CN104652705B - 一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱，采用部分预制装配部分现浇的思想，由预制部分和现浇部分组成，包括：预制高性能混凝土空心柱；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱中的纵筋；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱中的型钢；等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱横截面上的箍筋，其中纵筋和型钢均位于箍筋的包围之中；以及，填充于预制高性能混凝土空心柱的中心空腔中的现浇普通混凝土，本发明还提供了其施工方法，预制高性能混凝土空心柱可对现浇普通混凝土产生环向约束力，从而提高其承载能力，提高了结构的整体性能和抗震性能，并改善构件在运输与吊装过程中变形能力，实现预制型钢混凝土构件受力性能和使用性能全面提高增强。

Description

一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱及施工 方法

技术领域

本发明属于建筑技术领域，特别涉及一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱及施工方法。

背景技术

型钢混凝土结构(常译为Steel Reinforced Concrete Structure，简称SRC结构)是指在钢筋混凝土构件截面内配置型钢所形成的钢-混凝土组合结构形式。与钢筋混凝土结构相比，由于在钢筋混凝土截面内部配置型钢，型钢混凝土结构具有强度高、刚度大、抗震性能好、截面尺寸小等显著优势。与钢结构相比由于型钢外部包裹有钢筋混凝土，型钢混凝土结构具有造价低、刚度大、耐火性能和耐久性能好等突出优点。因此，从经济成本、受力性能、耐久性能和耐火性能等方面的综合分析比较，型钢混凝土结构兼具钢筋混凝土结构和钢结构二者的优点，具有显著性能优势。

目前型钢混凝土结构主要应用在一些大型超高层建筑和大跨建筑，如上海金茂大厦、上海环球金融中心、CCTV新台址、国贸三期主楼等工程均采用型钢混凝土结构目前型钢混凝土结构主要应用在一些大型超高层建筑和大跨建筑，如上海金茂大厦、上海环球金融中心、CCTV新台址、国贸三期主楼等工程均采用型钢混凝土结构，而在量大面广的一般高层建筑和多层建筑中却较少使用型钢混凝土结构，其最主要原因之一就是型钢混凝土结构现场施工工序繁多且构造连接复杂。正是由于型钢混凝土结构施工复杂这一突出缺点，导致型钢混凝土结构推广应用受到极大制约，致使型钢混凝土结构优异的综合性能得不到充分发挥。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱及施工方法，采用部分预制装配部分现浇的思想，首先在工厂预制PSRC柱的外部边框部分，再在工地现场安装PSRC柱的外部边框部分，最后与梁、板一同整浇PSRC柱的内部空心部分，适合于不同工程情况需求，具有施工简便、成本低廉、性能优良的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱，包括：

预制高性能混凝土空心柱1；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的纵筋2；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3；

等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱1横截面上的箍筋4，其中纵筋2和型钢3均位于箍筋4的包围之中；

以及，

填充于预制高性能混凝土空心柱1的中心空腔中的现浇混凝土5。

所述型钢3为工字钢。

所述型钢3由两个工字钢呈十字交错构成。

所述型钢3在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱1的两端。

所述箍筋4为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。

所述现浇混凝土5所采用的混凝土为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

本发明还提供了所述带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱的施工方法，其特征在于，步骤如下：

1)、在工厂，在混凝土橡胶芯模中浇筑预制高性能混凝土空心柱1，并置入纵筋2、型钢3和箍筋4，完成预制部分；

2)、在现场，安装带有纵筋2、型钢3和箍筋4的预制高性能混凝土空心柱1；

3)、向预制高性能混凝土空心柱1的中心空腔浇筑现浇混凝土5，并同时整浇梁、板部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)施工简便。

PSRC柱的预制型钢骨架部分包括柱纵筋、柱中箍筋、型钢翼缘和四周混凝土，该部分均在工厂预制生产完成，在工地通过将预制部分的型钢与节点或钢柱直接连接(或与混凝土柱过渡连接)，再浇筑混凝土内部空心部分即完成PSRC柱施工安装。与传统SRC柱施工安装相比，现场不用绑扎钢筋、支模、拆模和架设柱下临时支撑。经合理设计，PSRC柱的施工安装将与钢柱同样方便和快捷，施工性能将大为提高。

2)功能提升。

如上所述，在PSRC柱中可以在预制部分采用高性能混凝土，现浇部分采用普通强度混凝土，二者混凝土强度等级可以不同。因此，在实际工程应用中，楼板混凝土选择时可以不受柱中混凝土强度限制，选用不同特性的各种类型混凝土，有效提升结构使用功能需求。例如对于PSRC柱的现浇部分混凝土，为节约资源能源，可以采用再生混凝土；为减轻自重，可以采用轻骨料混凝土；为提高减振隔音效果，可以采用橡胶混凝土或吸声混凝土；为提高保温性能，可以采用保温隔热混凝土。

3)施工质量好。

在传统SRC柱施工中，由于SRC柱施工工序多、施工难度大，常出现SRC柱腹板中混凝土振捣差、混凝土强度不足和柱中钢筋错位等质量问题，施工质量不易控制。而在PSRC柱中，PSRC柱的边框部分为工厂预制，混凝土浇筑振捣方便并且可采用蒸汽养护，混凝土施工质量易于控制，尤其对于采用高性能混凝土时，PSRC柱在施工质量控制方面优势更加明显。

总体来讲，采用预制装配技术的PSRC柱与传统SRC柱相比，简化了施工工序和施工难度，能有效解决长期制约传统SRC柱推广应用的关键难题，并且能充分发挥和有效提升传统SRC柱在受力性能、耐久性能、耐火性能和经济性能等方面的显著优势，可以广泛应用于各类钢筋混凝土和钢结构建筑中，尤其适用于大跨度、重荷载或复杂、不规则的高层建筑和超高层建筑。因此，对PSRC柱开展深入研究以促进其推广应用极具工程实际意义。

附图说明

图1是本发明预制装配型钢混凝土柱的横截面示意图。

图2是本发明预制装配型钢混凝土柱预制部分的结构示意图。

图3是本发明预制装配型钢混凝土柱预制部分的俯视图。

图4是本发明预制装配型钢混凝土柱的结构示意图。

图5是本发明预制装配型钢混凝土柱的俯视图。

图6是本发明预制装配型钢混凝土柱与梁的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

本发明一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱，采用部分预制装配部分现浇的思想，由预制部分和现浇部分组成，如图1至图5所示，包括：预制高性能混凝土空心柱1；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的纵筋2；沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱1中的型钢3；等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱1横截面上的箍筋4，其中纵筋2和型钢3均位于箍筋4的包围之中；以及，填充于预制高性能混凝土空心柱1的中心空腔中的现浇混凝土5。其中，预制高性能混凝土空心柱1、纵筋2、型钢3和箍筋4组成预制部分，而现浇部分主要是现浇混凝土5。

其中，再如图2和图3所示，型钢3由两个工字钢呈十字交错构成，型钢3在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱1的两端，箍筋4可以为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。如图4和图5所示，现浇混凝土5构成现浇部分。现浇混凝土5所采用的混凝土根据不同的需要可以为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

其中：

1)预制部分采用高性能混凝土，可提高预制装配型钢混凝土柱的抗裂性能、耐久性能和耐火性能。

2)在预制型钢骨架部分外伸小段型钢，在施工安装时与预埋柱外伸型钢用高强螺栓进行连接，可方便预制装配型钢混凝土柱与柱连接。也可通过螺栓与梁6连接，如图6所示。

3)为方便预制高性能混凝土空心柱1的柱中空心部分的制作，可以采用混凝土橡胶芯模重复利用。

本发明具体施工方法为：

1)、在工厂，在混凝土橡胶芯模中浇筑预制高性能混凝土空心柱1，并置入纵筋2、型钢3和箍筋4，完成预制部分；

2)、在现场，安装带有纵筋2、型钢3和箍筋4的预制高性能混凝土空心柱1。

3)、向预制高性能混凝土空心柱1的中心空腔浇筑现浇混凝土5，并同时整浇梁、板部分。

综上，本发明通过为预先制作带高性能混凝土边框的型钢骨架，并待现场安装好后再与梁和楼板一起浇筑混凝土，保证了其良好的整体性。其中预制高性能混凝土型钢箱型骨架对二次浇注的混凝土产生了有效的环向约束力提高了其承载能力，同时高性能混凝土耐久性和延性均较好，型钢对预制高性能混凝土边框部分提供一定的防止侧向破坏作用。

本发明有效地从结构上提高梁、柱的整体性，提高了结构的抗震性能，并同时极大改善构件在运输与吊装过程中变形能力，实现预制型钢混凝土构件受力性能和使用性能全面提高增强，形成一种新型高效的预制装配型钢混凝土柱技术。本发明所提出的预制型钢混凝土柱技术具有施工方便、适用性广、整体性能高等诸多显著性能优势，可以广泛应用建筑、厂房、桥柱等各种钢筋混凝土工程结构，具有广泛应用前景，具有重要的工程实践意义和社会经济效益。

本发明在传统预制柱基础上预制部分采用空心型钢高性能混凝土柱，有效提高预制部分整体性，大幅降低预制部分自重，满足现场吊装要求，是一种良好的预制方法。根据发明人提出设计方法，可以进一步优化高性能混凝土边框的厚度，型钢种类，预制混凝土内表面纹路，预制部分混凝土强度等各个参数，现浇混凝土强度和种类(再生混凝土、轻骨料混凝土等)以实现本实例优化设计。

Claims (3)

1.一种带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱，其特征在于，包括：

预制高性能混凝土空心柱(1)；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱(1)中的预制的纵筋(2)；

沿柱长方向设置于预制高性能混凝土空心柱(1)中的预制的型钢(3)，所述型钢(3)由两个工字钢呈十字交错构成；

等间距铺设于预制高性能混凝土空心柱(1)横截面上的预制的箍筋(4)，其中纵筋(2)和型钢(3)均位于箍筋(4)的包围之中；

以及，

填充于预制高性能混凝土空心柱(1)的中心空腔中的现浇混凝土(5)；

其中，所述型钢(3)在柱长方向上，伸出预制高性能混凝土空心柱(1)的两端，且在伸出部分连接有梁(6)，所述现浇混凝土(5)所采用的混凝土为普通混凝土、再生混凝土、轻骨料混凝土、橡胶混凝土、吸声混凝土或保温隔热混凝土。

2.根据权利要求1所述带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱，其特征在于，所述箍筋(4)为焊接复合箍筋或连续螺旋高强箍筋。

3.根据权利要求1所述带高性能混凝土边框的预制装配型钢混凝土柱的施工方法，其特征在于，步骤如下：

1)、在工厂，在混凝土橡胶芯模中浇筑预制高性能混凝土空心柱(1)，并置入纵筋(2)、型钢(3)和箍筋(4)，完成预制部分；

2)、在现场，安装带有纵筋(2)、型钢(3)和箍筋(4)的预制高性能混凝土空心柱(1)；

3)、向预制高性能混凝土空心柱(1)的中心空腔浇筑现浇混凝土(5)，并同时整浇梁、板部分。