专利名称：一种先张法预应力叠合梁结构体系及其施工方法使用钢绞线作为下部纵向预应力受力钢筋的先张法预应力叠合梁，具有梁跨度大，梁高小，用钢量少的优点，在预制预应力混凝土装配整体式框架结构上应用得较多。但是使用钢绞线作为下部纵向预应力受力钢筋的先张法预应力叠合梁的结构，在框架梁柱节点、框架梁与次梁节点部位存在着如下问题: 1.框架梁柱节点 首先，钢绞线强度虽高，但是其变形能力弱，在地震力产生的反复荷载的作用下极易发生脆性断裂，因此现行《混凝土结构设计规范》中提出了“在预应力混凝土框架梁中，应采用预应力筋和普通钢筋混合配筋的方式”，并由此提出在框架梁端截面下部的普通钢筋与预应力钢筋的配筋比例要求。故为解决该问题，现在一般采用两种做法，一是框架梁下部增设通长的普通钢筋，该钢筋参与设计计算，二是仅在框架梁端下部额外增加规定比例的普通钢筋，该部分不参与设计计算，与框架梁下部预应力钢筋分排布置。因梁宽有效，单层能排布的钢筋数是有限的，因此这两种做法，都会使钢筋层数增加，从而导致下部受力钢筋的合力点内移，受力钢筋的计算高度减少，使得在额定弯矩下，框架梁下部计算所需的钢筋量增力口，同时也增加了施工难度。其次，作为框架梁下部纵向受力钢筋的钢绞线必须伸出梁端锚入柱内，目前基本采用直线状锚固或将钢绞线末端弯折90度弯钩的弯钩锚固措施。但是，直线状锚固所需的锚固长度很长，非常不经济，且其锚固长度往往会超出柱宽，难以实施，而钢绞线的弯钩锚固效果目前在现行《混凝土结构设计规范》及其它规范中仍未明确，且存在弯折圆弧段塑性变形严重，在拉应力作用下，易在此处出现脆性断裂，弯钩的直线段钢丝束散乱，在钢绞线配置较多时，散乱的钢绞线钢丝束彼此交叠，甚至露出梁的截面以外的情况出现，极易产生露筋现象。2.框架梁与次梁节点 该节点也存在两个问题，一是该节点处预制特殊锚固结构叠合次梁下部纵向钢绞线的锚固问题。因与次梁相交的预制预应力特殊锚固结构叠合框架梁较预制特殊锚固结构叠合次梁高，导致预制特殊锚固结构叠合次梁下部纵向受力钢绞线无法如现浇梁一样贯通布置，如此使得钢绞线锚固成为了一个需要处理的问题。目前主要有两种解决预制特殊锚固结构叠合次梁下部纵向钢绞线在预制框架梁与预制次梁节点处的锚固措施，一种是在预制预应力特殊锚固结构叠合框架梁预制构件相应位置开洞，使得预制特殊锚固结构叠合次梁下部纵向钢绞线能够从洞口通过，这种方法施工复杂，且极易导致洞口混凝土浇捣不密实，另外在洞口中钢绞线交叠在一起，混凝土对钢绞线的包裹效果较差，锚固效果不理想；另一种方法是将预制特殊锚固结构叠合次梁的端部下半截部分留出一个较大缺口，将下部纵向钢绞线在缺口处向上弯折，形成一个弯钩锚，这种方法也易形成缺口处钢绞线彼此交叠，锚固效果不理想，且钢绞线弯折圆弧段塑性变形严重，弯钩的直线段钢丝束散乱，也易导致节点钢绞线露筋现象出现，较大缺口的留设还会增加节点支模难度。其次，是次梁下部纵向钢绞线锚固方式以及节点连接方式会影响到次梁支座的受力计算模型，即按铰接还是固结计算。如前所述的两种次梁下部钢绞线锚固方式，以及目前普遍采用的在次梁梁端上部埋设外伸的槽钢或制作外凸的混凝土凸头，搁置在框架叠合梁预制构件顶面的节点连接方式，因次梁下部钢绞线锚固效果不理想，且次梁现浇的叠合层较薄，节点部位现浇混凝土与预制件表面粘结效果不理想，所以为安全起见，在现行的《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》中将框架梁与次梁节点处形成的次梁支座设定为铰接连接。次梁支座设定为铰接在次梁受力计算时，会导致次梁下部受力钢筋用量较支座固结状态增大2倍以上，同时按照现行《混凝土结构设计规范》要求，次梁支座处因实际上受到了部分约束，故亦还需要额外在次梁上部配置不少于次梁跨中下部钢筋用量的1/4，如此导致次梁钢筋用量大幅增加。因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种新的先张法预应力叠合梁结构体系及其施工方法，以克服现有技术中的所述缺陷。
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构牢固、符合设计规范且连接可靠的先张法预应力叠合梁结构体系。本发明的另一目的在于提供一种先张法预应力叠合梁结构体系的施工方法。为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为:一种先张法预应力叠合梁结构体系，其包括框架柱、叠合框架梁预制构件、叠合次梁预制构件以及现浇叠合层；其中，所述叠合框架梁预制构件内设有下纵向预应力钢绞线，于所述下纵向预应力钢绞线上绑扎搭接有下纵向钢筋；所述下纵向钢筋延伸入所述框架柱内；于所述叠合次梁预制构件下端部上埋设第二预埋钢板；所述叠合次梁预制构件包括一叠合次梁预制构件主体部，叠合次梁预制构件主体部内设有下部纵向预应力钢绞线；所述下部纵向预应力钢绞线上搭接并绑扎有次梁纵向钢筋；第二预埋钢板与次梁纵向钢筋相焊接；所述叠合框架梁预制构件上设有与所述叠合次梁预制构件的第二预埋钢板相对的第一预埋钢板；于所述第一预埋钢板和第二预埋钢板上分别焊接有节点钢板，所述节点钢板之间通过螺栓连接，使叠合框架梁预制构件和叠合次梁预制构件连接。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:于所述叠合次梁预制构件主体部内进一步设有上部纵向预应力钢绞线、次梁箍筋以及次梁竖直钢筋网片。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:所述叠合框架梁预制构件包括一叠合框架梁预制构件主体部，于所述叠合框架梁预制构件主体部内设有上纵向预应力钢绞线、箍筋和竖直钢筋网片；所述下纵向预应力钢绞线亦设置于叠合框架梁预制构件主体部内。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:所述下纵向预应力钢绞线设置有多层，其中，最下两层的下纵向预应力钢绞线与下纵向钢筋左右并排搭接；第三层及以上的下纵向预应力钢绞线与下纵向钢筋上下搭接，且下纵向钢筋在上，下纵向预应力钢绞线在下；所述下纵向钢筋选用牌号为HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500或HRBF500的带肋钢筋，其截面面积等同或大于下纵向预应力钢绞线的截面面积。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:所述次梁纵向钢筋选用牌号为HRB400的带肋钢筋，其截面面积等同或大于下部纵向预应力钢绞线的截面面积；所述次梁纵向钢筋绑扎于下部纵向预应力钢绞线的上侧，并偏向叠合次梁预制构件主体部的内侧；相邻两根所述次梁纵向钢筋为同一根钢筋弯折而成；弯折形成的平直短边和第二预埋钢板焊接，焊缝高度不小于6_。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:所述第一预埋钢板和第二预埋钢板均采用Q235钢或Q345钢，厚度不小于IOmm ;所述第二预埋钢板在所述下部预应力钢绞线对应位置留设有较所述下部预应力钢绞线直径大3_的孔洞。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:于所述叠合次梁预制构件主体部的端部设有构造齿槽，该构造齿槽位于上部纵向预应力钢绞线下侧50mm的下方；所述构造齿槽呈三角形，齿深25mm，齿宽50mm，齿槽间距50mm，其数目为2-3个；所述叠合次梁预制构件主体部自第二预埋钢板上边缘以上50mm处至叠合次梁预制构件主体部的底部向内凹进25mm,形成一个小缺口。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系进一步设置为:于所述叠合框架梁预制构件上留设凹口，所述凹口内凹深度25mm，宽度同所述叠合次梁预制构件宽度，所述凹口底部埋设所述第一预埋钢板。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系还设置为:所述现浇叠合层包括现浇混凝土，以及次梁上部纵向钢筋、框架梁上部纵向钢筋、叠合框架梁预制构件与叠合次梁预制构件的连接缝隙中的封闭箍筋，以及叠合框架梁预制构件与框架柱连接部位的框架柱箍筋，所述现浇叠合层的现浇混凝土浇筑在框架柱、预制叠合框架梁预制构件和预制叠合次梁预制构件之间，以及预制叠合框架梁预制构件和预制叠合次梁预制构件的上表面。为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为:一种先张法预应力叠合梁结构体系的施工方法，其包括如下工艺步骤: 1)，预制所述叠合框架梁预制构件:在预应力长线张拉台座上按设计要求张拉上纵向预应力钢绞线、下纵向预应力钢绞线，然后绑扎所述纵向钢筋、箍筋，并在梁端放置所述竖直钢筋网片，然后支模、浇筑叠合框架梁预制构件主体部的混凝土，待该混凝土达到设计强度后钢绞线放张、切断，并运抵施工现场；
2)，预制所述叠合次梁预制构件:切割钢板、钻孔制作所述第二预埋钢板，在所述第二预埋钢板上焊接所述次梁纵向钢筋，然后在预应力长线张拉台座上张拉上部纵向预应力钢绞线、下部纵向预应力钢绞线，并使下部纵向预应力钢绞线穿过第二预埋钢板的钻孔；然后绑扎所述次梁纵向钢筋、次梁箍筋、放置所述梁端的次梁钢筋网片，然后支模、浇筑叠合次梁预制构件主体部的混凝土，待该混凝土达到设计强度后钢绞线放张、切断，并运抵施工现场；
3)，框架柱现浇或支设预制的框架柱；
4)，架设叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的支撑架，以及现浇叠合层的模
板；
5)，吊装叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的预制构件至框架柱上，并将叠合框架梁预制构件和叠合次梁预制构件的节点钢板连接，并使叠合框架梁预制构件的纵向钢筋延伸入所述框架柱内；
6)，放置及绑扎次梁上部纵向钢筋和框架梁上部纵向钢筋43、叠合框架梁预制构件与叠合次梁预制构件的连接缝隙中的封闭箍筋，以及叠合框架梁预制构件与框架柱连接部位的框架柱箍筋，然后浇筑所述现浇叠合层现浇混凝土，将框架柱、叠合框架梁预制构件、叠合次梁预制构件结合成一体。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
1.本发明的叠合框架梁预制构件的纵向钢筋与所述下纵向预应力钢绞线搭接后，在常规的框架梁宽度范围内，钢筋净间距仍能保持25mm以上，且单排钢绞线数量不减少，从而避免了所述下纵向预应力钢绞线的合力点内移，计算高度减少，导致计算所需的所述下纵向预应力钢绞线数量增加。2.所述纵向钢筋代替所述下纵向预应力钢绞线，锚固进框架柱截面内，由此，所述纵向钢筋的锚固长度可以较所述下纵向预应力钢绞线的锚固长度大幅减少，同时所述纵向钢筋还可以采取弯钩锚固，能够进一步减少锚固长度，还可以采取机械锚固方法，以适应更多的应用范围和提高锚固效果。3.所述叠合次梁预制构件主体部通过所述次梁纵向钢筋与所述第二预埋钢板焊接连接，及所述次梁纵向钢筋与所述下部纵向预应力钢绞线按要求搭接，可以有效地将钢绞线在叠合梁弯矩影响下产生的拉应力或压应力通过所述次梁纵向钢筋传递给所述梁端的第二预埋钢板，并由所述第二预埋钢板传递给混凝土，如此有效地解决了叠合次梁预制构件的下部纵向钢筋的锚固难题。4.所述第二预埋钢板上为所述下部纵向预应力钢绞线留设有孔洞，可以满足叠合次梁预制构件在长线台座上进行钢绞线张拉及放张操作。5.所述叠合框架梁预制构件及所述叠合次梁预制构件的纵向钢筋与纵向预应力钢绞线按要求搭接，增加了在梁端下部的钢筋数量，当梁端下部实际受力状态为受压时，可以有效减少受压区混凝土的截面高度，从而有效提高梁端塑性铰区的塑性转动能力，使得梁端截面具有足够的曲率延性。当梁端下部在风荷载或地震力产生的反复荷载作用下处于受拉状态时，所述下纵向钢筋较所述纵向预应力钢绞线具有更好的延性，能够有效防止梁端的脆性破坏。6.所述叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的纵向钢筋与所述下纵向预应力钢绞线按要求搭接，可以减少所述纵向预应力钢绞线放张时对叠合框架梁预制构件端部周边混凝土的局部压应力，防止所述下部纵向预应力钢绞线周边混凝土局部破坏，同时可以缩短所述下部纵向预应力钢绞线的预应力传递长度。7.所述叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的节点处，因存在构造齿槽及所述下部凹口，使得节点在与现浇叠合层的混凝土一同现浇时，可以形成数个混凝土抗剪键，同时，所述叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的节点钢板、箍筋也能抵抗较大剪力，可以较好地承担节点剪力，同时混凝土抗剪键及所述节点钢板、第一预埋钢板、第二预埋钢板、箍筋都能加强节点处现浇混凝土与预制混凝土的粘结效果，另外节点缝隙宽度适宜，能够确保现浇混凝土振捣密实，如此可有效规避裂缝的产生，确保节点的连接质量。8.所述叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的连接方式不仅如前所述能有效提高节点的抗剪性能和混凝土的有效粘结，同时通过所述节点钢板将所述叠合次梁预制构件与叠合框架梁预制构件有效地连接起来，在荷载的影响下，在该节点处能够形成良好的协同变形，从而使得该节点能够较好地符合设计计算中的节点固结要求，如此使得所述叠合次梁预制构件可以按照支座固结进行结构设计计算。9.所述叠合框架梁预制构件及叠合次梁预制构件的连接方式，在叠合次梁预制构件自重及施工荷载较小的情况下，可以去除叠合次梁预制构件底部的支撑架，直接通过节点钢板和螺栓支撑在叠合框架梁预制构件上。


图1是本发明的先张法预应力叠合梁结构体系的叠合框架梁预制构件和框架柱在烧筑后的不意图。图2是本发明的先张法预应力叠合梁结构体系的叠合框架梁预制构件和叠合次梁预制构件在浇筑后的示意图。图3是本发明的先张法预应力叠合梁结构体系的叠合框架梁预制构件和叠合次梁预制构件在连接后的示意图。图4是图1中的叠合框架梁预制构件的示意图。图5是图4中沿A-A的剖视图。图6是图2中的叠合次梁预制构件的示意图。图7是图6中沿B-B的剖视图。图8是叠合次梁预制构件的正面示意图。图9是叠合次梁预制构件的第二预埋钢板和次梁纵向钢筋的连接示意图。图10是图9中沿C-C的剖视图。

2、叠合次梁预制构件3以及现浇叠合层4结合成一体。于现浇叠合层4内设有次梁上部纵向钢筋42、框架梁上部纵向钢筋43、叠合框架梁预制构件2与叠合次梁预制构件3连接缝隙中的封闭箍筋5，以及叠合框架梁预制构件2与框架柱I连接部位的框架柱箍筋44。所述叠合框架梁预制构件2的两端分别埋设第一预埋钢板21，所述第一预埋钢板21采用Q235钢或Q345钢，厚度不小于10mm。所述两块第一预埋钢板21之间采用连接钢筋22焊接连接。所述叠合次梁预制构件3上埋设第二预埋钢板31，其和第一预埋钢板21相对设置。于所述第一预埋钢板21和第二预埋钢板31上分别焊接有节点钢板6，所述节点钢板6之间通过螺栓连接，使叠合框架梁预制构件2和叠合次梁预制构件3连接。所述叠合框架梁预制构件2具有一叠合框架梁预制构件主体部23，于所述叠合框架梁预制构件主体部23内设有上纵向预应力钢绞线24、下纵向预应力钢绞线25、箍筋26以及竖直钢筋网片27。所述竖直钢筋网片27设置在靠近叠合框架梁预制构件主体部23的端部处，其为先张法预应力混凝土构件中通常使用的钢筋网片，具体要求可按照现行规范执行。于所述下纵向预应力钢绞线25上绑扎搭接纵向钢筋28。所述纵向钢筋28延伸出叠合框架梁预制构件主体部23的端部，其钢筋选用牌号为HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500或HRBF500的带肋钢筋，其截面面积等同或大于下纵向预应力钢绞线25的截面面积。所述下纵向预应力钢绞线25伸出叠合框架梁预制构件主体部23的端部5cm-10cm,以方便所述下纵向预应力钢绞线25放张后进行切割。所述下纵向预应力钢绞线25设置有多层，其与所述纵向钢筋28绑扎搭接要求为:所述下纵向预应力钢绞线25设置有多层，其中，最下两层的下纵向预应力钢绞线25与纵向钢筋28左右并排搭接；第三层及以上的下纵向预应力钢绞线25与纵向钢筋28上下搭接，且纵向钢筋28在上，下纵向预应力钢绞线25在下。在本实施方式中，所述下纵向预应力钢绞线25设置有三层。进一步，所述纵向钢筋28与所述下纵向预应力钢绞线25的搭接长度等于按照现行《混凝土结构设计规范》以所述纵向钢筋28直径及所述先张法预应力叠合梁预制构件混凝土轴心抗拉强度设计值计算的钢筋基本锚固长度的1.2倍加上按所述下纵向预应力钢绞线计算的预应力筋的预应力传递长度；所述钢筋6伸出梁端的锚固长度大于等于按照现行《混凝土结构设计规范》以所述纵向钢筋28直径及所述先张法预应力叠合梁预制构件混凝土轴心抗拉强度设计值计算的钢筋受压锚固长度。所述纵向钢筋28延伸入所述框架柱I内，从而可将框架柱1、叠合框架梁预制构件2浇筑呈一体。所述叠合次梁预制构件3包括一叠合次梁预制构件主体部32，于所述叠合次梁预制构件主体部32内设有上部纵向预应力钢绞线33、下部纵向预应力钢绞线34、次梁箍筋35以及次梁竖直钢筋网片36。其中，所述下部纵向预应力钢绞线34上搭接并绑扎有次梁纵向钢筋37。所述次梁纵向钢筋37选用牌号为HRB400的带肋钢筋，其截面面积等同或大于下部纵向预应力钢绞线34的截面面积。所述次梁纵向钢筋37绑扎于下部纵向预应力钢绞线34的上侧，并偏向叠合次梁预制构件主体部32的内侧。该次梁纵向钢筋37与所述下部预应力钢绞线34的搭接长度大于等于按照现行《混凝土结构设计规范》计算的以所述次梁纵向钢筋37直径及所述叠合次梁预制构件3混凝土轴心抗拉强度设计值计算的钢筋锚固长度的1.2倍。相邻两根所述次梁纵向钢筋37为同一根钢筋弯折而成；弯折形成的平直短边371和第二预埋钢板31焊接，焊缝高度不小于6mm。所述第二预埋钢板31采用Q235、Q345钢，钢板厚度不小于10mm，其预埋于叠合次梁预制构件主体部32的下端部，该第二预埋钢板31和次梁纵向钢筋37相焊接。所述第二预埋钢板31在所述下预应力钢绞线34对应位置留设有较所述下预应力钢绞线34直径大3mm的孔洞311。于所述叠合次梁预制构件主体部32的端部设有一构造齿槽321，该构造齿槽321位于上部纵向预应力钢绞线33下侧50mm的下方。所述构造齿槽33呈三角形，齿深25mm，齿宽50mm，齿槽间距50mm，其数目为2-3个。所述叠合次梁预制构件主体部32自第二预埋钢板31上边缘以上50mm处至叠合次梁预制构件主体部32的底部向内凹进25mm,形成一个小缺口 322。所述钢筋网片36为先张法预应力混凝土构件中通常使用的钢筋网片，具体要求可按照现行规范执行。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系的施工方法如下:
1)，预制所述叠合框架梁预制构件2:在预应力长线张拉台座上按设计要求张拉上纵向预应力钢绞线24、下纵向预应力钢绞线25，然后绑扎所述纵向钢筋28、箍筋26，并在梁端放置所述竖直钢筋网片27，然后支模、浇筑叠合框架梁预制构件主体部23的混凝土，待该混凝土达到设计强度后钢绞线放张、切断，并运抵施工现场；
2)，预制所述叠合次梁预制构件3:切割钢板、钻孔制作所述第二预埋钢板31，在所述第二预埋钢板31上焊接所述次梁纵向钢筋37，然后在预应力长线张拉台座上张拉上部纵向预应力钢绞线33、下部纵向预应力钢绞线34，并使下部纵向预应力钢绞线34穿过第二预埋钢板31的钻孔；然后绑扎所述次梁纵向钢筋37、次梁箍筋35、放置所述梁端的次梁钢筋网片36，然后支模、浇筑叠合次梁预制构件主体部32的混凝土，待该混凝土达到设计强度后钢绞线放张、切断，并运抵施工现场；
3)，框架柱I现浇或支设预制的框架柱I;
4)，架设叠合框架梁预制构件2及叠合次梁预制构件3的支撑架，以及现浇叠合层的模
板；
5)，吊装叠合框架梁预制构件2及叠合次梁预制构件3的预制构件至框架柱I上，并将叠合框架梁预制构件2和叠合次梁预制构件3的节点钢板6连接，并使叠合框架梁预制构件2的纵向钢筋28延伸入所述框架柱I内；
6)，放置及绑扎次梁上部纵向钢筋42和框架梁上部纵向钢筋43、叠合框架梁预制构件与叠合次梁预制构件的连接缝隙中的封闭箍筋5，以及叠合框架梁预制构件与框架柱连接部位的框架柱箍筋44，然后浇筑所述现浇叠合层现浇混凝土 41，将框架柱1、叠合框架梁预制构件2、叠合次梁预制构件3结合成一体。以上的
仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。


本发明涉及一种先张法预应力叠合梁结构体系及其施工方法，其叠合框架梁预制构件内的下纵向预应力钢绞线上绑扎搭接有下纵向钢筋；下纵向钢筋延伸入框架柱内；叠合次梁预制构件下端部上埋设第二预埋钢板；叠合次梁预制构件内设有下部纵向预应力钢绞线；下部纵向预应力钢绞线上搭接并绑扎有次梁纵向钢筋；第二预埋钢板与次梁纵向钢筋相焊接；叠合框架梁预制构件上设有与第二预埋钢板相对的第一预埋钢板；第一预埋钢板和第二预埋钢板上分别焊接有节点钢板，节点钢板之间通过螺栓连接，使叠合框架梁预制构件和叠合次梁预制构件连接。本发明的先张法预应力叠合梁结构体系将钢绞线和纵向钢筋搭接使用，使得结构的连接方式更加科学合理，质量安全可靠。