一种模块化预制钢‑混凝土组合框架结构的制作方法

本发明涉及一种模块化预制钢-混凝土组合框架结构，属于建筑工程装配式混凝土框架结构技术领域。

背景技术：

模块化建筑技术实现了预制技术从2d向3d的扩展，进一步提高了预制效率，具有明显的技术经济，也成为我国当前大力发展装配式建筑的重要方向之一。当前主流的模块化建筑主要采用钢结构，一般用于商业建筑，如酒店、停车场等，钢结构面临的防火、保温、舒适度等问题限制了其广泛应用；同时，模块之间的连接一般采用焊接或螺栓连接，且由于模块现场拼装时对节点施工的固有影响，模块之间不能实现充分连接，且相对模块自身节点较弱，因此，既有技术一般将模块设计为仅承受竖向荷载作用，当在地震区应用时，必须采用现浇核心筒，这又从技术上大大限制了其应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模块化预制钢-混凝土组合框架结构，突破既有模块化钢结构建筑技术，充分利用组合结构与预制技术综合优势，拓展模块化建筑的技术范畴。

本发明采用的技术方案为：一种模块化预制钢-混凝土组合框架结构，包括多个预制组合框架模块和模块连接件；

所述预制组合框架模块包括预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁、混凝土叠合板和模块后浇混凝土；形成预制模块时，所述预埋钢管混凝土预制柱的钢管保持空心；所述预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁节点处钢管和型钢外露，所述钢管与型钢通过焊接或螺栓连接，节点处混凝土与同一水平层叠合板叠合层混凝土共同浇筑；

所述混凝土叠合板设置在预制组合框架模块底部，并搁置在预埋型钢混凝土叠合梁保护层混凝土上，预制组合框架模块底部叠合板在工厂内完成叠合层混凝土浇筑，预制组合框架模块顶部叠合板在施工现场完成浇筑；

所述模块后浇混凝土包括预埋型钢混凝土叠合梁、混凝土叠合板的叠合层以及预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁的节点部位，并待预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁、混凝土叠合板安装就位后整体浇筑；

所述多个预制组合框架模块之间通过模块连接件连接，模块连接件包括连接钢板和高强钢管，高强钢管垂直穿过连接钢板，连接钢板形状及尺寸、高强钢管布置及数量和所连接的组合框架模块的布置及数量相匹配；所述模块连接件在施工现场通过将高强钢管插入预埋钢管混凝土预制柱的钢管内，并从上层预制组合框架模块的预埋钢管混凝土预制柱的钢管内灌注混凝土和结构后浇混凝土，实现预埋钢管混凝土预制柱与预制组合框架模块的连接；

所述预制组合框架模块在施工现场通过顶部混凝土叠合板的叠合层混凝土整体浇筑，实现预制组合框架模块的共同工作性能与结构的整体性。

作为优选，所述预埋钢管混凝土预制柱的钢管为圆形、矩形或正方形。

作为优选，所述预埋型钢混凝土叠合梁的型钢为工字钢、方钢管或其他焊接型钢。

作为优选，所述混凝土叠合板采用带钢筋桁架的钢筋混凝土叠合板或预制预应力叠合板。

作为优选，所述模块连接件的高强钢管为圆形、矩形或正方形，高强钢管外周点焊螺旋钢筋加强锚固。

作为优选，所述模块连接件的连接钢板在预埋钢管混凝土预制柱对应位置处设置排气孔，保证预制柱内混凝土灌筑质量。

本发明采用钢-混凝土组合构件(柱、梁)和混凝土叠合板形成组合框架模块，充分利用了组合结构与预制技术的综合优势，避免了钢结构耐久性问题和混凝土结构过于笨重问题；通过特制连接件实现相邻模块预制柱间的充分连接，通过模块顶部叠合板的叠合层混凝土实现模块间的充分连接，增强了结构整体性，保证了必要的抗震性能。本发明形成了抗震性能优良、预制与施工高效的模块化组合框架结构，是对既有模块化建筑技术和装配式混凝土框架结构的综合突破，具有广泛应用前景。

有益效果：(1)本发明的预埋钢管混凝土预制柱和预埋型钢混凝土叠合梁，可有效降低构件与模块重量，节点处钢管与型钢外露，方便了节点连接施工；(2)本发明的预制组合框架模块的底部混凝土叠合板的叠合层混凝土与节点混凝土同时浇筑，既保证了钢结构节点的耐久性能，又增强了预制模块自身的整体稳固性能；(3)本发明的特制连接件制作简单、灵活，可适应不同部位、不同数量预制组合框架模块间的连接；(4)本发明的特制连接件及模块顶部叠合板的叠合层的现场整体浇筑共同保证了整体结构的抗震性能；(5)本发明的预埋钢管混凝土预制柱的钢管在工厂内为空心，减轻自重的同时，便于现场特制连接件的安装，且方便施工现场灌筑混凝土。

附图说明

图1为本发明的预制组合框架模块制作过程示意图；

图2为本发明的预制组合框架模块完成状态示意图；

图3a和3b为本发明的模块连接件示意图；

图4为本发明的模块现场安装示意图；

图5为本发明的模块施工完成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1、2所示：所述预制组合框架模块1，包括预埋钢管混凝土预制柱2、预埋型钢混凝土叠合梁3、混凝土叠合板4和模块后浇混凝土5；

所述预埋钢管混凝土预制柱2钢管内无混凝土，预埋钢管混凝土预制柱2和预埋型钢混凝土叠合梁3在节点区钢管与型钢外露并通过焊接或螺栓连接；

所述混凝土叠合板4设置在模块底部，并搁置在预埋型钢混凝土叠合梁3的保护层混凝土上；

所述模块后浇混凝土5包括预埋型钢混凝土叠合梁3和混凝土叠合板4的叠合层以及预埋钢管混凝土预制柱2和预埋型钢混凝土叠合梁3的节点部位，并待预埋钢管混凝土预制柱2、预埋型钢混凝土叠合梁3、混凝土叠合板4安装就位后整体浇筑。

所述预埋钢管混凝土预制柱2的钢管为圆形、矩形或正方形，所述预埋型钢混凝土叠合梁3的型钢为工字钢、方钢管或其他焊接型钢，所述混凝土叠合板4采用带钢筋桁架的钢筋混凝土叠合板或预制预应力叠合板。

如图3a和3b所示：所述模块连接件6，包括连接钢板7、高强钢管8、排气孔9以及的螺旋钢筋10，高强钢管8垂直穿过连接钢板7，高强钢管8为圆形、矩形或正方形，高强钢管8外周点焊螺旋钢筋10加强锚固，连接钢,7在预埋钢管混凝土预制柱2对应位置处设置排气孔9，保证预制柱内混凝土灌筑质量。

所述带排气孔9的连接钢板7和高强钢管8在工厂焊接而成；

所述螺旋钢筋10和高强钢管8在工厂焊接而成。

如图4、5所示：一种模块化预制钢-混凝土组合框架结构，包括多个预制组合框架模块1和模块连接件6，多个预制组合框架模块1之间通过模块连接件6连接；

待预制组合框架模块1安装就位后，再安装混凝土叠合板4和模块连接件6，其次向预埋钢管混凝土预制柱2内灌筑混凝土11，同时可施工结构后浇混凝土12，完成模块结构的安装施工。

以上结合附图对本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种模块化预制钢‑混凝土组合框架结构，由预制组合框架模块和模块连接件组成；预制组合框架模块由预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁和混凝土叠合板组成；预埋钢管混凝土预制柱的钢管与预埋型钢混凝土叠合梁的型钢在节点处焊接连接或螺栓连接；混凝土叠合板搁置在预埋型钢混凝土叠合梁的保护层混凝土上，叠合层混凝土与预埋钢管混凝土预制柱、预埋型钢混凝土叠合梁节点处混凝土一起浇筑；模块连接件由连接钢板与高强钢管焊接而成。本发明既可充分发挥模块化预制技术优势、又能满足抗震性能要求的模块化组合框架结构，技术经济效益明显，适用于地震区框架结构应用。

技术研发人员：刘德源;朱张峰;杜咏;臧旭磊
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：2017.12.20
技术公布日：2018.04.06