一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系及其设计、施工方法技术

本发明专利技术公开了一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，包括预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁、UHPC节点核心区和叠合板。所述上纵向主筋、下纵向主筋、普通钢筋和后张预应力筋一均直接锚固在UHPC节点核心区内。该结构体系不仅现场施工方便快速、提高构件安装效率，而且既能大幅度减少钢筋锚固长度，大幅减少节点核心区箍筋用量，避免节点核心区钢筋拥挤，又能减小构件截面高度，减轻自重、提高构件抗裂性能和自恢复性能，从而改善整体框架结构的抗震性能。双后张设计可根据不同跨度、不同荷载、不同地震烈度等需求进行合理设计，减少成本，满足使用要求。满足使用要求。满足使用要求。

【技术实现步骤摘要】
一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系及其设计、施工方法


[0001]本专利技术涉及预制预应力装配式建筑施工
，具体地说，特别涉及到一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系及其设计、施工方法。

技术介绍

[0002]现浇结构的施工效率低、能源损耗高等诸多局限性，逐渐难以适应建筑工业化的发展要求。预制装配式建筑因其施工速度快、构件工厂化生产、减少现场湿作业和减少环境污染等优势，已经成为建筑工业化的发展方向。经过多年的发展和推广，预制装配式混凝土结构已得到广泛的研究和使用。
[0003]预制装配式混凝土框架结构是指梁柱构件在预制厂预制，运输至施工现场进行连接形成整体结构的结构。与现浇混凝土结构相比，它具备施工速度快、构件质量易保障、质量好、对环境污染小、节省人工费、节省大量模板和支撑等优点，是具有十分广阔前景的结构形式。对湿连接装配式混凝土框架结构来说，易施工且有效保证整体性的节点构造形式是其推广应用的关键。但是从以往的地震灾害来看，装配式结构在地震中破坏较为严重，很难达到和现浇结构相同的抗震性能。为提高装配式混凝土框架节点连接的整体性和可靠性，达到甚至超过现浇混凝土结构的抗震性能，在装配式结构中引进了预应力技术和UHPC(Ultra High Performance Concrete，超高性能混凝土)材料。
[0004]双后张预应力装配式混凝土结构，是通过张拉预应力筋，将预制普通混凝土构件和预制后张预应力构件拼装在一起共同工作而形成的结构，兼有后张预应力混凝土结构和装配式结构的特点。预应力在混凝土截面产生的内应力，可以部分或全部抵消使用荷载下截面的应力，延缓裂缝的出现并提高构件的刚度。在卸载时，裂缝可以部分或完全闭合，结构的弹性恢复性能好。同时，预应力混凝土可以充分利用预应力筋和混凝土的材料强度，减轻结构自重。且预应力的施加有助于装配式结构使用性能和整体性的改善，促进装配式结构在大跨、重载结构中的应用。
[0005]UHPC具有优良的粘结性能，能大幅减少钢筋、钢绞线在其中的锚固长度；其强度高，可减少节点核心区箍筋用量，将UHPC用于节点核心区，可使构造简单且框架整体性好。预应力结构具有优异的受力性能，将UHPC应用于节点核心区，形成预制预应力框架结构。对该结构进行深入研究，有利于进一步推广和应用预制预应力混凝土框架结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，结合UHPC的优良性能，提出了一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系及其设计、施工方法。其结合了后张预应力结构和装配式结构以及叠合结构这三种传统结构，并采用了UHPC高性能材料，从而达到改善预制装配式混凝土框架结构的抗震性能的目的。
[0007]本专利技术的优势主要体现在预制后张预应力混凝土开孔梁柱构件的连接技术和构
件之间的钢筋连接技术两个方面。在构件连接技术方面，梁柱构件之间通过具有优良性能的UHPC进行连接，形成UHPC节点核心区，更容易实现强节点弱构件的抗震设防要求，从而提升梁柱节点的延性，进而改善整体框架结构的抗震性能。在钢筋连接技术方面，梁柱构件之间的钢筋仅需要简单的搭接，且搭接长度很小，从而大大节省了预制构件的制作时间和现场安装时间。因此，本专利技术提出的UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系及其施工方法，符合我国建筑工业化的绿色发展战略。
[0008]本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
[0009]一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，包括预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁、UHPC节点核心区以及叠合板；
[0010]所述预制混凝土上柱内设有上纵向主筋，预制混凝土下柱内设有下纵向主筋，双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁内设有预制后张预应力混凝土开孔梁、梁叠合层以及后张预应力筋二，预制后张预应力混凝土开孔梁底部设有普通钢筋和后张预应力筋一，必要时也可在孔口周围设有吊筋或钢筋网片，钢筋网片也可以采用焊接钢筋网，梁叠合层内设有顶部通长钢筋，叠合板由预制混凝土板和浇筑在板上的板叠合层组成；
[0011]所述上纵向主筋伸出预制上柱底面并直接锚固在UHPC节点核心区内，下纵向主筋伸出预制下柱顶面并直接锚固在UHPC节点核心区内，普通钢筋和后张预应力筋一伸出预制后张预应力混凝土开孔梁端面并直接锚固在UHPC节点核心区内；
[0012]所述双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁，也可为全预制预应力混凝土开孔梁；
[0013]所述后张预应力筋一仅在预制后张预应力混凝土开孔梁内张拉，所述后张预应力筋二在预制后张预应力混凝土开孔梁内和柱外侧一起张拉；
[0014]所述后张预应力筋一和所述后张预应力筋二包括直线、折线、曲线形预应力筋；
[0015]所述后张预应力筋一和所述后张预应力筋二为无粘结、缓粘结或有粘结预应力筋；
[0016]所述后张预应力筋一，在施工阶段考虑自重和施工荷载进行验算时，后张预应力筋一有效预应力计算；在进行正常使用或极限承载计算时按预应力筋的实际粘结状况分别按有粘结和无粘结进行计算；
[0017]所述后张预应力筋二在节点核心区可为有粘结、部分有粘结和无粘结、无粘结；
[0018]所述双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁在浇筑梁叠合层、板叠合层和UHPC节点核心区之前按照后张预应力混凝土开孔简支梁进行施工验算，在浇筑节点核心区和梁叠合层、板叠合层之后，节点和叠合层混凝土强度达到设计要求时，进行后张预应力筋二的张拉，张拉完成后，按照无粘结预应力筋进行施工阶段验算；双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁在浇筑梁叠合层、板叠合层和UHPC节点核心区之前与浇筑之后在孔口处上弦杆截面不同，受力状态也不同，应对预制后张预应力混凝土开孔梁孔口处上、下弦杆进行施工验算；在进行正常使用或极限承载验算时，后张预应力筋二按照预应力筋的实际粘结状况分别按有粘结和无粘结进行计算；对于后张预应力筋二中节点核心区的无粘结部分，在地震荷载下，考虑其提供的恢复性能。
[0019]进一步的，双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁由预制后张预应力混凝土开孔梁、梁叠合层以及后张预应力筋二组成；叠合板由预制混凝土板和浇筑在板上的板叠合层
组成。
[0020]进一步的，后张预应力筋二设置在所述预制后张预应力混凝土开孔梁构件中，并穿过UHPC节点核心区且两端伸出所述UHPC节点核心区之外，其两端分别固定设置有夹具和锚具，一端设置在柱外侧，一端设置在梁叠合层内。
[0021]进一步的，预制混凝土上柱的底面、预制混凝土下柱的顶面、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁的端面均设有内陷的凹槽。
[0022]进一步的，用可靠支撑将预制混凝土上柱固定在相应位置。
[0023]进一步的，所述预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁内的箍筋分为加密区和非加密区，所述UHPC节点核心区内的箍筋根据设计需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，包括预制(或现浇)混凝土上柱(1)、预制(或现浇)混凝土下柱(2)、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)、UHPC节点核心区(4)以及叠合板(18)；其特征在于，所述预制混凝土上柱(1)内设有上纵向主筋(5)，预制混凝土下柱(2)内设有下纵向主筋(6)，双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)内设有预制后张预应力混凝土开孔梁(7)、梁叠合层(8)以及后张预应力筋二(9)，预制后张预应力混凝土开孔梁(7)底部设有普通钢筋(10)和后张预应力筋一(17)，必要时也可在孔口周围设有吊筋(21)或钢筋网片(22)，钢筋网片也可以采用焊接钢筋网，梁叠合层(8)内设有顶部通长钢筋(11)，叠合板(18)由预制混凝土板(19)和浇筑在板上的板叠合层(20)组成；其特征在于，所述上纵向主筋(5)伸出预制上柱(1)底面并直接锚固在UHPC节点核心区(4)内，下纵向主筋(6)伸出预制下柱(2)顶面并直接锚固在UHPC节点核心区(4)内，普通钢筋(10)和后张预应力筋一(17)伸出预制后张预应力混凝土开孔梁(7)端面并直接锚固在UHPC节点核心区(4)内；其特征在于，所述双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)，也可为全预制预应力混凝土开孔梁；其特征在于，所述后张预应力筋一(17)仅在预制后张预应力混凝土开孔梁(7)内张拉，所述后张预应力筋二(9)在预制后张预应力混凝土开孔梁(7)内和柱外侧一起张拉；其特征在于，所述后张预应力筋一(17)和所述后张预应力筋二(9)包括直线、折线、曲线形预应力筋；其特征在于，所述后张预应力筋一(17)和所述后张预应力筋二(9)为无粘结、缓粘结或有粘结预应力筋；其特征在于，所述后张预应力筋一(17)，在施工阶段考虑自重和施工荷载进行验算时后张预应力筋一(17)有效预应力计算；在进行正常使用或极限承载计算时按预应力筋的实际粘结状况分别按有粘结和无粘结进行计算；其特征在于，所述后张预应力筋二(9)在节点核心区可为有粘结、部分有粘结和无粘结、无粘结；其特征在于，所述双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)在浇筑梁叠合层(8)、板叠合层(20)和UHPC节点核心区(4)之前按照后张预应力混凝土开孔简支梁进行施工验算，在浇筑节点核心区(4)和梁叠合层(8)、板叠合层(20)之后，节点和叠合层混凝土强度达到设计要求时，进行后张预应力筋二(9)的张拉，张拉完成后，按照无粘结预应力筋进行施工阶段验算；双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁在浇筑梁叠合层、板叠合层和UHPC节点核心区之前与浇筑之后在孔口处上弦杆截面不同，受力状态也不同，应对预制后张预应力混凝土开孔梁孔口处上、下弦杆进行施工验算；在进行正常使用或极限承载验算时，后张预应力筋二(9)按照预应力筋的实际粘结状况分别按有粘结和无粘结进行计算；对于后张预应力筋二(9)中节点核心区的无粘结部分，在地震荷载下，考虑其提供的恢复性能。2.根据权利要求1所述的UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，其特征在于，所述双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)由预制后张预应力混凝土开孔梁(7)、梁叠合层(8)以及后张预应力筋二(9)组成；叠合板(18)由预制混凝土板(19)和浇筑在板上的板叠合层(20)组成。
3.根据权利要求1所述的UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，其特征在于，所述后张预应力筋二(9)设置在所述预制后张预应力混凝土开孔梁(7)构件中，并穿过UHPC节点核心区(4)且两端伸出所述UHPC节点核心区(4)之外，其两端分别固定设置有夹具(15)和锚具(16)，一端设置在柱外侧，一端设置在梁叠合层内。4.根据权利要求1所述的UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结构体系，其特征在于，预制混凝土上柱(1)的底面、预制混凝土下柱(2)的顶面、双后张预制预应力混凝土开孔叠合梁(3)的端面均设有内陷的凹槽。5.根据权利要求1所述的UHPC连接的双后张预制预应力混凝土开孔梁框架结...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊学玉，冯传山，熊斌，陈景斌，
申请(专利权)人：上海同吉建筑工程设计有限公司，
类型：发明
国别省市：