一种半装配式结构体系及其施工方法与流程

本发明涉及一种建筑结构体系及其施工方法，属于装配式建筑技术领域，具体为一种半装配式结构体系以及这种结构体系的施工方法。

背景技术：

目前，我国装配式建筑正在逐渐兴起，给传统建筑行业带来新的发展方向。但是，目前装配式建筑存在不少问题，如：构件较重导致运输成本大、对吊装设备要求高，竖向结构构件注浆连接质量无法检测，梁柱节点构造复杂，钢构件防火防腐保温问题难以可靠解决等。

近年来，涌现了一些新的装配式结构体系并投入使用，如杭萧钢构股份有限公司开发的钢管束混凝土剪力墙结构体系等，但是推广使用遇到一定困难。究其原因主要是：新的装配式结构体系与现浇混凝土结构体系差距较大，可执行的设计规范不多、设计人员缺乏足够认识、社会对装配式建筑的认可度有待提高、建造成本与现浇混凝土结构体系相比没有优势等。

技术实现要素：

1.发明目的

本发明提供一种半装配式结构体系以及这种结构体系的施工方法，目的是构件预制时尽可能留有空腔或凹槽，以减少混凝土用量、减轻构件重量、降低运输及吊装成本；同时，由此而增加了装配式建筑的现场混凝土浇筑量，有利于提高装配式建筑结构整体性，容易得到社会的认可，特别是容易得到住宅用户如房地产项目业主的认可。

2.技术方案

为实现上述目的，本发明优选如下技术方案：

一种半装配式结构体系，包括预制竖向构件、凹槽梁和装配式楼板，所述的预制竖向构件为预制空腔柱、后灌浆剪力墙中的一种或一种以上的组合。

所述的预制空腔柱，每层柱的横截面外轮廓形状为矩形、l形、t形、十字形中的一种或一种以上的组合，其沿建筑物高度方向分为若干节，每节柱子高度为1～3层层高，每节柱子沿柱子高度方向分为上连接段、中间段、梁柱节点段、下连接段，各节柱连接位置设置在建筑物层高的中部或中部附近。

其中，

每节柱子的中间段，具有钢骨架、钢管及钢管包裹层；

每节柱子的梁柱节点段，具有钢骨架、钢管及钢管包裹层，在柱子与梁相接位置，钢管及钢管包裹层参照梁截面大小预留洞口；

每节柱子的上连接段及下连接段，仅具有钢骨架。

所述的钢骨架，具有沿柱子高度方向布置的纵向钢条及沿柱子横向布置的拉结钢条，拉结钢条沿柱子高度方向每隔一定间距布置且与纵向钢条连接，纵向钢条或拉结钢条采用光面钢筋、带肋钢筋、钢线、钢绞线、冷轧扭钢筋、扁钢中的一种或一种以上的组合；

所述的钢管，其紧贴钢骨架外侧且与钢骨架焊接，预制时钢管内不灌注混凝土；

所述的钢管包裹层，其为网状加强层、泡沫混凝土包裹层、聚苯板或挤塑板保温层、水泥砂浆保护层中的一种或一种以上的组合。

所述的后灌浆剪力墙位于预制空腔柱的柱间，具有交叉支撑、两侧预制盖板及后灌注浆体。

所述的交叉支撑与两侧预制空腔柱相连并撑紧；

所述的两侧预制盖板为alc板、硅酸钙板、陶瓷板中的一种或一种以上的组合；

所述的后灌注浆体为混凝土、泡沫混凝土、水泥砂浆、混合砂浆中的一种或一种以上的组合。

所述的凹槽梁沿梁长度方向中间具有凹槽，凹槽侧壁顶高程在板位置等于板底高程、在次梁位置等于次梁底高程，凹槽梁与两侧柱子留有安装间隙，不计钢筋伸出长度时，凹槽梁总长小于其装配位置柱间净距200～500mm；

凹槽梁预制时，除梁上部钢筋外，其余钢筋预制时全部完成，梁底两端的钢筋伸出，其中一端(a)伸出长度满足梁柱节点位置钢筋长度要求，另一端(b)伸出长度满足钢筋焊接或机械连接长度要求。

所述的装配式楼板为装配式钢筋桁架楼承板、压型钢板组合楼板、装配式预应力楼板中的一种或一种以上的组合。

本发明所述的一种半装配式结构体系的施工方法，优选是：

各层施工步骤如下：

步骤一，将预制空腔柱、凹槽梁和装配式楼板运至拟建建筑物施工现场，

步骤二，本节预制空腔柱与下节已完成安装的预制空腔柱连接并固定，

步骤三，在后灌浆剪力墙位置依次安装交叉支撑、两侧盖板，然后灌注浆体形成后灌浆剪力墙，

步骤四，安装凹槽梁，

步骤五，安装装配式楼板，

步骤六，每层的柱、剪力墙、梁、板等构件装配完成后，浇筑该层梁、板叠合层及梁柱节点、柱内空腔的混凝土。

所述的预制空腔柱的连接方法为：每节柱连接段的端部均有临时固定装置，安装时先将本节柱与下节柱对接并临时固定，再连接本节柱与下节柱钢骨架中的纵向钢条、安装连接段的拉结钢条、用钢板焊接形成钢管对连接段进行封闭、将连接段的钢管与纵向钢条焊接，最后待连接段内空腔浇筑混凝土后拆除临时固定装置。

所述的凹槽梁的安装方法为：凹槽梁两侧柱子安装就位并固定后，将凹槽梁的(a)端梁底钢筋插入对应柱的梁柱节点空腔内，(b)端梁底钢筋与对应柱预留伸出的锚固钢筋连接，再现场绑扎梁上部钢筋、安装间隙位置的梁箍筋及模板，

所述的凹槽梁(b)端梁底钢筋与对应柱预留伸出的锚固钢筋连接，其连接方法为焊接、机械连接中的一种或一种以上的组合。

3.有益效果

本发明与现有技术相比具有以下特点和有益效果：

(1)构件预制时留空腔或凹槽，大幅度减少预制时混凝土用量，预制构件重量可明显减轻，降低运输及吊装成本，降低对吊装设备要求；

(2)预制空腔柱的钢管对混凝土有密闭约束作用，可提高混凝土抗压强度，有利于减小柱截面、降低造价；此外，预制柱制作时已同时完成钢管的包裹层，可有效解决钢管防火防腐及保温隔热问题；

(3)柱作为竖向连接构件，其连接位置设置在每层的层中位置附近，且采用明连接(焊接或套筒连接均可)方式，可确保竖向构件连接质量；

(4)剪力墙采用“柱间做交叉支撑后灌浆”的方式，可降低剪力墙建造成本；交叉支撑可同时安装“减震器”减震，降低整体结构抗震设防造价；后灌浆能保证墙体的质量，解决墙体保温隔热、容易开裂等问题；

(5)本发明与常规现浇混凝土结构体系相比，受力体系、传力路径等大体相同，只需进行构件(半装配式的空腔柱与常规钢筋混凝土柱、后浇叠合层的凹槽梁与常规钢筋混凝土梁、交叉支撑后灌浆剪力墙与常规钢筋混凝土剪力墙)间的代换，即可参照现有设计规范、使用现有设计软件进行设计计算，容易得到设计人员的认可；

(6)本发明与常规现浇混凝土结构体系相比，用钢量提高不多，但是大幅度减少了现场模板、钢筋安装的工作量；而空腔柱、凹槽梁的预制制作，通过适当改进生产线，完全可以在工厂工业化生产；

(7)本发明采用半装配式方法，将已经工业化生产程度很高的商品混凝土尽可能留待现场浇筑，可明显提高装配式建筑结构的整体性，容易得到社会的认可，进而容易推广应用。

附图说明

图1是本发明的结构体系平面示意图；

图2是一节预制空腔柱的一个方向侧视图；

图3是矩形预制空腔柱中间段的横截面示意图；

图4是t形预制空腔柱中间段的横截面示意图；

图5是矩形预制空腔柱钢骨架做法示意图；

图6是矩形预制空腔柱钢骨架增设定型架后做法示意图；

图7是t形预制空腔柱钢骨架做法示意图；

图8是t形预制空腔柱钢骨架增设定型架后做法示意图；

图9是预制空腔柱钢管包裹层做法示意图一；

图10是预制空腔柱钢管包裹层做法示意图二；

图11是后灌浆剪力墙交叉支撑布置示意图；

图12是后灌浆剪力墙水平截面示意图；

图13是凹槽梁横截面示意图；

图14是凹槽梁与预制空腔柱连接做法示意图；

图15是图14的俯视图；

图16是本发明施工方法主要施工步骤示意图。

图中标记与对应件：

1竖向构件，1-1预制空腔柱，1-1a预制空腔柱的钢骨架，1-1b预制空腔柱的钢管，1-1c预制空腔柱的钢管包裹层，1-2后灌浆剪力墙，1-2a后灌浆剪力墙的交叉支撑，1-2b后灌浆剪力墙的两侧盖板，1-2c后灌浆剪力墙的灌浆浆体，2凹槽梁，3装配式楼板，4预制空腔柱钢骨架中的纵向钢条，5预制空腔柱钢骨架中的拉结钢条，6预制空腔柱钢骨架的定型架，7钢丝网，8泡沫混凝土，9柱保温层，10凹槽梁侧壁拉结件，11凹槽梁梁底(a)端伸出的钢筋，12凹槽梁梁底(b)端伸出的钢筋，13柱内预埋的锚固钢筋，14梁柱节点洞口加强角钢，15钢筋连接钢板，lt楼梯，dt电梯。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述，根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚，需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参见图1，一种半装配式结构体系，包括预制竖向构件(1)、凹槽梁(2)和装配式楼板(3)。本实施例的预制竖向构件为预制空腔柱(1-1)及后灌浆剪力墙(1-2)的组合。

参见图2，预制空腔柱沿建筑物高度方向分为若干节，每节柱子高度为1～3层层高，本实施例每节柱子高度按1层层高；

每节柱子沿柱子高度方向分为上连接段(α-1)、中间段(β)、梁柱节点段(θ)、下连接段(α-2)，各节柱连接位置设置在建筑物层高的中部或中部附近。

参见图3，预制空腔柱，每层柱子横截面外轮廓形状为矩形、l形、t形、十字形中的一种或一种以上的组合，本实施例为矩形；预制空腔柱的中间段，由钢骨架、与钢骨架焊接的钢管及钢管包裹层组成。

参见图4，预制空腔柱，每层柱子横截面外轮廓形状为矩形、l形、t形、十字形中的一种或一种以上的组合，本实施例为t形；预制空腔柱的中间段，由钢骨架、与钢骨架焊接的钢管及钢管包裹层组成。

参见图5，矩形预制空腔柱的钢骨架，由沿柱子纵向布置的纵向钢条及沿柱子横向布置的拉结钢条组成，拉结钢条沿柱子纵向每隔一定间距布置且与纵向钢条连接，纵向钢条或拉结钢条可以采用光面钢筋、带肋钢筋、钢线、钢绞线、冷轧扭钢筋、扁钢中的一种或一种以上的组合；本实施例纵向钢条采用钢筋及扁钢的组合，拉结钢条采用扁钢。

参见图6，矩形预制空腔柱的钢骨架，沿柱子纵向每隔一定间距做定型架，定型架的作用为保持钢骨架形状；本发明不限定钢骨架定型架的做法，本实施例仅为其中一种做法。

参见图7，t形预制空腔柱的钢骨架，由沿柱子纵向布置的纵向钢条及沿柱子横向布置的拉结钢条组成，拉结钢条沿柱子纵向每隔一定间距布置且与纵向钢条连接，纵向钢条或拉结钢条可以采用光面钢筋、带肋钢筋、钢线、钢绞线、冷轧扭钢筋、扁钢中的一种或一种以上的组合；本实施例纵向钢条采用钢筋及扁钢的组合，拉结钢条采用扁钢。

参见图8，t形预制空腔柱的钢骨架，沿柱子纵向每隔一定间距做定型架，定型架的作用为保持钢骨架形状；本发明不限定钢骨架定型架的做法，本实施例仅为其中一种做法。

参见图9，预制空腔柱的钢管包裹层，采用网状加强层、泡沫混凝土包裹层、聚苯板或挤塑板保温层、水泥砂浆保护层中的一种或一种以上的组合，根据功能需要确定做法；本实施例采用钢丝网与泡沫混凝土包裹层的组合，其中用钢丝网作为泡沫混凝土包裹层的骨架，钢丝网与钢管点焊固定。

参见图10，预制空腔柱的钢管包裹层，采用网状加强层、泡沫混凝土包裹层、聚苯板或挤塑板保温层、水泥砂浆保护层中的一种或一种以上的组合，根据功能需要确定做法；本实施例采用挤塑板保温层、钢丝网与泡沫混凝土包裹层的组合，其中用钢丝网作为泡沫混凝土包裹层的骨架。

参见图11、图12，后灌浆剪力墙位于预制空腔柱(1-1)的柱间，具有交叉支撑(1-2a)、两侧预制盖板(1-2b)及后灌注浆体(1-2c)；本发明不限定交叉支撑的做法及交叉支撑的数量，也不限定交叉支撑与两侧柱的连接方式；本实施例仅为其中一种做法：采用角钢通过中间节点板相连形成交叉支撑后，再通过节点板与柱焊接。

参见图13，凹槽梁沿梁长度方向中间具有凹槽，凹槽侧壁顶高程在板位置等于板底高程、在次梁位置等于次梁底高程，凹槽梁除梁上部钢筋外，其余钢筋已经预制完成。

参见图14、图15，凹槽梁与两侧柱子留有安装间隙，不计钢筋伸出长度时，梁总长小于其装配位置柱间净距200～500mm；安装时，凹槽梁(a)端梁底钢筋插入对应柱的梁柱节点空腔内，(b)端梁底钢筋通过连接钢板与对应柱伸出的锚固钢筋连接；混凝土浇筑前，还需要现场绑扎梁上部钢筋、安装间隙位置的梁箍筋及模板，

凹槽梁(b)端梁底钢筋与对应柱预留伸出的锚固钢筋连接，其连接方法为焊接、机械连接中的一种或一种以上的组合。本实施例为焊接。

参见图16，所述的一种半装配式结构体系的施工方法，施工步骤为：

将预制构件运至施工现场→将本节预制空腔柱与下节柱连接并固定→依次安装交叉支撑、两侧盖板，灌注剪力墙混凝土→安装凹槽梁→安装装配式楼板→浇筑梁、板叠合层及柱、节点空腔混凝土。

本发明涉及的半装配式结构体系，大部分构件和部件可标准化设计、工业化生产、装配化施工；采用半装配式方法，可明显减小预制构件重量，在明显降低现场劳动强度、提高生产效率、加快建造速度、提高工程质量的同时，有利于提高装配式建筑结构整体性，容易得到社会的认可，进而容易得到推广应用。

本发明涉及的半装配式结构体系，可应用于各类装配式建筑。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。