装配式框架结构及其施工方法 |
|||||||
| 申请号 | CN202410110407.3 | 申请日 | 2024-01-25 | 公开(公告)号 | CN117966905A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 中铁装配式建筑股份有限公司; | 发明人 | 张强; 汤荣伟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及建筑结构工程技术领域，一方面公开了一种装配式 框架 结构，包括预制柱和预制梁，预制柱和预制梁通过 节点 连接件配合连接，节点连接件由长方体结构的中心体和固定连接于中心体的六个面上的十字连接板组成。另一方面本发明第二方面提供了一种建筑施工方法，对于上述的装配式框架结构进行施工的施工方法。本 申请 的装配式框架结构性能稳定，梁、柱结构的连接简单，使用 螺栓 连接即可实现装配式框架结构的组装，施工效率高，框架结构的 精度 高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种装配式框架结构，其特征在于，包括预制柱(2)和预制梁(3)，所述预制柱(2)和所述预制梁(3)通过节点连接件(1)配合连接，所述节点连接件(1)由长方体结构的中心体(11)和固定连接于所述中心体(11)的六个面上的十字连接板(12)组成，所述预制柱(2)的端部设置有柱端连接板(21)，所述预制梁(3)的端部设置有梁端连接板(31)，所述柱端连接板(21)和所述梁端连接板(31)与对应结构的所述十字连接板(12)螺栓连接。 |
||||||
| 说明书全文 | 装配式框架结构及其施工方法技术领域[0001] 本发明涉及建筑结构工程技术领域，具体地涉及一种装配式框架结构及其施工方法。 背景技术[0004] 目前的装配式钢结构连接技术主要的技术难点有： [0006] 2.焊接变形控制：焊接过程中会引起钢材变形，尤其是大型钢构件的焊接容易造成较大的变形。因此，在设计阶段需要考虑变形问题，并在施工中采取措施加以控制。 [0008] 4.环境污染问题：钢结构焊接涉及大量的烟尘、废气和噪音等环境污染问题，给周围环境和人体健康带来一定影响。 [0009] 5.焊接质量问题：钢结构焊接的缺陷可能会导致焊接质量下降，影响其承载能力和使用寿命。同时，专业技术要求高，工人必须掌握丰富的焊接经验和技能才能保证焊接质量。 [0010] 6.钢材质量问题：钢结构焊接对钢材的质量要求非常高，如果钢材存在质量问题，将对焊接质量和整个结构的安全性产生不良影响。 [0011] 7.施工周期长：焊接是装配式钢结构连接方式中较为耗时的一种，需要逐根焊接，对施工效率有一定影响。 [0012] 总之减少现场焊接同时满足结构安全性、经济学等成为本发明的重要出发点。 [0013] 另外，装配式混凝土框架结构连接技术中，装配式框架混凝土结构构件之间的连接往往需要现场支模二次浇筑，现场支模是施工过程中非常重要的一环，其痛点主要包括： [0014] 1.施工周期长：支模需要在混凝土浇筑完毕后才能进行拆除，因此会延长施工周期。 [0015] 2.工作量大：支模需要对整个混凝土构件进行支撑和固定，施工难度较大。如果采用传统的木质支模，需要对木材进行切割、拼接等操作，需要大量人力物力投入。 [0017] 4.环境污染问题：传统的木质支模容易产生大量的粉尘和废弃物，并且需要频繁更换，在施工现场产生一定的环境污染问题。 [0018] 5.维护和管理困难：传统的木质支模使用寿命较短，需要频繁更换和维修。而且支模数量庞大，管理起来较为困难 [0019] 因此，在施工现场，需要一种无污染、施工效率高、工程精度高的装配式建筑形式。 发明内容[0020] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的施工周期长、污染环境等问题，提供一种装配式框架结构，该装配式框架结构具有无污染、施工效率高、工程精度高等优点。 [0021] 为了实现上述目的，本发明一方面提供一种装配式框架结构，包括预制柱和预制梁，预制柱和预制梁通过节点连接件配合连接，节点连接件由长方体结构的中心体和固定连接于中心体的六个面上的十字连接板组成。预制柱的端部设置有柱端连接板，预制梁的端部设置有梁端连接板，柱端连接板和梁端连接板与对应结构的十字连接板螺栓连接。 [0022] 梁、柱结构均为预制结构，在施工现场只需要将梁、柱的预制件与节点连接件连接组装好，即可实现建筑的框架结构的装配。其中，节点连接件有六个面，水平方向上的四个面可以与预制梁连接，竖直方向上的两个面可以与预制柱连接，施工作业简单，组装便捷，可以提高施工效率。 [0023] 柱端连接板可以与节点连接件的竖直方向上的两个面的十字连接板螺栓连接，梁端连接板可以与节点连接件的水平方向上的四面上的十字连接板螺栓连接。由此，梁、柱预制结构与节点连接件的连接只需要螺纹连接即可实现，简化施工作业，进一步提高了施工效率。 [0024] 优选地，十字连接板包括与中心体固定连接的第二连接板，和通过加强板与第二连接板固定连接的第一连接板，加强板由多条纵横交错的加强筋组成，第一连接板上开设有螺栓安装孔。 [0025] 十字连接板由第一连接板、第二连接板和加强板组成，其中第二连接板与中心体固定连接，第一连接板上设置有螺栓安装孔，使得柱端连接板和梁端连接板与十字连接板通过螺栓安装孔螺栓连接。加强板可以增加十字连接板的稳定性。 [0026] 优选地，柱端连接板和梁端连接板与十字连接板结构相同，尺寸相配合。 [0027] 节点连接件的六个面上的十字连接板结构相同，但尺寸有所不同。其中竖直方向上的两个面的十字连接板尺寸相同，与此对应的，竖直方向上的两个面的十字连接板与需要连接的柱端连接板的尺寸相同，以便螺栓连接后柱体结构更稳定；节点连接件的水平方向上的十字连接板结构相同，尺寸也相同，与此对应的，水平方向上的十字连接板的尺寸与梁端连接板的尺寸相同，以便螺栓连接后梁的结构更稳定。 [0028] 优选地，预制柱为箱型钢柱，预制梁为箱型钢梁。 [0029] 作为装配式框架结构的第一实施例，节点连接件为钢制结构，预制梁、柱均为箱型结构，箱型结构的梁、柱轻量化，加工简单、安装方便。箱型钢柱的端部固定连接好柱端连接板，箱型钢梁的端部固定连接好梁端连接板，再与节点连接件螺栓连接，既可以实现装配式框架结构的组装，箱型结构的梁、柱结构可以根据建筑的需要选择。 [0030] 优选地，预制柱箱型钢柱，预制梁为H型钢梁。 [0031] 作为装配式框架结构的第二实施例，预制柱的结构与第一实施例相同，预制梁设置为H型钢梁，H型钢梁的端部与梁端连接板固定连接，梁端连接板与节点连接件的十字连接板螺栓连接。施工现场的施工简单，框架结构组装方便，可根据建筑的需要选择。 [0032] 优选地，预制柱为混凝土柱，预制梁为混凝土梁。 [0033] 作为装配式框架结构的第三实施例，预制梁、柱为混凝土结构，混凝土柱的端部与柱端连接板固定连接，混凝土梁的端部与梁端连接板固定连接，对于有混凝土结构需求的建筑，可以选择此种结构。 [0034] 优选地，混凝土梁由钢筋笼和浇灌于钢筋笼的混凝土组成，钢筋笼由搭接钢筋段和主钢筋段绑扎而成，搭接钢筋段包括搭接钢筋和搭接钢筋端部的折弯段，混凝土柱的组成结构和混凝土梁的组成结构相同。 [0035] 混凝土梁、柱的结构相同，均有钢筋笼和混凝土制作而成。在混凝土梁、柱结构的制作中，需要注意的是，为了整体结构的稳定性，并且为了在混凝土梁、柱结构的端部固定连接端部连接板，在制作钢筋笼时，钢筋笼由搭接钢筋段和主钢筋段绑扎而成，并且搭接钢筋段和主钢筋段的另一端部固定连接端部连接板。为了提高钢筋笼两段结构连接的稳定性，需要将搭接钢筋段的搭接钢筋的端部折弯，形成搭接钢筋和折弯段，折弯段可以增加混凝土的抗拔性，使得主钢筋段和搭接钢筋段绑扎、浇灌混凝土后，钢筋混凝土的结构更稳定。 [0036] 优选地，生产混凝土梁时，需先扎钢筋笼，再浇灌混凝土，具体生产工艺流程为： [0037] S01：将搭接钢筋的一端部折弯形成回勾的折弯段； [0038] S02：将搭接钢筋324另一端与梁端连接板固定连接； [0039] S03：将主钢筋通过绑扎钢丝和箍筋扎紧，主钢筋的一端与梁端连接板固定连接； [0040] S04：将搭接钢筋段与主钢筋段重叠后绑扎组成钢筋笼，将钢筋笼放入浇灌模块，浇灌混凝土。 [0041] 混凝土梁、柱结构的制作工艺相同，以混凝土梁为例详细说明。将搭接钢筋的一端部折弯形成折弯段以提高钢筋笼整体的抗拔脱性，另一端固定连接梁端连接板以便与节点连接件的螺栓连接。同时，主钢筋段绑扎好后，主钢筋的一端与梁端连接板固定连接，另一端与搭接钢筋端重叠后绑扎好，组成设计需求的钢筋笼，再将钢筋笼放入浇灌模块浇灌混凝土，即可制作好混凝土梁。 [0042] 本发明第二方面提供了一种建筑施工方法，对于上述的装配式框架结构进行施工，具体步骤为： [0043] S10：根据建筑的特点和受力要求，对梁、柱预制结构和螺栓群进行设计，包括确定螺栓的位置、数量、直径和材料等； [0044] S20：制造出符合设计要求的梁、柱预制结构和螺栓组件，然后在施工现场进行组装，确保螺栓连接的精度和稳定性； [0045] S30：将梁、柱预制结构安装在预定位置，并进行精确调整，确保结构的几何精度和受力状态符合设计要求； [0046] S40：选择合适的紧固方法，确保螺栓连接的可靠性和耐久性； [0047] S50：对每个螺栓连接进行质量检测，包括螺栓拧紧力矩、连接部位间隙和防腐处理等，确保每个节点连接都符合设计要求和质量标准。 [0048] 通过上述技术方案，本申请的装配式框架结构性能稳定，梁、柱结构的连接简单，使用螺栓连接即可实现装配式框架结构的组装，施工效率高，框架结构的精度高，具体有益效果如下： [0049] 第一、提高施工效率，通过预先制造和组装梁、柱结构，可以大大减少现场施工时间，提高施工效率。 [0050] 第二、增强结构安全性，螺栓连接可以更好地保证结构的完整性和稳定性，减少因焊接或铆钉连接等可能引起的结构缺陷。 [0051] 第三、提高结构精度，通过使用高精度的制造和连接技术，可以大大提高结构的精度和一致性，减少误差，提高了后期内、外墙的装修标准，为后期的内、外墙的装修省掉找平环节。 [0052] 第四、降低对环境的影响，相较于传统的现场施工方法，装配式梁柱结构、螺栓连接体系可以减少施工噪音、废料和尘土等对环境的影响。 [0053] 第五、方便维修和更换，如果梁、柱结构中的某个部件需要维修或更换，使用螺栓连接使得更容易拆卸和安装，而不需要像焊接或铆钉连接那样破坏整个结构。 [0056] 图1是装配式框架结构的结构示意图； [0057] 图2是装配式框架的梁、柱结构的爆炸结构示意图； [0058] 图3是装配式框架结构通过螺栓连接的组装爆炸结构示意图； [0059] 图4是节点连接板的十字连接板的结构示意图； [0060] 图5是装配式框架结构的第二实施例的结构示意图； [0061] 图6是装配式框架结构的第三实施例的部分剖视结构示意图； [0062] 图7是混凝土梁的剖视结构示意图。 [0063] 附图标记说明 [0064] 1、节点连接件；11、中心体；12、十字连接板；121、第一连接板；122、第二连接板；123、加强板；124、螺栓安装孔；2、预制柱；21、柱端连接板；3、预制梁；31、梁端连接板；32、钢筋笼；321、箍筋；322、绑扎钢丝；323、主钢筋；324、搭接钢筋；325、折弯段；33、混凝土；4、高强螺栓。 具体实施方式[0065] 以下结合附图对发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。 [0066] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、内、外、远、近、前”通常是指基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。 [0067] 如图1‑3所示了一种装配式框架结构，包括预制柱2和预制梁3，预制柱2和预制梁3通过节点连接件1配合连接，节点连接件1由长方体结构的中心体11和固定连接于中心体11的六个面上的十字连接板12组成。预制柱2的端部设置有柱端连接板21，预制梁3的端部设置有梁端连接板31，柱端连接板21和梁端连接板31与对应结构的十字连接板12螺栓连接。 [0068] 如图3所示，节点连接件1由长方体结构的中心体11和固定连接于中心体11的十字连接板12组成。节点连接件1为钢结构，中心体11可以为空心体也可以为实心体结构，优选为空心体结构，中心体11为长方体结构，可以由六个面的钢块焊接而成。十字连接板12作为衔接中心体11和预制梁、柱的结构，六组十字连接板12可分别将其一侧焊接在中心体11的一个面上，另一侧与预制梁、柱连接。六组十字连接板12的尺寸需要与对应的预制梁、柱结构尺寸配合。装配式框架结构由预制梁、柱结构和节点连接件1组成，结构简单，施工便捷。 [0069] 如图2和图3所示，为了提高预制梁、柱与节点连接件1的连接稳定性，将预制柱2的端部设置柱端连接板21与对应十字连接板12通过高强螺栓4连接，预制梁3的端部设置梁端连接板31与对应的十字连接板12通过高强螺栓4连接。 [0070] 进一步地，十字连接板12包括与中心体11固定连接的第二连接板122，和通过加强板123与第二连接板122固定连接的第一连接板121，加强板123由多条纵横交错的加强筋组成，第一连接板121上开设有螺栓安装孔124。 [0071] 十字连接板12由第一连接板121、第二连接板122和加强板123组成。在生产时，第二连接板122上焊接加强板123，加强板123由纵横交错的加强筋组成，再在加强板123上焊接第一连接板121。需要说明的是，加强板123可以提高十字连接板12的整体稳定性，同时，在第一连接板121上，第一连接板121与加强板123固定连接后的周向对外空间位置对应处，开设有螺栓安装孔124安装高强螺栓4以连接十字连接板12与预制梁、柱，如图3和图4所示。具体的，在安装高强螺栓4时，第一连接板121、第二连接板122和加强板123固定连接后所形成的周向对外空间为安装高强螺栓4提供了操作空间。 [0072] 进一步地，柱端连接板21和梁端连接板31与十字连接板12结构相同，尺寸相配合。 [0073] 为了进一步提高框架结构的稳定性，柱端连接板21和梁端连接板31与十字连接板12的结构相同，尺寸相互配合。需要说明的是，节点连接件1设置有六组十字连接板12，其中竖直方向上的两个面的十字连接板12尺寸相同，可以连接相应尺寸的柱端连接板21，水平方向上的四个面的十字连接板12尺寸相同，可以连接相应尺寸的梁端连接板31。在组装框架结构时，可以将节点连接件1和预制梁、柱精确匹配，从而提高装配精度。 [0074] 进一步地，预制柱2为箱型钢柱，预制梁3为箱型钢梁。 [0075] 如图1‑图3所示，作为装配式框架结构的第一实施例，框架结构为钢结构，预制柱2为箱型钢柱，预制梁3为箱型钢梁。该钢结构的承重较强，轻质化，可通用于大、小跨度建筑，可视建筑需求选择。 [0076] 进一步地，预制柱2箱型钢柱，预制梁3为H型钢梁。 [0077] 如图5所示，作为装配式框架结构的第二实施例，框架结构为钢结构，预制柱2为箱型钢柱，预制梁3为H型钢梁。该钢结构也可以通用于大、小跨度建筑，可视建筑需求选择。 [0078] 进一步地，预制柱2为混凝土柱，预制梁3为混凝土梁。 [0079] 如图6所示，作为装配式框架结构的第二实施例，框架结构为混凝土结构。混凝土的框架结构抗压强度更高，可应用于小跨度建筑。 [0080] 进一步地，混凝土梁由钢筋笼32和浇灌于钢筋笼32的混凝土33组成，钢筋笼32由搭接钢筋段和主钢筋段绑扎而成，搭接钢筋段包括搭接钢筋324和搭接钢筋324端部的折弯段325，混凝土柱的组成结构和混凝土梁的组成结构相同。 [0081] 具体的，混凝土梁、柱结构均由钢筋笼32和混凝土33组成，以混凝土梁为例来说明。混凝土梁由钢筋笼32和浇灌于钢筋笼32的混凝土33组成。需要说明的是，钢筋笼32由搭接钢筋段和主钢筋段两段组成，其中搭接钢筋段包括搭接钢筋324和搭接钢筋端部的折弯段325。由此组成的钢筋笼32稳定性更强，浇筑混凝土33后抗拔脱性更强。 [0082] 进一步地，生产混凝土梁时，需先扎钢筋笼32，再浇灌混凝土33，具体生产工艺流程为： [0083] S01：将搭接钢筋324的一端部折弯形成回勾的折弯段325； [0084] S02：将搭接钢筋324另一端与梁端连接板31固定连接； [0085] S03：将主钢筋323通过绑扎钢丝322和箍筋321扎紧，主钢筋323的一端与梁端连接板31固定连接； [0086] S04：将搭接钢筋段与主钢筋段重叠后绑扎组成钢筋笼32，将钢筋笼32放入浇灌模块，浇灌混凝土33。 [0087] 预制混凝土梁、柱结构在工厂生产好后运输至施工现场进行组装。在加工时，需要注意的是将搭接钢筋段的搭接钢筋324的一端折弯形成回勾的折弯段325，搭接钢筋324的另一端与梁端连接板31焊接。主钢筋段的主钢筋323的一端与梁端梁端连接板31焊接，另一端与搭接钢筋段重叠后绑扎，从而形成稳定结构的钢筋笼32，再对钢筋笼32进行浇筑。 [0088] 进一步地，对于上述的装配式框架结构进行施工，具体步骤为： [0089] S10：根据建筑的特点和受力要求，对梁、柱预制结构和螺栓群进行设计，包括确定螺栓的位置、数量、直径和材料等； [0090] S20：制造出符合设计要求的梁、柱预制结构和螺栓组件，然后在施工现场进行组装，确保螺栓连接的精度和稳定性； [0091] S30：将梁、柱预制结构安装在预定位置，并进行精确调整，确保结构的几何精度和受力状态符合设计要求； [0092] S40：选择合适的紧固方法，确保螺栓连接的可靠性和耐久性； [0093] S50：对每个螺栓连接进行质量检测，包括螺栓拧紧力矩、连接部位间隙和防腐处理等，确保每个节点连接都符合设计要求和质量标准。 [0094] 在装配式框架结构的组装中，因梁、柱结构和节点连接件1均为预制构件，组装后的框架结构精度高，对于建筑后期的内、外装修环节，可以省掉找平环节，使得施工更方便，也提升了建筑的整体质量。 [0095] 通过本发明的装配式框架结构以及施工方法与传统的在施工现场焊接相比较而言，具有以下优势： [0096] 第一、降低了现场的施工要求，螺栓连接施工时，工人只需要携带简单的安装工具即可完成。而传统的焊接连接则需要使用专用的焊接设备及电气设备，对设备的依赖会更强。同时从规范要求来看，螺栓连接的作业要求会更为宽松，比如螺栓施工在‑10℃以上的气温都是可以进行的，而焊接施工在温度较低时就要求对被连接零件进行预热处理了；当然对施工单位来说，降低了专业工种的需求。焊接作业时，需要专业的焊接工种来施工，而螺栓的施工人员则没有专业工种的要求。 [0097] 第二、提高了框架结构的质量可控性。现场焊接属于隐蔽工程，其质量受各方面因素的影响很大，比如环境温度、焊接位置、焊接水平等，所以对于要求较高的焊缝需要进行相应的质量检查才能保证其连接的强度。而螺栓连接的技术指标比较简单，且有专门的工具和措施能保证其连接的可靠性。所以从连接质量上来看，螺栓的质量更加稳定，而且不需要太多的额外保障措施。 [0098] 第三、环保低碳，焊接不可避免的会在现场产生相应的光污染和气体污染，而螺栓连接过程则不会有这方面的困扰。当采用全螺栓连接后，所有的焊接工作都可以转入生产工厂，通过技术手段来减低碳排放量，由此相对施工现场焊接作业会更加可控。 [0099] 第四、方便后期拆卸，钢结构相对于混凝土结构的最大特点就是结构有一定的可拆卸性。当完全采用螺栓连接以后，结构的可拆卸性更强，只需将连接螺栓拆除，即可将构件分离，从而方便局部结构的功能性调整。 [0100] 需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。 [0101] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈