一种新型装配式框架结构体系及施工方法

本公开一般涉及装配式建筑，具体涉及一种新型装配式框架结构体系及施工方法。

背景技术：

1、目前，传统结构建造周期长达一年以上，且冬季施工受限，且受施工队伍技术水平等影响可能会造成工期延误；框架结构由于其抗震能力强、空间分散灵敏、重量轻、节约资源等优点成为未来建筑行业发展的重点；另一方面，传统的装配式混凝土结构，梁柱预制完成后节点仍需进行二次浇筑混凝土。施工现场仍要进行大量的混凝土湿作业，无法契合装配式建筑绿色环保、节能高效的发展理念；

2、将混凝土构件之间的连接通过加入钢套筒等方式转变为焊接或螺栓连接，使得施工现场无需湿作业，但该连接方式耗能较差，在反复地震作用下节点处容易发生焊缝脆性断裂破坏。因此，如何提高干连接节点耗能能力是需要研究的重点。为了克服以上缺点，通过对梁柱节点增加耗能装置可将塑性铰从节点域外移，提高节点的耗能能力。同时，现有的隔震技术大多采用的是内置耗能装置具有难以更换等缺点。因此，亟需提出一种高效装配、损伤可控和抗震性能好的新型带耗能的装配式框架结构体系。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种有效消耗地震力、减小结构的地震响应、装配简单、震后易更换的耗能装配式框架结构体系及施工方法。

2、第一方面，一种新型装配式框架结构体系，包括：混凝土上柱、混凝土下柱、混凝土梁、梁-柱连接装置、柱-柱拼接装置和柱-基础连接装置；所述混凝土上柱在楼层位置外设有钢套筒；所述混凝土下柱在柱脚处外设所述钢套筒；

3、所述梁-柱节点连接装置包括工字钢梁、耗能连接杆、第一钢端板和第二钢端板；所述第一钢端板与所述混凝土梁端部通过螺栓锚固，所述第二钢端板与所述混凝土上柱在楼层位置处所述钢套筒焊接。

4、根据本申请实施例提供的技术方案，所述耗能连接杆包括耗能块和棱台耗能杆；所述耗能块焊接于所述棱台耗能杆的两端；所述耗能连接杆焊接于所述第一钢端板和所述第二钢端板上，且设置在所述工字钢梁腹板两侧。

5、根据本申请实施例提供的技术方案，所述柱-柱拼接装置包括梯形连接装置、三角形连接板和三棱柱耗能杆；所述梯形连接装置包括第一梯形连接板、第二梯形连接板和矩形连接板；所述第一梯形连接板、所述第二梯形连接板和所述矩形连接板焊接；所述梯形连接装置焊接于所述混凝土上柱和所述混凝土下柱的正面和左侧面上；所述第二梯形连接板和所述三角形连接板上预留有三棱孔；所述三棱柱耗能杆穿过所述梯形连接装置和所述三角形连接板并焊接于所述梯形连接板内壁。

6、根据本申请实施例提供的技术方案，所述柱-基础连接装置包括第一连接件、第二连接件和六边形外套筒；所述第一连接件焊接在所述混凝土下柱柱脚处所述钢套筒外壁；所述第二连接件焊接于所述六边形外套筒上；所述第一连接件与所述第二连接件栓接；所述第一连接件和所述第二连接件设置在柱脚的四面。

7、第二方面，一种新型装配式框架结构体系的施工方法，包括以下步骤：

8、s1：在工厂制作所述混凝土上柱、混凝土下柱、混凝土梁、梁-柱连接装置、柱-柱拼接装置和柱-基础连接装置；

9、s2：安装柱-基础连接装置，所述混凝土下柱通过所述柱-基础连接装置与基础连接；

10、s3：所述混凝土上柱和所述混凝土下柱通过所述柱-柱拼接装置连接；

11、s4：所述混凝土梁通过所述梁-柱连接装置与所述混凝土上柱栓接。

12、综上所述，本申请公开了一种新型装配式框架结构体系及施工方法，基于上述具体的技术方案，本申请的混凝土上柱、混凝土下柱、混凝土梁、梁-柱连接装置、柱-柱拼接装置和柱-基础连接装置在工厂预制模板制作，构件质量高、降低由人工制作造成的误差；现场装配时，通过所述梁-柱连接装置、所述柱-柱拼接装置和所述柱-基础连接装置可以有效实现该框架结构的快速装配，干连接施工速率较高，受环境和天气影响小，能够明显缩短建设周期。

13、本申请提出的梁-柱连接装置能够优化耗能机制，实现结构的分级耗能，可以增加结构阻尼，避免结构在遇到地震时损坏，提高减震效果，降低成本；小震作用下，节点发生转动时，所述混凝土上柱和所述混凝土梁发生相对转动，导致所述梁-柱连接装置变形，此时所述工字钢梁和所述耗能连接杆摩擦耗能；大震作用下，所述耗能连接杆克服摩擦后，将发展塑性变形而屈曲耗能；且由于所述耗能块由四个梯形板垂直焊接而成，使得在受到地震力作用时既可以提供弯曲屈服也可以提供抗剪强度；与传统梁柱耗能件相比，本申请提出的梁-柱连接装置耗能效率更高；此外，所述耗能连接杆可有效实现梁柱之间的拉结，提升结构在底层柱失效情况下的抗倒塌能力。

14、本申请的柱-基础连接装置，柱底基础与上部结构可现场装配，施工方便；所述六边形外套筒与所述连接件连接，具有较好的抗拔性；地震作用时，所述第一连接件和所述第二连接件之间的销栓摩擦孔洞耗能；该连接采用4个连接件可以有效分解了框架结构刚性柱脚的巨大内力；焊接加螺栓连接的连接方式与传统采用的外包式柱脚做法相比，不但可以有效地减少了基础底板厚度，而且连接构造简洁，便于施工操作，受力分布均匀。

15、本申请提出的所述柱-柱拼接装置，在受力不大的使用环境中，相对于整体式柱，采用分体式柱使得混凝土柱易于装配且不易弯曲。在受地震作用时，当混凝土柱承受弯曲作用力时，由于相邻两根柱体用所述柱-柱拼接装置拼装于一起，弯曲作用力由所述柱-柱拼接装置承受，不易将弯曲作用力传导至另一根柱体上，使得混凝土柱不易弯曲；所述三棱柱耗能杆受拉变形耗能，所述梯形连接装置和所述三角形连接板摩擦耗能；震后修复时，将所述梯形连接装置和所述三角形连接板卸下，更换破坏的所述三棱柱耗能杆，可实现结构功能的快速修复。在受到地震作用时所述柱-基础连接装置首先受到影响进行耗能，随着地震强度的增大所述混凝土下柱受力由所述-柱拼接装置分担耗散，当所述混凝土上柱受到地震力的扰动所述梁-柱连接装置开始发挥作用，以减小地震时对所述混凝土上柱和所述混凝土梁等构件的影响。

技术特征：

1.一种新型装配式框架结构体系，其特征在于，包括：混凝土上柱(10)、混凝土下柱(20)、混凝土梁(30)、梁-柱连接装置(40)、柱-柱拼接装置(50)和柱-基础连接装置(60)；

2.根据权利要求1所述一种新型装配式框架结构体系，其特征在于：

3.根据权利要求1所述一种新型装配式框架结构体系，其特征在于：

4.根据权利要求1所述一种新型装配式框架结构体系，其特征在于：

5.一种基于权利要求1至4任一项所述的一种新型装配式框架结构体系施工方法，其特征在于：

技术总结
本申请公开了一种新型装配式框架结构体系及施工方法，包括：混凝土上柱、混凝土下柱、混凝土梁、梁‑柱连接装置、柱‑柱拼接装置和柱‑基础连接装置；所述混凝土下柱通过所述柱‑基础连接装置与基础连接，所述混凝土上柱和混凝土下柱通过所述柱‑柱拼接装置连接，所述混凝土梁通过所述梁‑柱连接装置与所述混凝土上柱栓接。本申请提供的一种新型装配式框架结构体系实现了结构的高效耗能，各组件均在工厂预制完成，预制构件间可快速装配，施工速率高，减震效果显著。

技术研发人员：张婷玮,崔月月,张健新,尚辰云,王胜炎,王志鑫
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/27