一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法与流程

本发明涉及建筑结构工程技术领域，尤其涉及一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法。

背景技术：

建筑工业化是国家建设发展的重点，《中国中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》（2016年2月6日）明确指出“大力推广装配式建筑”、“鼓励建筑企业装配式施工，现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。”、“加大政策支持力度，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。目前建筑工业化的主流结构是部分预制、边缘构件区域（节点区域）现浇的剪力墙结构体系，施工整体性好，造价成本较低，经济实用，具有良好的耐久性和耐火性，但是施工质量控制难度较大、施工周期较长，抗拉强度低，抗震性能较差，在地震作用下延性较差，易发生脆性破坏。

我国同时是一个多地震发生的国家，地震灾害是造成我国居民伤亡灾害最多的自然灾害，其中巨震灾害造成的人员伤亡、财产损失是地震灾害中的主要损失。汶川地震造成约8.7万人死亡或者失踪，约37.5万人受伤，由于目前的经济条件、技术水平、部门管理等限制，在抗震的实践中地震应对主要集中房屋结构抗震领域，这用于应对巨震灾害是远远不够的。即将代替gb18306-2001版本的《中国地震动参数区划图》征求意见稿（2012-4-9）已经引入极罕遇地震。

如何找到一种合适建筑工业化技术，即满足工业化建设要求，又能有效应对大震甚至巨震是建筑工业化中所面临的挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述技术问题，提供了一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法，采用三道防护，提高结构体系的抗震能力；配置的钢管钢筋混凝土柱具有良好的防火性能；结构体系合理，多数部件可工业化预加工，缩短施工周期，提高施工效率。

本发明的技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供的一种预加工三重抗震结构体系包括结构柱，钢梁，抗剪构件，连接件，楼板及基础；结构柱设置在基础上，钢梁设置在相邻结构柱之间；所述结构柱为钢管钢筋混凝土柱，所述钢梁为端部翼缘局部削弱的钢梁，其为主动式耗能钢梁，其端部翼缘局部削弱；所述抗剪构件包括支撑或墙板，支撑通过支撑连接件与结构柱或钢梁连接，墙板通过墙板连接件与结构柱和/或钢梁连接，楼板与钢梁连接。其中，支撑连接件与墙板连接件统称为连接件。抗剪构件形成抗震结构体系第一道防线，所述钢梁为抗震结构体系第二道防线，所述钢管钢筋混凝土柱为抗震结构体系第三道防线，预加工三重抗震结构体系三道防线的设置，有效提高了结构体系的抗震能力。

进一步地，所述钢梁包括削弱段及非削弱段；其中，削弱段为上翼缘板削弱、下翼缘板削弱或者上下同时削弱。

进一步地，所述削弱段的翼缘为直线、曲线或直线与曲线的结合。

进一步地，所述削弱段的宽度为50-1000mm，削弱段的深度为5-500mm。

进一步地，所述支撑为普通钢结构支撑或屈曲约束支撑，所述墙板为面外约束钢板剪力墙、预制钢板钢筋混凝土墙板、预制钢筋混凝土墙板、内藏无粘结钢支撑的钢筋混凝土墙板或内藏钢支撑的钢筋混凝土墙板，所述楼板为预制钢筋混凝土楼板、预制预应力楼板、钢筋桁架楼板、压型钢板、现浇钢筋混凝土楼板或现浇混凝土楼板。

进一步地，所述结构柱与钢梁形成的节点包括钢管，纵向钢筋，箍筋，内环板，内纵向加劲肋；纵筋焊接在箍筋的内圈形成一个钢筋笼，钢筋笼位于钢管的内部；钢管内部浇筑有混凝土；内环板设置在钢管与箍筋之间，内纵向加劲肋焊接在内环板与钢管之间；所述钢管与钢梁焊接、螺栓连接或焊接与螺栓连接组合。

进一步地，所述钢管的外形为圆形、方形、矩形、椭圆形、多边形或者异形，其内部浇筑的混凝土为普通混凝土、再生混凝土或高粉煤灰混凝土。

同时，本申请还公开了一种预加工三重抗震结构体系包括结构柱，钢梁，抗剪构件，连接件，楼板及基础；结构柱设置在基础上，钢梁设置在相邻结构柱之间；所述结构柱为钢管混凝土柱，所述钢梁为端部翼缘局部削弱的钢梁，其为主动式耗能钢梁，其端部翼缘局部削弱；所述抗剪构件包括支撑或墙板，支撑通过支撑连接件与结构柱或钢梁连接，墙板通过墙板连接件与结构柱和/或钢梁连接，楼板与钢梁连接。其中，支撑连接件与墙板连接件统称为连接件。抗剪构件形成抗震结构体系第一道防线，所述钢梁为抗震结构体系第二道防线，所述钢管混凝土柱为抗震结构体系第三道防线，预加工三重抗震结构体系三道防线的设置，有效提高了结构体系的抗震能力。

进一步地，所述钢梁包括削弱段及非削弱段；其中，削弱段为上翼缘板削弱、下翼缘板削弱或者上下同时削弱。

进一步地，所述削弱段的翼缘为直线、曲线或直线与曲线的结合。

进一步地，所述削弱段的宽度为50-1000mm，削弱段的深度为5-500mm。

进一步地，所述支撑为屈曲约束支撑，所述墙板为面外约束钢板剪力墙、预制钢板钢筋混凝土墙板、预制钢筋混凝土墙板、内藏无粘结钢支撑的钢筋混凝土墙板或内藏钢支撑的钢筋混凝土墙板，所述楼板为预制钢筋混凝土楼板、预制预应力楼板、钢筋桁架楼板、压型钢板、现浇钢筋混凝土楼板或现浇混凝土楼板。

进一步地，所述钢管混凝土柱包括钢管和钢管内部浇筑的混凝土；所述钢管的外形为圆形、方形、矩形、椭圆形、多边形或者异形，其内部浇筑的混凝土为普通混凝土、再生混凝土或高粉煤灰混凝土。

本申请还公开了一种预加工三重抗震结构体系的施工方法，当结构柱为钢管钢筋混凝土柱时，其具体包括以下步骤：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱上的钢管，并安装钢梁；

s3，吊装楼板；

s4，施工钢管内部的纵筋、箍筋、内环板或内纵向加劲肋；

s5，向钢管的内部浇筑混凝土，浇筑楼板混凝土；

s6，重复步骤s2-s5，施工至顶层；

s7，安装抗剪构件，完成预加工三重抗震结构体系的建立；

s8，重复步骤s7至抗剪构件全部完成安装。

同时，本发明还公开了另一种预加工三重抗震结构体系的施工方法，其包括以下步骤：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱的钢管和钢梁；

s3，安装抗剪构件，对螺栓进行初拧；

s4，吊装楼板；

s5，施工结构柱的钢筋；

s6，浇筑柱混凝土；

s7，浇筑楼板混凝土；

s8，重复步骤s2～s5至顶层；

s9，对抗剪构件的螺栓进行终拧。

本申请还公开了一种预加工三重抗震结构体系的施工方法，当结构柱为钢管混凝土柱时，其包括以下步骤：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱上的钢管，并安装钢梁；

s3，吊装楼板；

s4，施工钢管内部的内环板或内纵向加劲肋；

s5，向钢管的内部浇筑混凝土，浇筑楼板混凝土；

s6，重复步骤s2-s5，施工至顶层；

s7，安装抗剪构件，完成预加工三重抗震结构体系的建立；

s8，重复步骤s7至抗剪构件全部完成安装。

本发明有益效果：

本发明提供的一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法，其结构合理，具有以下有益效果：

（1）提高了房屋的抗倒塌能力，本结构结合了钢筋混凝土筒体结构钢结构抗震的优势，并采用三重抗震防线，较普通的钢筋混凝土房屋抗震性能大幅度提高，使得房屋在地震中不易倒塌。

（2）提高了房屋的防火能力，钢管钢筋混凝土柱抗火性能远优于普通的钢结构，为人员在火灾中逃生提供良好的条件，尤其对地震中的火灾有着特殊的优势，可以有效减少地震、火灾耦合作用下的人员的伤害和财产损失。

（3）提高了房屋的建设及修复的效率，抗震结构体系中的多数部件可以提前预制加工，可以有效缩短加工周期，提高施工效率；房屋具有可再生性，在大震之后，只需要更换破坏的墙板或支撑即可完成修复。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：

图1是本发明抗震结构体系的俯视图；

图2是本发明之支撑的立面图；

图3是本发明之墙板的立面图；

图4是图3的俯视图；

图5是本发明之混凝土柱的截面图；

图6是混凝土柱（钢筋笼从中部穿过）与钢梁的连接示意图；

图7是混凝土柱（钢筋笼从横隔板穿过）与钢梁的连接示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.结构柱；1-1.钢管；1-2.纵筋；1-3.箍筋；1-4.内环板；1-5.内纵向加劲肋；2.钢梁；2-1.削弱段；2-2.非削弱段；3.支撑；4.连接件；4-1.墙板连接件；4-2.支撑连接件；5.墙板；6.楼板。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明的一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法进行详细说明。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

图1至图7是本发明所述的一种预加工三重抗震结构体系及其施工方法的相关示意图。

一种预加工三重抗震结构体系的结构图，如图1所示，其包括结构柱1，钢梁2，抗剪构件，连接件4，楼板6及基础。

结构柱1设置在基础上，结构柱1为钢管钢筋混凝土柱，钢梁2设置在相邻结构柱1之间；所述钢梁2为端部翼缘局部削弱的钢梁，其为主动式耗能钢梁，其端部翼缘局部削弱；所述抗剪构件包括支撑3或墙板5，支撑连接件4-2与墙板连接件4-1统称为连接件4，支撑3通过支撑连接件4-2与结构柱1或钢梁2连接，墙板5通过墙板连接件4-1与结构柱1和/或钢梁2连接，楼板6与钢梁2连接。。

抗剪构件形成抗震结构体系第一道防线，所述钢梁2为抗震结构体系第二道防线，所述钢管钢筋混凝土柱为抗震结构体系第三道防线，预加工三重抗震结构体系三道防线的设置，有效提高了结构体系的抗震能力，预加工三重抗震结构体系的三道防线，较普通的钢筋混凝土房屋抗震性能大幅度提高，使得房屋在地震中不易倒塌。

所述钢梁2包括削弱段2-1及非削弱段2-2；其中，削弱段2-1为上翼缘板削弱、下翼缘板削弱或者上下同时削弱。

所述削弱段2-1的翼缘为直线、曲线或直线与曲线的结合。

所述削弱段2-1的宽度为50-1000mm，削弱段2-1的深度为5-500mm。

所述结构柱1包括钢管钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱，图2是本发明之支撑的立面图，所述支撑3为普通钢结构支撑或屈曲约束支撑；

所述墙板的立面图，如图3所示，所述墙板5为面外约束钢板剪力墙、预制钢板钢筋混凝土墙板、预制钢筋混凝土墙板、内藏无粘结钢支撑的钢筋混凝土墙板或内藏钢支撑的钢筋混凝土墙板，所述楼板6为预制钢筋混凝土楼板、预制预应力楼板、钢筋桁架楼板、压型钢板、现浇钢筋混凝土楼板或现浇混凝土楼板。图4是图3的剖视图。

图5是本发明之混凝土柱的截面图，所述结构柱1与钢梁2形成的节点包括钢管1-1，纵向钢筋1-2，箍筋1-3，内环板1-4，内纵向加劲肋1-5；纵筋1-2焊接在箍筋1-3的内圈形成一个钢筋笼，钢筋笼位于钢管1-1的内部；钢管1-1内部浇筑有混凝土；内环板1-4设置在钢管1-1与箍筋1-3之间，内纵向加劲肋1-5焊接在内环板1-4与钢管1-1之间；所述钢管1-1与钢梁2焊接、螺栓连接或焊接与螺栓连接组合。

所述钢管1-1的外形为圆形、方形、矩形、椭圆形、多边形或者异形，其内部浇筑的混凝土为普通混凝土、再生混凝土或高粉煤灰混凝土；纵筋1-2为高强钢筋，竖向钢筋强度不小于hrb345。

图6是混凝土柱（钢筋笼从中部穿过）与钢梁的连接示意图，结构柱1中包括内环板1-4及内纵向加劲肋1-5，其中，削弱段2-1为上下同时削弱，削弱段2-1的翼缘为直线与曲线的结合。

图7是混凝土柱（钢筋笼从横隔板穿过）与钢梁的连接示意图，结构柱1中包括内环板1-4及内纵向加劲肋1-5，其中，削弱段2-1为上下同时削弱，削弱段2-1的翼缘为直线段。

同时本申请还公开了另一种预加工三重抗震结构体系，其也包括结构柱1，钢梁2，抗剪构件，连接件4，楼板6及基础。

结构柱1设置在基础上，结构柱1为钢管混凝土柱，钢梁2设置在相邻结构柱1之间；所述钢梁2为端部翼缘局部削弱的钢梁，其为主动式耗能钢梁，其端部翼缘局部削弱；所述抗剪构件包括支撑3或墙板5，支撑连接件4-2与墙板连接件4-1统称为连接件4，支撑3通过支撑连接件4-2与结构柱1或钢梁2连接，墙板5通过墙板连接件4-1与结构柱1和/或钢梁2连接，楼板6与钢梁2连接。

抗剪构件形成抗震结构体系第一道防线，所述钢梁2为抗震结构体系第二道防线，所述钢管混凝土柱为抗震结构体系第三道防线，预加工三重抗震结构体系三道防线的设置，有效提高了结构体系的抗震能力，预加工三重抗震结构体系的三道防线，较普通的钢筋混凝土房屋抗震性能大幅度提高，使得房屋在地震中不易倒塌。

预加工三重抗震结构体系中的其他部件的特性与上述抗震结构体系对应的特性相同。

一种预加工三重抗震结构体系的施工方法，当结构柱为钢管钢筋混凝土柱时，，包括以下步骤：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱1上的钢管1-1，并安装钢梁2；

具体地，结构柱1可以为钢管钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱，钢梁2为端部翼缘局部消弱的钢梁。

s3，吊装楼板6；

s4，施工钢管1-1内部的纵筋1-2、箍筋1-3、内环板1-4或内纵向加劲肋1-5；

s5，向钢管1-1的内部浇筑混凝土，浇筑楼板混凝土；

s6，重复步骤s2-s5，施工至顶层；

s7，安装抗剪构件，完成预加工三重抗震结构体系的建立；

s8，重复步骤s7至抗剪构件全部完成安装。

上面所述预加工三重抗震结构体系的施工方法不局限于此，其还可以调换或增减部分步骤，如，可以在完成混凝土柱1上的钢管1-1的施工后，安装墙板5或支撑3，其他步骤顺延；该施工方法的具体步骤为：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱1的钢管1-1和钢梁2；

具体地，结构柱1可以为钢管钢筋混凝土柱或钢管混凝土柱，钢梁2为端部翼缘局部消弱的钢梁。

s3，安装抗剪构件，对螺栓进行初拧；

s4，吊装楼板6；

s5，施工结构柱1的钢筋；

s6，浇筑柱混凝土；

s7，浇筑楼板混凝土；

s8，重复步骤s2～s5至顶层；

s9，对抗剪构件的螺栓进行终拧。

本申请还公开了一种预加工三重抗震结构体系的施工方法，当结构柱为钢管混凝土柱时，其包括以下步骤：

s1，施工基础；

s2，施工结构柱1上的钢管1-1，并安装钢梁2；

s3，吊装楼板6；

s4，施工钢管1-1内部的内环板1-4或内纵向加劲肋1-5；

s5，向钢管1-1的内部浇筑混凝土，浇筑楼板混凝土；

s6，重复步骤s2-s5，施工至顶层；

s7，安装抗剪构件，完成预加工三重抗震结构体系的建立；

s8，重复步骤s7至抗剪构件全部完成安装。

在本发明所述的预加工三重抗震结构体系施工方法中，大部分部件可以预制加工，这样可以缩小施工周期，提高施工效率；并且采用的混凝土柱为钢管钢筋混凝土柱，其具有良好的防火性能，可以提高结构体系的防火性；抗剪构件形成抗震结构体系第一道防线，所述钢梁为抗震结构体系第二道防线，所述结构柱柱为抗震结构体系第三道防线，采用三道防护，提高结构体系抗震能力。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。