装配整体式预应力框架结构及其施工方法
【专利摘要】本发明公开了一种装配整体式预应力框架结构及其施工方法，施工方法包括以下步骤：制作预制梁和预制柱；安装所述预制梁与所述预制柱，于所述预制梁与所述预制柱之间施工现浇连接段以连接所述预制梁与所述预制柱；在所述预制梁与所述现浇连接段内穿设预应力筋；进行预应力张拉，其中，在距离所述预制柱一设定距离的区域内实施无粘结预应力张拉，对其余区域实施有粘结预应力张拉。通过在预制梁与预制柱间的现浇连接段内实施无粘结预应力张拉与有粘结预应力张拉相结合的预应力张拉方式，通过实施有粘结预应力张拉满足了装配整体式预应力框架结构的结构强度，而通过实施无粘结预应力张拉则可以避免应力集中，防止混凝土裂缝。
【专利说明】装配整体式预应力框架结构及其施工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工程建设领域，尤其涉及一种装配整体式预应力框架结构及其施 工方法。
【背景技术】
[0002] 在普通钢筋混凝土的结构中，由于混凝土极限拉应变低，在使用荷载作用下，构件 中钢筋的应变大大超过了混凝土的极限拉应变。钢筋混凝土构件中的钢筋强度得不到充分 利用。所以普通钢筋混凝土结构，采用高强度钢筋是不合理的。为了充分利用高强度材料， 弥补混凝土与钢筋拉应变之间的差距，人们把预应力运用到钢筋混凝土结构中去。亦即在 外荷载作用到构件上之前，预先用某种方法，在构件上（主要在受拉区）施加压，构成预应 力钢筋混凝土结构。当构件承受由外荷载产生的拉力时，首先抵消混凝土中已有的预压力， 然后随荷载增加，才能使混凝土受拉而后出现裂缝，因而延迟了构件裂缝的出现和开展。
[0003] 预应力张拉就是在构件中通过设置预应力筋提前加拉力，使得被施加预应力张拉 构件承受拉应力，进而使得其产生一定的形变，来应对钢结构本身所受到的荷载，包括屋面 自身重量的荷载、风荷载、雪荷载、地震荷载作用等等。
[0004] 在结构构件使用前，通过先张法或后张法预先对构件混凝土施加的压应力。先张 法是采用先给钢筋施加拉力，然后浇筑混凝土，待强度达到要求松开钢筋，使钢筋回缩，与 正常使用荷载的拉力抵消。后张法则是浇筑混凝土预留孔洞，成型后加受拉力的钢筋，然后 用器械锚固在构件两头。
[0005] 预应力筋通常由单根或成束的钢丝、钢绞线或钢筋制成。在先张法生产中，为了与 混凝土粘结可靠，一般采用螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。在后张法生产中，则采用光面钢 筋、光面钢丝或钢绞线，并分为无粘结预应力筋和有粘结预应力筋。后张无粘结预应力筋的 表面涂有浙青、油脂或专门的润滑防锈材料，用纸带或塑料带包缠，或套以软塑料管，使之 与周围混凝土隔离，和普通钢筋一样直接安放在模板中灌筑混凝土，等混凝土达到规定强 度后进行张拉。无粘结筋常用于预应力筋分散配置的构件或结构如大跨度双向平板、双向 密肋楼盖等。后张有粘结预应力筋是指先放置在预留孔道中，待张拉锚固后通过灌浆而恢 复与周围混凝土粘结的预应力筋。有粘结筋常用于预应力筋配置比较集中，每束的张拉力 吨位较大的构件或结构。
[0006] 装配整体式钢筋砼结构是建筑结构发展的一个重要方向，应用预制构件代替现浇 混凝土结构，在现场直接安装，并在预制构件的连接处通过施工现浇混凝土段进行连结，有 利于建筑工业化的发展、提高生产效率节约能源以及发展绿色环保建筑。传统的装配整体 式预应力框架结构采用有粘结钢绞线作为预应力筋，以满足结构强度要求。但是，由于有粘 结预应力筋在施加预应力后，处于高压力状态，容易导致应力集中，从而引起预制构件间的 现浇混凝土段出现裂缝，影响施工质量。因此，有必要提出一种既能避免钢筋砼结构表面裂 缝，又能满足装配式钢筋砼结构强度的预应力张拉体系。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种既符合结构强度要求，又不会产生混凝土 裂缝的装配整体式预应力框架结构及其施工方法。
[0008] 为实现上述技术效果，本发明公开了一种装配整体式预应力框架结构的施工方 法，所述施工方法包括以下步骤：
[0009] 制作预制梁和预制柱；
[0010] 安装所述预制梁与所述预制柱，于所述预制梁与所述预制柱之间施工现浇连接段 以连接所述预制梁与所述预制柱；
[0011] 在所述预制梁与所述现浇连接段内穿设预应力筋；
[0012] 进行预应力张拉，其中，在距离所述预制柱一设定距离的区域内实施无粘结预应 力张拉，对其余区域实施有粘结预应力张拉。
[0013] 所述施工方法进一步的改进在于，所述设定距离为所述预制梁的高度的1?1. 5 倍。
[0014] 所述施工方法进一步的改进在于，通过以下步骤施工所述现浇连接段：
[0015] 于所述预制梁和所述预制柱之间安装所述现浇连接段的混凝土浇筑模板；
[0016] 于所述混凝土浇筑模板内浇筑混凝土成型所述现浇连接段，所述预应力筋浇筑于 所述现浇连接段内。
[0017] 本发明还公开了一种装配整体式预应力框架结构，所述框架结构包括预制梁、预 制柱，以及连接于所述预制梁与所述预制柱之间的现浇连接段，所述预制梁与所述现浇连 接段内对应穿设有预应力筋，在距离所述预制柱一设定距离的区域内对所述预应力筋进行 无粘结预应力张拉，在其余区域对所述预应力筋进行有粘结预应力张拉。
[0018] 所述框架结构进一步的改进在于，所述设定距离为所述预制梁的高度的1?1. 5 倍。
[0019] 本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：通过在预制梁与预制 柱间的现浇连接段内实施无粘结预应力张拉与有粘结预应力张拉相结合的预应力张拉方 式，既保证了现浇连接段的结构强度，还防止了现浇连接段出现裂缝的现象。具体的，通过 在距离预制柱一设定距离的区域内实施无粘结预应力张拉可以避免应力集中，防止混凝土 裂缝；而通过对其余区域实施有粘结预应力张拉可以满足装配整体式预应力框架结构的结 构强度，达到较佳的实施效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明装配整体式预应力框架结构的结构示意图。
[0021] 图2是本发明装配整体式预应力框架结构施工中的预制梁与预制柱的拼装施工 图。
[0022] 图3是装配整体式预应力框架结构节点足尺模型的低周反复荷载试验的节点加 载示意图。
[0023] 图4是装配整体式预应力框架结构节点足尺模型的低周反复荷载试验的节点加 载制度示意图。
[0024] 图5是试件1的节点荷载柱顶位移滞回曲线。
[0025] 图6是试件2的节点荷载柱顶位移滞回曲线。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图以及【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0027] 首先参阅图1所示，本发明的一种装配整体式预应力框架结构10主要由预制梁 11、预制柱12、现浇连接段13及预应力筋14构成，预应力筋14穿设于预制梁11与现浇连 接段13内，在距离预制柱一设定距离的区域内对预应力筋14进行无粘结预应力张拉，在其 余区域对预应力筋14进行有粘结预应力张拉。作为本发明的较佳实施方式，上述设定距离 可以采用1?1. 5倍预制梁11的高度。以下以1倍预制梁11高度H为例，做具体说明，在 分别距离预制柱12两侧H的区域a内对预应力筋14进行无粘结预应力张拉，而在其余区域 对预应力筋14进行有粘结预应力张拉，以较好地达到同时满足结构强度和避免应力集中、 防止混凝土裂缝的目的。
[0028] 上述装配整体式预应力框架结构10的具体施工方法如下：
[0029] 首先，在工厂制作成型预制梁11与预制柱12 ;
[0030] 然后将制作完成的预制梁11与预制柱12运送至施工现场进行吊装拼装，如图2 所示，接着在吊装安装完成的预制梁11与预制柱12施工现浇连接段13的混凝土浇筑模 板，再于混凝土浇筑模板内浇筑混凝土成型现浇连接段13,如图1所示，并于混凝土浇筑时 在现浇连接段13中直接浇筑预应力筋14。
[0031] 最后在预制梁11与现浇连接段13内穿设完成预应力筋14后，用器械对预应力筋 14的端部进行锚固，进行预应力张拉。在距离预制柱12两侧1倍预制梁11高度H的区域 a内实施无粘结预应力张拉，对其余区域实施有粘结预应力张拉，完成施工。
[0032] 结合图1所示，现以某14层预应力混凝土结构为背景，结构层高3. 3m，总高 46. 2m，结构型式为框架-剪力墙结构，地震设防烈度为7 (0. lg)，场地为IV类，框架的抗震 等级为三级，剪力墙为二级，裂缝控制等级为三级。预制柱12截面尺寸为800x800mm，预制 梁11跨度为10. 5m，截面尺寸350x650mm，混凝土强度等级为C50,普通钢筋采用HRB400钢 筋。
[0033] 根据本发明装配整体式预应力框架结构的施工方法施工得到左右两组试件：试件 1和试件2。对左侧试件1内的预应力筋14进行本发明装配整体式预应力框架结构的部分 粘结预应力张拉（即无粘结预应力张拉与有粘结预应力张拉相结合的预应力张拉方式，距 离预制柱1倍预制梁11高度的区域内对预应力筋14进行无粘结预应力张拉，在其余区域 对预应力筋14进行有粘结预应力张拉）；而对右侧试件2内的预应力筋14进行一般的全 粘结预应力张拉（即全部采用有粘结预应力张拉方式）。
[0034] 然后，对试件1和试件2分别开展装配整体式预应力框架结构节点足尺模型的低 周反复荷载试验，对其抗震性能进行较为系统的研究，重点研究其整体工作性能、失效机理 与破坏模式，建立装配整体式预应力框架结构节点的恢复力模型以及节点抗剪承载力与节 点刚度的计算模型。框架节点共8个，节点形式为现浇或预制，节点位置为中节点或边节 点。
[0035] 主要研究参数包括：节点核心区连接构造、预应力筋粘结形式、预制柱12连接构 造。其中预应力筋采用钢绞线，偏心布置，预制梁11顶部和预制梁11底部布置非预应力普 通钢筋。
[0036] 配合图3和图4所示，装配整体式预应力框架结构节点足尺模型的低周反复荷载 试验的加载按荷载位移混合控制的加载方法进行。试件开裂前按照荷载控制进行加载，开 裂后按照柱顶侧移nH/200(n= 1、2、3……，柱高H = 3000mm)控制进行加载，每级位移下循 环3次。
[0037] 试验得到试件1的节点荷载柱顶位移滞回曲线如图5所示，试件2的节点荷载柱 顶位移滞回曲线如图6所示，对比可知，采用本发明部分粘结预应力张拉方式的试件1的滞 回曲线较采用一般的全粘结预应力张拉方式的试件2的饱满，表明部分粘结预应力装配整 体式框架中节点的耗能能力要好于全粘结预应力装配整体式框架中节点的耗能能力。进一 步的，基于上述滞回曲线，两种试件的位移延性如下表表1所示。
[0038] 表1全粘结和部分粘结中节点位移延性
[0039]
【权利要求】
1. 一种装配整体式预应力框架结构的施工方法，其特征在于所述施工方法包括以下步 骤： 制作预制梁和预制柱； 安装所述预制梁与所述预制柱，于所述预制梁与所述预制柱之间施工现浇连接段以连 接所述预制梁与所述预制柱； 在所述预制梁与所述现浇连接段内穿设预应力筋； 进行预应力张拉，其中，在距离所述预制柱一设定距离的区域内实施无粘结预应力张 拉，对其余区域实施有粘结预应力张拉。
2. 如权利要求1所述的施工方法，其特征在于：所述设定距离为所述预制梁的高度的 1?1. 5倍。
3. 如权利要求1所述的施工方法，其特征在于通过以下步骤施工所述现浇连接段： 于所述预制梁和所述预制柱之间安装所述现浇连接段的混凝土浇筑模板； 于所述混凝土浇筑模板内浇筑混凝土成型所述现浇连接段，所述预应力筋浇筑于所述 现浇连接段内。
4. 一种装配整体式预应力框架结构，其特征在于：所述框架结构包括预制梁、预制柱， 以及连接于所述预制梁与所述预制柱之间的现浇连接段，所述预制梁与所述现浇连接段内 对应穿设有预应力筋，在距离所述预制柱一设定距离的区域内对所述预应力筋进行无粘结 预应力张拉，在其余区域对所述预应力筋进行有粘结预应力张拉。
5. 如权利要求4所述的装配整体式预应力框架结构，其特征在于：所述设定距离为所 述预制梁的高度的1?1. 5倍。
【文档编号】E04B1/20GK104264782SQ201410593269
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】范新海, 马荣全, 苗冬梅, 陈丝琳, 牛辉 申请人:中国建筑第八工程局有限公司