之和。
【文檔編號】E04B1/21GK205577108SQ201620153822
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月29日
【發明人】馮健, 陳耀, 蔡建國, 張晉
【申請人】東南大學