[发明专利]一种自平衡装配式框架薄壳结构体系及其构建方法

权利要求书

1.一种自平衡装配式框架薄壳结构体系的构建方法，其特征在于，在预制构件车间将框架柱(1)、牛腿(4)和洞口(5)组成的竖向承重构件按楼层分段预制，洞口(5)预留在框架柱(1)上，洞口(5)位于牛腿(4)的下方，将拱形封边梁(2)、拱形薄壳(3)组成的薄壳体系按房间平面跨度预制，现场按照建筑要求进行拼装，拼装时先将包含框架柱(1)、牛腿(4)和洞口(5)的竖向承重构件按照轴网位置竖向固定并将预应力钢绞线(6)穿过洞口(5)在结构平面边缘框架柱(1)两侧暂时固定，再将拱形封边梁(2)和拱形薄壳(3)放置在牛腿(4)，其中拱形封边梁(2)包围在拱形薄壳(3)的四周，对拱形薄壳(3)的边缘进行约束；按50-60％的最终张拉控制应力张拉预应力钢绞线(6)后在结构平面边缘框架柱(1)两侧暂时固定；将微膨胀混凝土(8)浇实拱形封边梁(2)之间的缝隙，拱形封边梁(2)的上表面高于拱形薄壳(3)上表面的高度，然后在两个拱形封边梁(2)顶部绑扎好构造拉结钢筋(9)和构造分布钢筋(10)，并用细石混凝土(11)浇实，再在拱形封边梁(2)内、拱形薄壳(3)上用泡沫混凝土垫层(7)进行填实找平，最后按105-110％的最终张拉控制应力张拉预应力钢绞线(6)后在结构平面边缘框架柱(1)两侧固定，形成一种自平衡装配式框架薄壳结构体系。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述洞口(5)的总宽度应小于框架柱(1)对应边长的1/4，洞口(5)的个数是奇数或者偶数。

3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述拱形封边梁(2)，宽度不小于100mm，面积配筋率不小于0.2％；拱形封边梁(2)对拱形薄壳(3)的边缘进行约束，提高拱形薄壳(3)的边缘的抗裂能力，通过构造拉结钢筋(9)和构造分布钢筋(10)用细石混凝土(11)浇筑后增强拱形封边梁(2)、拱形薄壳(3)组成的薄壳体系之间的整体性。

4.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述拱形薄壳(3)，选择双抛物面薄壳或者抛物线型拱壳，矢跨比应不小于1/20，厚度与中曲面最小曲率半径之比不大于1/20且不小于50mm，采用双向配筋，单向的面积配筋率不小于0.25％，或者用纤维增强复合材料FRP材料代替钢筋。

5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述预应力钢绞线(6)，采用普通的预应力钢绞线，或者用粗直径钢棒代替；预应力钢绞线截面面积按照下列公式估算：

式中，γ_f—薄壳内填充物的重度，kN/m³；V_f—薄壳内填充物的体积，m³；γ_s—薄壳的重度，kN/m³；A_s—薄壳的面积，m²；t_s—薄壳的厚度，m；l—薄壳的跨度，m;q₁—薄壳及薄壳上填充物折算面积荷载，kN/m²；q₁—薄壳上其他附加面积荷载，kN/m²；F_p—薄壳下部水平推力，kN；A_p—预应力钢绞线的截面面积，m²；f_py—预应力钢绞线的抗拉设计强度，kN/m²。

6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述泡沫混凝土垫层(7)，固体组成成分为：水泥50％～65％、粉煤灰25％～40％、发泡剂1％～2％、煤渣18％～23.6％、丙烯纤维为0.4％～0.6％，混合后与水的质量比为1.1:1。

7.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述微膨胀混凝土(8)，固体组成成分为：水泥18％～25％、砂22％～30％、细石55％～65％、膨胀剂7％～9％、丙烯纤维为0.4％～0.6％，混合后与水的质量比为1:0.1。

8.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，预制构件为预制或者全现浇混凝土结构。