[发明专利]一种装配式框架带钢牛腿长柱及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种装配式建筑中的框架柱，特别是一种用于多高层装配式框架结构的长柱及其施工方法。

背景技术

框架结构、框架-剪力墙结构及框架-筒体结构，其房间布局灵活，是现代建筑中应用非常广泛的结构形式，其中，框架柱在各种建筑中都具有非常重要的作用。装配式结构在工厂里集中生产，是一种低碳环保的结构形式，是现代建筑的发展趋势。装配式框架结构目前主要有钢结构和预制装配式钢筋混凝土结构两种。钢结构自重轻、延性好，但造价高、防火性能差。预制装配式钢筋混凝土框架结构造价低，耐久、防火性能好，是一种很有发展前景的结构形式。但如何将钢筋混凝土梁柱合理分割以便于制作和安装，如何使梁柱连接节点构造简单、性能可靠，一直是困扰工程师们的两大难题，这两大难题至今仍未得到很好的解决，严重阻碍了预制装配式钢筋混凝土框架结构的推广应用。

对于预制装配式钢筋混凝土框架结构，以前在工程中进行过多种形式的探索与实践，其中以下两种方案比较有代表性：

第一种是20世纪70年代北京市某建筑设计院提出的“钢筋混凝土装配式框架整浇梁柱节点”方案，它是一种“短柱方案”：将框架结构划分为每层一根柱、每跨一根梁, 预制梁、预制柱在梁柱交接处现场浇注砼形成整体；节点混凝土分两次浇灌：第一次浇灌到叠合梁上表面, 第二次浇灌上柱下端。（详见《钢筋混凝土装配式框架整浇梁柱节点的设计》及《钢筋混凝土装配式框架整浇和浆锚式梁柱节点设计与施工的建议》，《建筑结构》1978年第4期）。该方案由于节点处柱和梁柱纵向钢筋数量受到限制，因而楼层高度、柱距均受到很大限制；节点处钢筋密集、施工困难；节点整浇采用二次填塞细石混凝土, 操作比较落后，混凝土质量难以保障，抗震性能差；吊装的件数较多，层层校正, 工作较繁琐。虽然这种结构在当时一些试点工程中应用过，但最终未能得到广泛推广。

第二种方案是20世纪70年代末上海市某建筑设计院提出的“无牛腿长柱方案”：将多层框架柱预制成一根长柱，长柱于每层节点处留出空档、先不浇混凝土, 空档处由组合钢筋或型钢构成桁架, 混凝土留空的高度与迭合主梁的高度相等,以便迭合主梁能伸进柱内, 待搁置好连系梁、预应力空心板后, 再浇灌节点, 最后形成一个整体。（详见《无牛腿长柱装配整体多层框架结构的设计研究与试点工程》，《建筑结构学报》1981年第10期）。该方案与第一种“短柱方案”相比，预制长柱安装较方便，但梁柱节点施工困难的问题并没有从根本上解决；节点空档处钢筋桁架刚度小，预制柱很长，吊装困难、安装风险大；当年采用的长柱为5～6层，长度很长，当建筑超过5～6层时，没有提供柱与柱的连接方法，因而无法向上续接以建造更多层数的建筑；而且，这种长柱的柱纵向钢筋数量也受到限制，因此其建筑高度、柱距同样受到很大限制，因此，也未能得到广泛推广。

中国专利申请号为 98113739.3的发明专利申请文件（公开日为1998 年01月22 日），公开了一种“钢管高强砼叠合柱的结构设计与施工方法”，其断面由外到内是钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼三部分组成，它的施工方法为三步：（1）先安装核心钢管，浇注管中的高强砼，形成钢管混凝土柱；（2）以此核心钢管砼柱为支柱，浇注本层及以上各层的肋形楼盖，在楼板与柱穿过处预留后浇孔；（3）当核心钢管砼承受的施工期荷载约达到该柱的最大组合轴力的1/4～1/2时，再叠合浇注核心钢管外围的柱砼。这种柱强度高、防火性能好；但它的钢管内砼、钢管外钢筋砼均是现场浇注的，施工工序多，施工工期长，综合成本高，因此，目前仅用于轴力特别大的高层建筑底层结构柱。

发明内容

本发明提供一种装配式框架带钢牛腿长柱及其施工方法，不仅要解决现有装配式钢筋混凝土框架节点构造复杂、安装困难的技术问题；而且要大幅提高现有预制柱的轴压承载力和抗剪承载力，以解决现有装配式钢筋混凝土框架抗震性能差的技术问题；还要使它施工速度快、综合造价低，以解决现有装配式钢筋混凝土框架柱综合造价高、推广应用难的技术问题。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：

这种装配式框架带钢牛腿长柱，包括两层以上的层间柱和两个以上钢牛腿节点；

所述长柱在各层间柱和钢牛腿节点处的钢管、第一次预先浇注的钢管内砼以及绑扎在钢管外的柱纵向钢筋整体贯通，并在柱纵向钢筋上横向间隔绑扎有柱箍筋；

所述层间柱及钢牛腿节点范围的钢管外浇注有钢管外砼，钢管外砼与柱纵向钢筋和柱箍筋结合形成钢管外钢筋砼；

所述长柱是由钢管外钢筋砼、钢管、钢管内砼组成的叠合柱；