高层住宅房屋抗震建筑及其施工方法与流程

本发明涉及建筑结构及施工技术领域，具体涉及高层住宅房屋抗震建筑及其施工方法。

背景技术：

随着建设用地越来越紧张，提高建设用地的利用率成为住宅建筑的主要选择方式之一，但是随着地震在全球范围的持续发生，迫使人们对建筑的抗震防震要求也越来越高，建筑结构的方式从之前的墙承重结构逐渐演变成框架结构，框架结构由于主要受力点在柱和横梁上，墙并不受力，因此，在地震发生时，往往是框架受地震波的影响而晃动，不像墙承重结构那样容易倒塌，使得抗震性能得到了提高。

在框架结构中，对其结构稳定性影响很大的一方面是柱和横梁的连接方式，在现在的柱、横梁连接中，有刚性连接和铰接，其中刚性连接滑移小，不利于抗震，而铰接，滑移性好，利于抗震，但是对于高层住宅来说，铰接容易造成结构的不稳固，因此，有必要开发一种能适用于高层住宅的抗震性能好的柱、横梁结构。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：现有的高层住宅在保证稳固性的前提下，牺牲了部分抗震性能，使得其抵抗高强度地震的能力较差。

本发明通过下述技术方案实现：

高层住宅房屋抗震建筑，包括框架结构，所述框架结构包括立柱和横梁，所述立柱的上端设置有圆球孔，所述圆球孔的孔口尺寸小于所述圆球孔的直径，所述圆球孔中设置有钢筋球，所述钢筋球的直径大于所述圆球孔的孔口尺寸，所述横梁的端部设置有伞状结构，所述伞状结构伸入所述圆球孔中并与所述钢筋球连接，所述圆球孔与钢筋球之间填充有弹性混凝土。

本发明的设计原理为：采用类似球铰接的方式进行立柱和横梁的连接，且属于一种干湿式混合连接，钢筋球与立柱的连接，而在钢筋球与圆球孔中再注入弹性混凝土，钢筋球属于一种较圆润的结构，能够在地震时，产生位移并对周围的弹性混凝土产生挤压，弹性混凝土吸能减震，提高该框架结构对地震的抵抗能力，而即使在地震很强烈的情况下，弹性混凝土出现松动开裂，其中钢筋球与横梁的类球铰接结构也能产生较大位移而使得高层建筑适应更强烈的摇晃和牵扯。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑，所述钢筋球包括相互平行的第一钢筋圈和第二钢筋圈，所述第一钢筋圈和第二钢筋圈之间还设置有多根外凸的钢筋杆，所述钢筋杆的一端与所述第一钢筋圈连接，所述钢筋杆的另一端与所述第二钢筋圈连接，所述钢筋球的端部尺寸小于所述圆球孔的孔口尺寸，所述钢筋球的直径大于所述圆球孔的孔口尺寸。

钢筋球由多根钢筋形成，强度较大，且成球形被限位在圆球孔中，通过与立柱的圆球孔的配合，能满足多方位和更大位移的房屋震动。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑，所述钢筋球是将钢筋柱的钢筋杆外凸形成，所述钢筋柱的多根钢筋杆平行分布于所述第一钢筋圈和第二钢筋圈之间。

本发明为了实现钢筋球限位在圆球孔中，是先做成钢筋柱，再对钢筋柱进行变形得到如灯笼结构的钢筋球，由于腰部直径变大，钢筋球就被限位在圆球孔中。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑，所述横梁内部的横梁钢筋端部进行弯折而成为所述伞状结构。

本发明横梁端部的伞状结构可以增大与钢筋球的连接面积，使得结构更大稳固，强度更大。

优选地，所述伞状结构与钢筋球的连接为焊接。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑，所述伞状结构的钢筋的弯折部呈弧形，所述弧形的弧度与所述钢筋球的弧度相近，弧度相近可以在焊接时具有更大的焊接面积，提高焊接强度。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑，所述钢筋杆的两端分别设置有环绕部，所述环绕部分别环绕在所述第一钢筋圈和第二钢筋圈上形成铰接。

高层住宅房屋抗震建筑的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：先浇筑钢筋混凝土立柱，在所述立柱上连接横梁的位置设置一端开口的圆球孔；

步骤2：将钢筋柱放入到所述圆球孔中，并将钢筋柱的腰部扩开成为钢筋球，所述钢筋球的直径大于所述圆球孔的直径；

步骤3：预制横梁，所述横梁的内部布置钢筋，并采用混凝土浇筑成钢筋混凝土横梁，将所述横梁端部的钢筋弯折呈伞状结构，且所述伞状结构的端部的横向尺寸小于所述圆球孔的开口尺寸；

步骤4：将横梁的伞状结构的端部伸入到所述圆球孔中并将伞状结构与所述钢筋球连接；

步骤5：将横梁的另一端与另一根立柱连接；

步骤6：向圆球孔中灌注弹性混凝土。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑的施工方法，所述伞状结构与所述钢筋球焊接，在焊接时，将钢筋球向圆球孔的孔口处拉动使得钢筋球和所述伞状结构的焊接部位位于孔口处便于焊接操作。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑的施工方法，所述伞状结构与所述钢筋球连接完成后，将钢筋球向所述圆球孔的内部移动，再进行混凝土注浆。

本发明优选的高层住宅房屋抗震建筑的施工方法，所述立柱上设置的圆球孔的个数根据需要连接的横梁的根数进行设置。

进一步地，为了在圆球孔中更好地实现钢筋柱的扩腰，在钢筋柱装入圆球孔之前，先进行预扩腰，只要满足能装入立柱的圆球孔即可。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过立柱和横梁的连接结构的改进以及配合弹性混凝土的使用，实现了框架结构的抗震性能的提高。

2、本发明巧妙地将钢筋柱扩腰成为钢筋球而限位在圆球孔中，实现横梁和立柱的垒球铰接连接，使得横梁在多方位的位移上具有较大的容纳度，可适应地震带来的晃动和牵扯。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的框架结构的结构示意图。

图2为本发明的钢筋柱的结构示意图。

图3为本发明的钢筋球的结构示意图。

图4为本发明横梁的端部结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-立柱，2-横梁，3-圆球孔，4-钢筋球，40-第一钢筋圈，41-第二钢筋圈，42-钢筋杆，5-钢筋柱，6-伞状结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-图4所示，高层住宅房屋抗震建筑，包括框架结构，所述框架结构包括立柱1和横梁2，所述立柱1的上端设置有圆球孔3，所述圆球孔3的孔口尺寸小于所述圆球孔3的直径，所述圆球孔3中设置有钢筋球4，所述钢筋球4的直径大于所述圆球孔3的孔口尺寸，所述横梁2的端部设置有伞状结构6，所述伞状结构6是由所述横梁2内部的横梁2钢筋端部进行弯折而成，所述伞状结构6伸入所述圆球孔3中并与所述钢筋球4连接，所述圆球孔3与钢筋球4之间填充有弹性混凝土。

本发明类似球铰接的方式进行立柱1和横梁2的连接，且属于一种干湿式混合连接，钢筋球4与立柱1的连接，而在钢筋球4与圆球孔3中再注入弹性混凝土，钢筋球4属于一种较圆润的结构，能够在地震时，产生位移并对周围的弹性混凝土产生挤压，弹性混凝土吸能减震，提高该框架结构对地震的抵抗能力，而即使在地震很强烈的情况下，弹性混凝土出现松动开裂，其中钢筋球4与横梁2的类球铰接结构也能产生较大位移而使得高层建筑适应更强烈的摇晃和牵扯。

所述钢筋球4包括相互平行的第一钢筋圈40和第二钢筋圈41，所述第一钢筋圈40和第二钢筋圈41之间还设置有多根外凸的钢筋杆42，所述钢筋杆42的一端与所述第一钢筋圈40连接，所述钢筋杆42的另一端与所述第二钢筋圈41连接，所述钢筋球4的端部尺寸小于所述圆球孔3的孔口尺寸，所述钢筋球4的直径大于所述圆球孔3的孔口尺寸。

钢筋球4由多根钢筋形成，强度较大，且成球形被限位在圆球孔3中，通过与立柱1的圆球孔3的配合，能满足多方位和更大位移的房屋震动。

所述钢筋球4是将钢筋柱5的钢筋杆42外凸形成，所述钢筋柱5的多根钢筋杆42平行分布于所述第一钢筋圈40和第二钢筋圈41之间。

本发明为了实现钢筋球4限位在圆球孔3中，是先做成钢筋柱5，再对钢筋柱5进行变形得到如灯笼结构的钢筋球4，由于腰部直径变大，钢筋球4就被限位在圆球孔3中。

本发明横梁2端部的伞状结构6可以增大与钢筋球4的连接面积，使得结构更大稳固，强度更大。

所述伞状结构6与钢筋球4的连接为焊接。

所述伞状结构6的钢筋的弯折部呈弧形，所述弧形的弧度与所述钢筋球4的弧度相近，弧度相近可以在焊接时具有更大的焊接面积，提高焊接强度。

所述钢筋杆42的两端分别与所述第一钢筋圈40和第二钢筋圈41焊接。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述钢筋杆42的两端分别设置有环绕部，所述环绕部分别环绕在所述第一钢筋圈40和第二钢筋圈41上形成铰接。

实施例3

高层住宅房屋抗震建筑的施工方法，包括如下步骤：

步骤1：先浇筑钢筋混凝土立柱1，在所述立柱1上连接横梁2的位置设置两个一端开口的圆球孔3；

步骤2：将钢筋柱5分别放入到两个所述圆球孔3中，并将钢筋柱5的腰部扩开成为钢筋球4，所述钢筋球4的直径大于所述圆球孔3的直径；

步骤3：预制横梁2，所述横梁2的内部布置钢筋，并采用混凝土浇筑成钢筋混凝土横梁2，将所述横梁2端部的钢筋弯折呈伞状结构6，且所述伞状结构6的端部的横向尺寸小于所述圆球孔3的开口尺寸；

步骤4：将一根横梁2的伞状结构6的端部伸入到所述圆球孔3中并将伞状结构6与所述钢筋球4连接；

步骤5：将横梁2的另一端与另一根立柱1连接；

步骤6：向圆球孔3中灌注弹性混凝土；

步骤7：重复步骤4-6将另一根横梁2与立柱1连接。

所述伞状结构6与所述钢筋球4焊接，在焊接时，将钢筋球4向圆球孔3的孔口处拉动使得钢筋球4和所述伞状结构6的焊接部位位于孔口处便于焊接操作。

所述伞状结构6与所述钢筋球4连接完成后，将钢筋球4向所述圆球孔3的内部移动，再进行混凝土注浆，所述混凝土采用弹性混凝土，具体为聚氨酯弹性混凝土。

为了在圆球孔3中更好地实现钢筋柱5的扩腰，在钢筋柱5装入圆球孔3之前，先进行预扩腰，只要满足能装入立柱1的圆球孔3即可。

在本发明中，所述立柱1上设置的圆球孔3的个数根据需要连接的横梁2的根数进行设置。

在本发明中，钢筋柱变形为钢筋球可以是端部挤压变形或者采用内部扩挤变形，在连接四根横梁的立柱进行钢筋柱变形时，对同一立柱上相背离的两个钢筋柱同时进行挤压变形，这样可以保证立柱的受力平衡性。

而在对立柱的单边的钢筋柱进行挤压变形时，为了保证立柱的受力平衡性，需要在立柱的背面进行同等的挤压力。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。