[发明专利]一种UHPC连接的后张有粘结共张预制预应力混凝土开孔梁框架结构及其设计、施工方法

说明书

本发明公开了一种UHPC连接的后张有粘结共张预制预应力混凝土开孔梁框架结构，包括预制混凝土上柱、预制混凝土下柱、后张有粘结的共张预制预应力混凝土开孔叠合梁、UHPC节点核心区和叠合板。所述上纵向主筋伸出预制上柱底面并直接锚固在UHPC节点核心区内，下纵向主筋伸出预制下柱顶面并直接锚固在UHPC节点核心区内，普通钢筋和先张预应力筋伸出预制先张预应力混凝土开孔梁端面并直接锚固或弯折锚固在UHPC节点核心区内，后张有粘结的预应力筋设置在所述预制先张预应力混凝土开孔梁构件中预埋的波纹管内，并穿过梁叠合层和UHPC节点核心区中预埋的波纹管且两端伸出所述UHPC节点核心区之外，其两端分别固定设置有夹具和锚具。该结构体系不仅现场施工方便快速、提高构件安装效率，而且既能大幅度减少钢筋锚固长度，大幅减少节点核心区箍筋用量，避免节点核心区钢筋拥挤，又能减小构件截面高度，减轻自重、提高构件抗裂性能和自恢复性能，从而改善整体框架结构的抗震性能。先张预应力筋的使用可实现预制梁施工少支撑或免支撑，二次后张有粘结可提高梁的承载力，增强结构整体性能。

技术领域

本发明涉及预制预应力装配式建筑施工技术领域，具体地说，特别涉及到一种UHPC连接的后张有粘结共张预制预应力混凝土开孔梁框架结构及其设计、施工方法。

背景技术

现浇结构的施工效率低、能源损耗高等诸多局限性，逐渐难以适应建筑工业化的发展要求。预制装配式建筑因其施工速度快、构件工厂化生产、减少现场湿作业和减少环境污染等优势，已经成为建筑工业化的发展方向。经过多年的发展和推广，预制装配式混凝土结构已得到广泛的研究和使用。

预制装配式混凝土框架结构是指梁柱构件在预制厂预制，运输至施工现场进行连接形成整体结构的结构。与现浇混凝土结构相比，它具备施工速度快、构件质量易保障、质量好、对环境污染小、节省人工费、节省大量模板和支撑等优点，是具有十分广阔前景的结构形式。对湿连接装配式混凝土框架结构来说，易施工且有效保证整体性的节点构造形式是其推广应用的关键。但是从以往的地震灾害来看，装配式结构在地震中破坏较为严重，很难达到和现浇结构相同的抗震性能。为提高装配式混凝土框架节点连接的整体性和可靠性，达到甚至超过现浇混凝土结构的抗震性能，在装配式结构中引进了预应力技术和UHPC(Ultra High Performance Concrete，超高性能混凝土)材料。

后张有粘结的共张预应力装配式混凝土结构，是通过张拉预应力筋，将预制普通混凝土构件和预制先张预应力构件拼装在一起共同工作而形成的结构，兼有先张预应力、后张有粘结预应力混凝土结构和装配式结构的特点。预应力在混凝土截面产生的内应力，可以部分或全部抵消使用荷载下截面的应力，延缓裂缝的出现并提高构件的刚度。在卸载时，裂缝可以部分或完全闭合，结构的弹性恢复性能好。同时，预应力混凝土可以充分利用预应力筋和混凝土的材料强度，减轻结构自重。且预应力的施加有助于装配式结构使用性能和整体性的改善，促进装配式结构在大跨、重载结构中的应用。

UHPC具有优良的粘结性能，能大幅减少钢筋、钢绞线在其中的锚固长度；其强度高，可减少节点核心区箍筋用量，将UHPC用于节点核心区，可使构造简单且框架整体性好。预应力结构具有优异的受力性能，将UHPC应用于节点核心区，形成预制预应力框架结构。对该结构进行深入研究，有利于进一步推广和应用预制预应力混凝土框架结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，结合UHPC的优良性能，提出了一种UHPC连接的后张有粘结共张预制预应力混凝土开孔梁框架结构及其设计、施工方法。其结合了先张预应力、后张有粘结预应力结构和装配式结构以及叠合结构这三种传统结构，并采用了UHPC高性能材料，从而达到改善预制装配式混凝土框架结构的抗震性能的目的。