一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系及其施工方法与流程

本发明属于建筑结构体系领域，特别是涉及一种装配式钢框混凝土盒式结构体系及其施工方法。

背景技术：

现阶段我国已经步入第十三个五年计划，环境、能源问题日益突出，已经威胁到了我们的子孙后代。住宅建设作为我国传统产业，长期处于粗放型的生产阶段，能源和原材料消耗过大，现在通过装配式混凝土结构的建造方式以解决传统现浇施工方式的工业化程度不高、劳动生产率及技术含量低、结构形式单一、建筑质量与功能较差、特别是住宅结构的抗震安全性及舒适性有待提高等存在的问题。但是现有的预制混凝土装配式结构体系，多以墙、板、柱、梁等预制混凝土构件通过相应的连接技术组装构成结构的主体，但这些体系预制率、装配率相对较低，现场存在的湿作业量较大、连接技术验收的透明度不高，没有实现制造业装配技术的可安装并可拆卸的循环过程。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系及其施工方法，要解决现有装配式混凝土结构体系现场湿作业相对较多，以及连接只可以安装并无法在对结构无损的情况下拆卸的技术问题，还解决了现有装配式混凝土结构存在建筑物功能分区功能单一、保温层需要另行施工节能效率低、相邻的盒子之间形成双墙浪费材料以及结构拼缝处无法保证密封性的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系，包括基础和与基础连接的地上结构，所述地上结构包括至少上、下两层通过钢框竖向拼接的结构，每层结构包括至少一个盒式结构单元，所述盒式结构单元包括由一体浇筑的一面顶板楼面构件以及四面墙面构件组成的钟罩型五面盒式结构单元，所述盒式结构单元还包括由一体浇筑的一面顶板楼面构件以及两面或三面墙面构件组成的钟罩缺墙面盒式结构单元，所述钟罩缺墙面盒式结构单元的顶板楼面构件为单向板，

所述钢框是预设在上、下两层墙面构件的拼接位置、沿上层墙面构件底部内侧通长嵌入的槽型水平钢框，同一个盒式结构单元的槽型水平钢框连接为一体，所述槽型水平钢框的开口朝向室内，包括水平的上翼缘板、竖向的侧板和水平的下翼缘板，所述上翼缘板和下翼缘板的端面均与上层墙面构件的内侧面平齐，所述下翼缘板的下侧表面与上层墙面构件的下侧表面平齐，

所述上层墙面构件的底部内侧开槽处甩出有至少一排底部竖向甩筋，所述上翼缘板上开有与底部竖向甩筋一一对应的上翼缘板穿筋孔，底部竖向甩筋穿过上翼缘板穿筋孔并且通过上翼缘板套筒紧固，

所述下层墙面构件的顶部内侧对应开槽处甩出有至少一排顶部竖向甩筋，所述下翼缘板上开有与顶部竖向甩筋一一对应的下翼缘板穿筋孔，顶部竖向甩筋穿过下翼缘板穿筋孔并且通过下翼缘板套筒紧固。

所述底部竖向甩筋和顶部竖向甩筋的甩出端设有外螺纹，相应的上翼缘板套筒和下翼缘板套筒内开有与外螺纹相适应的内螺纹，甩筋与翼缘板套筒通过螺纹连接。

每层结构包括至少两个水平拼接的盒式结构单元，盒式结构单元拼接侧相邻的同类构件上、沿构件拼接处分别通长设有配合使用的榫头和卯槽，同类构件通过榫卯连接拼接为一体，

相邻两个盒式结构单元的拼接侧总共包括不多于一面的墙面构件。

所述墙面构件包括内墙面和外墙面，所述内墙面为钢筋混凝土板，所述外墙面为包括外叶板、保温层和内叶受力板的三明治夹心板，所述内叶受力板为钢筋混凝土板，同一个盒式结构单元内、相邻两面外墙面相交，外墙面相交转角处的保温层连续设置；同一个盒式结构单元内、相邻的外墙面和内墙面相交，内、外墙面相交转角处的保温层连续设置至外墙面的墙端。

所述上层墙面构件和下层墙面构件均为外墙面，所述槽型水平钢框嵌入内叶受力板内。或者所述上层墙面构件和下层墙面构件均为内墙面，所述槽型水平钢框直接嵌入内墙面内。

所述同类构件为同层相邻的顶板楼面构件，相邻的顶板楼面构件拼接侧的左、右端面上分别设有配合使用的楼面榫头和楼面卯槽。

所述同类构件为同层相邻的墙面构件，相邻的墙面构件拼接侧的左、右端面上分别设有配合使用的墙面左右拼接榫头和墙面左右拼接卯槽。

所述同类构件为同层相邻的外墙面，所述墙面左右拼接榫头和墙面左右拼接卯槽分别设置在相邻的内叶受力板上。

一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据建筑设计对不同层结构中竖向待连接的盒式结构单元的个数和类型进行设计，然后对盒式结构单元进行结构受力设计并在工厂进行各个构件的预制加工，包括：

a、一体浇筑预制顶板楼面构件和墙面构件形成各个盒式结构单元，同时上层墙面构件的底部内侧预留出嵌槽，上层墙面构件的底部内侧开槽处甩出有至少一排底部竖向甩筋，下层墙面构件的顶部内侧甩出有至少一排顶部竖向甩筋；

b、在嵌槽内并通长嵌入钢框，底部竖向甩筋穿过钢框的上翼缘板穿筋孔并且通过上翼缘板套筒紧固；

步骤二，将在工厂预制好的盒式结构单元根据施工方案中的运输方案运至现场，同时在施工现场进行基础工程作业，基础的顶部甩出有基础顶部竖向甩筋；

步骤三，按照吊装方案，吊装第一层盒式结构单元至预定位置，第一层盒式结构单元与基础的连接形式与地上结构通过钢框拼接的连接形式相同，此时基础顶部竖向甩筋穿过第一层盒式结构单元的钢框上的下翼缘板穿筋孔，工人站在地面上紧固下翼缘板套筒；

步骤四，根据吊装方案，吊装第二层盒式结构单元至第一层盒式结构单元的上方预定位置，第二层盒式结构单元的钢框对齐第一层盒式结构单元的相应位置，使第一层盒式结构单元顶部竖向甩筋穿过第二层钢框下翼缘板穿筋孔，工人站在第一层盒式结构单元的楼面构件上紧固下翼缘板套筒；

步骤五，重复步骤四直至竖向施工完毕所有盒式结构单元的竖向连接。

一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系的施工方法，施工步骤如下

步骤一，根据建筑设计对同层结构中水平待连接的盒式结构单元的个数和类型进行设计，然后对盒式结构单元进行结构受力设计并在工厂进行各个构件的预制加工，包括一体浇筑预制顶板楼面构件和墙面构件形成各个盒式结构单元，同时待拼接的相邻的顶板楼面构件拼接侧的左、右端面上分别预制楼面榫头和楼面卯槽；待拼接的相邻的墙面构件拼接侧的左、右端面上分别预制墙面左右拼接榫头和墙面左右拼接卯槽；

步骤二，将在工厂预制好的盒式结构单元根据施工方案中的运输方案运至现场，按照吊装方案，在每层结构的水平方向逐一吊装盒式结构单元，分别对齐各个待拼接的同类构件的榫头和卯槽，进行构件间的榫卯连接。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明通过在工厂预制混凝土盒子结构单元，提高了建筑结构的装配化水平，上下相邻的盒子结构单元，通过外螺纹、内螺纹与钢框的组合使用实现可拆卸连接，加快了结构的施工速度，减少现场的湿作业。

本发明盒式结构单元之间的钢框连接方式，操作简单方便，连接后形成整体的钢框架，提高了结构的整体性，又由于钢材材料本身具有很好的延性，可以有效的提高结构的抗震性能。

本发明通过在钟罩型五面盒式结构单元的基础上设计钟罩缺墙面盒式结构单元，两种盒式结构的组合使用，通过建筑与结构设计相结合的合理设计，改善原有盒子房屋无功能分区、空间格局单调的缺点，实现了建筑的空间分隔，提高了建筑的整体使用功能，

本发明将盒式结构的外墙面设计为结构保温一体化结构，使得盒式建筑安装完毕后无需再做保温构造，合理的保温设计完全解决了传统建筑节点位置冷热桥的问题，可以提高盒式建筑的保温性能，大大提高了建筑的节能效率。

本发明的同层构件之间采用榫卯连接，解决了结构横缝与竖缝处理的问题，并通过在卯槽内设置遇水膨胀止水带、耐候胶、基层处理剂保证了建筑的密封性。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1a是实施例一中装配式钢框预制混凝土盒式结构体系的拆分示意图。

图1b是实施例一中装配式钢框预制混凝土盒式结构体系的整体示意图。

图2a是实施例二中装配式钢框预制混凝土盒式结构体系的拆分示意图。

图2b是实施例二中装配式钢框预制混凝土盒式结构体系的整体示意图。

图3是上、下层盒式结构单元外墙面竖向连接的结构示意图。

图4是上、下层盒式结构单元内墙面竖向连接的结构示意图。

图5是钢框的结构示意图。

图6是钢框的侧视结构示意图。

图7是图3或图4中钢框的使用状态结构示意图。

图8是同层盒式结构单元楼板间拼接处榫卯连接示意图。

图9是盒式结构单元外墙面相交转角处的保温构造示意图。

图10是外墙面与外墙面水平榫卯连接以及内、外墙面相交转角处的保温构造示意图。

图11是内墙面与内墙面榫卯连接示意图。

附图标记：1－顶板楼面构件、2－墙面构件、2.1－上层墙面构件、2.11－底部竖向甩筋、2.2－下层墙面构件、2.21－顶部竖向甩筋、3－槽型水平钢框、3.1－上翼缘板、3.11－上翼缘板孔、3.2－侧板、3.3－下翼缘板、3.31－下翼缘板孔、4－上翼缘板套筒、5－下翼缘板套筒、6－内墙面、7－外墙面、7.1－外叶板、7.2－保温层、7.3－内叶受力板、8－外墙面相交转角处、9－内、外墙面相交转角处、10－楼面榫头、11－楼面卯槽、12－墙面左右拼接榫头、13－墙面左右拼接卯槽、14－防水密封层。

具体实施方式

实施例一参见图1a-1b所示，一种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系，包括基础和与基础连接的地上结构，地上结构包括至少上、下两层通过钢框竖向拼接的结构，每层结构包括一个盒式结构单元，所述盒式结构单元为由一体浇筑的一面顶板楼面构件1以及四面墙面构件2组成的钟罩型五面盒式结构单元。

参见图3-7所示，所述钢框是预设在上、下两层墙面构件的拼接位置、沿上层墙面构件2.1底部内侧通长嵌入的槽型水平钢框3，同个盒式结构单元的槽型水平钢框3连接为一体，所述槽型水平钢框3的开口朝向室内，包括水平的上翼缘板3.1、竖向的侧板3.2和水平的下翼缘板3.3，所述上翼缘板3.1和下翼缘板3.3的端面均与上层墙面构件2.1的内侧面平齐，所述下翼缘板3.3的下侧表面与上层墙面构件2.1的下侧表面平齐。

所述上层墙面构件2.1的底部内侧开槽处甩出有至少一排底部竖向甩筋2.11，所述上翼缘板3.1上开有与底部竖向甩筋2.11一一对应的上翼缘板穿筋孔3.11，底部竖向甩筋2.11穿过上翼缘板穿筋孔3.11并且通过上翼缘板套筒4紧固。

所述下层墙面构件2.2的顶部内侧甩出有至少一排顶部竖向甩筋2.21，所述下翼缘板3.2上开有与顶部竖向甩筋2.21一一对应的下翼缘板穿筋孔3.31，顶部竖向甩筋2.21穿过下翼缘板穿筋孔3.31并且通过下翼缘板套筒5紧固。

所述底部竖向甩筋2.11和顶部竖向甩筋2.21的甩出端设有外螺纹，相应的上翼缘板套筒4和下翼缘板套筒5内开有与外螺纹相适应的内螺纹，甩筋与翼缘板套筒通过螺纹连接。本实施例中，甩出长度可以为40mm。

本实施例中，所述底部竖向甩筋由预埋在墙面构件内、甩出端露出外螺纹的螺杆形成，在其它实施例中，也可以由墙面构件的墙体受力筋的甩出端套丝外螺纹形成。套筒均为六棱柱内丝套筒。

实施例二参见图2a-2b所示，与实施例一不同的是，这种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系，包括至少上、下两层通过钢框竖向拼接的结构，每层结构包括两个盒式结构单元，所述盒式结构单元包括由一体浇筑的一面顶板楼面构件1以及四面墙面构件2组成的钟罩型五面盒式结构单元，所述盒式结构单元还包括由一体浇筑的一面顶板楼面构件1以及三面墙面构件2组成的钟罩缺墙面盒式结构单元，所述钟罩缺墙面盒式结构单元的顶板楼面构件为单向板，

每层结构包括至少两个以上的水平拼接的盒式结构单元，在其它实施例中的结构体系中，所述钟罩型五面盒式结构单元也可以是由一体浇筑的一面顶板楼面构件1以及两面墙面构件2组成的钟罩缺墙面盒式结构单元。该钟罩缺墙面盒式结构单元的缺墙面可以为对称缺墙面，也可以为相邻缺墙面，只需保证相邻两个盒式结构单元的拼接侧总共包括不多于一面的墙面构件2。

同层盒式结构单元拼接侧相邻的同类构件上、沿构件拼接处分别通长设有配合使用的榫头和卯槽，同类构件通过榫卯连接拼接为一体。

参见图8所示，所述同类构件为同层相邻的顶板楼面构件，相邻的顶板楼面构件拼接侧的左、右端面上分别设有配合使用的楼面榫头10和楼面卯槽11。

参见图10-11所示，所述同类构件为同层相邻的墙面构件，相邻的墙面构件拼接侧的左、右端面上分别设有配合使用的墙面左右拼接榫头12和墙面左右拼接卯槽13。

参见图9-10所示，所述墙面构件包括内墙面6和外墙面7，所述内墙面6为钢筋混凝土板，所述外墙面为包括外叶板7.1、保温层7.2和内叶受力板7.3的三明治夹心板，所述内叶受力板7.3为钢筋混凝土板。参见9所示，同一个盒式结构单元内、相邻两面外墙面相交，外墙面相交转角处8的保温层连续设置；参见10所示，同一个盒式结构单元内、相邻的外墙面和内墙面相交，内、外墙面相交转角处9的保温层连续设置至外墙面的墙端，相邻的盒式结构单元拼接后，内、外墙面相交转角处，保温层将内墙板构件包在盒式结构内侧。

参见图3所示，当所述上层墙面构件和下层墙面构件均为外墙面时，所述槽型水平钢框嵌入内叶受力板7.3内。参见图4所示，当所述上层墙面构件和下层墙面构件均为内墙面时，所述槽型水平钢框之间嵌入内墙面内。

参见图10所示，当所述同类构件为同层相邻的外墙面7时，所述墙面左右拼接榫头12和墙面左右拼接卯槽13分别设置在相邻的内叶受力板7.3上。参见图11所示，当所述同类构件为同层相邻的内墙面6时，所述墙面左右拼接榫头12和墙面左右拼接卯槽13分别直接设置在相邻的内墙面6上。

参加图10-11所示，构件拼接处设有防水密封层14，所述防水密封层14包括逐层设置的一道基层处理剂、两道遇水膨胀止水带和两道耐候胶。

这种装配式钢框混凝土盒式单元结构体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，根据建筑设计对不同层结构中竖向待连接的盒式结构单元的个数和类型进行设计，然后对盒式结构单元进行结构受力设计并在工厂进行各个构件的预制加工，包括：

a、一体浇筑预制顶板楼面构件1和墙面构件2形成各个盒式结构单元，同时上层墙面构件2.1的底部内侧预留出嵌槽，上层墙面构件2.1的底部内侧开槽处甩出有至少一排底部竖向甩筋2.11，下层墙面构件2.2的顶部内侧甩出有至少一排顶部竖向甩筋2.21；

b、在嵌槽内并通长嵌入钢框，底部竖向甩筋2.11穿过钢框的上翼缘板穿筋孔3.11并且通过上翼缘板套筒4紧固；

步骤二，将在工厂预制好的盒式结构单元根据施工方案中的运输方案运至现场，同时在施工现场进行基础工程作业，基础的顶部甩出有基础顶部竖向甩筋；

步骤三，按照吊装方案，吊装第一层盒式结构单元至预定位置，第一层盒式结构单元与基础的连接形式与地上结构通过钢框拼接的连接形式相同，此时基础顶部竖向甩筋穿过第一层盒式结构单元的钢框上的下翼缘板穿筋孔，工人站在地面上紧固下翼缘板套筒；

步骤四，根据吊装方案，吊装第二层盒式结构单元至第一层盒式结构单元的上方预定位置，第二层盒式结构单元的钢框对齐第一层盒式结构单元的相应位置，使第一层盒式结构单元顶部竖向甩筋穿过第二层钢框下翼缘板穿筋孔，工人站在第一层盒式结构单元的楼面构件上紧固下翼缘板套筒；

步骤五，重复步骤四直至竖向施工完毕所有盒式结构单元的竖向连接。

若每层结构至少包括两个盒式结构单元，则水平连接的施工步骤如下：

步骤一，根据建筑设计对同层结构中水平待连接的盒式结构单元的个数和类型进行设计，然后对盒式结构单元进行结构受力设计并在工厂进行各个构件的预制加工，包括一体浇筑预制顶板楼面构件1和墙面构件2形成各个盒式结构单元，同时待拼接的相邻的顶板楼面构件拼接侧的左、右端面上分别预制楼面榫头10和楼面卯槽11；待拼接的相邻的墙面构件拼接侧的左、右端面上分别预制墙面左右拼接榫头12和墙面左右拼接卯槽13；

步骤二，将在工厂预制好的盒式结构单元根据施工方案中的运输方案运至现场，按照吊装方案，在每层结构的水平方向逐一吊装盒式结构单元，分别对齐各个待拼接的同类构件的榫头和卯槽，进行构件间的榫卯连接。