專利名稱：一種預應力約束混凝土結構及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建筑用的預應力約束混凝土結構及其制作方法，屬于混凝土建筑結構技術領域。
背景技術：
混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構等混凝土結構已被廣泛應用于建筑領域中，但現(xiàn)有技術中的這些混凝土結構普遍存在著用鋼量較大、混凝土結構中主梁的體積較大、所占空間較多、造價較高的問題。為解決這些問題，目前，在現(xiàn)有技術中有對混凝土結構中的單根主梁施加預應力，通過這種方法來提高主梁的承載力及降低主梁高。這種方法雖然提高了單根梁的承載力、降低梁的截面高度，但對提高整個混凝土結構的整體性卻沒有多大影響，其混凝土結構的整體承載力、整體剛性和整體抗震能力還是比較差。因此現(xiàn)有的混凝土結構的使用效果還是不夠理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是:提供一種整體結構承載力較高、整體性好、整體剛性較強、整體抗震性能較好、并且造價較低的預應力約束混凝土結構及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術的不足。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明的一種預應力約束混凝土結構的制作方法是，在制作混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構時，除混凝土結構中的主梁結構件外，混凝土結構中的其它結構件可按現(xiàn)有的鋼筋混凝土結構的方法進行制作；在制作混凝土結構中的主梁時，在所有主梁中都設置與主梁的中軸線平行的預應力筋，使每根預應力筋都貫穿同一平面上處于同一軸線上的所有主梁，同時，在主梁中配置約束鋼筋，使主梁形成約束梁，待同一層所澆筑的主梁的混凝土強度達到設計強度時，對該層所有主梁的預應力筋進行張拉、錨固，使預應力筋都處于張緊狀態(tài)，按此方法對所制作的混凝土結構的所有不同水平層面上的主梁進行制作，即可制作得到預應力約束混凝土結構。在制作上述混凝土結構中的混凝土桁架筒結構時，在每根交叉的桿件中也都設置與桿件軸線平行、且貫穿整根桿件的預應力筋，且在每根桿件中設置有約束鋼筋，待所澆筑的交叉的桿件的混凝土強度達到設計強度時，對桿件中的預應力筋進行張拉、錨固，使其預應力筋都處于張緊狀態(tài)；這樣當混凝土桁架筒結構中的主梁和交叉的桿件全部張拉、錨固完畢后，即可制作得到預應力約束混凝土結構。上述預應力筋最好沿主梁的中軸線設置。在主梁之間的次梁中也設置有與次梁的水平中軸線平行的預應力筋，在次梁中也設置有約束鋼筋，且每根預應力筋都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁，待同一水平層的所澆筑的次梁的混凝土達到設計強度時，對該層所有次梁的預應力筋進行張拉、錨固，使預應力筋都處于張緊狀態(tài)。
預應力筋為鋼絞線、鋼絲束或高強度鋼筋。按照上述方法制作的本發(fā)明的一種預應力約束混凝土結構為:該結構包括混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構和混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構，在混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構中的所有主梁中都設置有與主梁的水平中軸線平行的預應力筋，并在主梁中設置有約束鋼筋，每根預應力筋都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有主梁，且所有預應力筋都處于張緊狀態(tài)。在上述預應力約束混凝土結構中的主梁之間的次梁中也設置有與次梁的水平中軸線平行的預應力筋，同時在次梁中也設置有約束鋼筋，且每根預應力筋都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁并都處于張緊狀態(tài)。在上述混凝土桁架筒結構中的每根交叉的桿件中也都設置有與桿件軸線平行、且貫穿整根桿件的預應力筋，并且所有預應力筋都處于張緊狀態(tài)，在桿件中均配置有約束鋼筋。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明將兩項技術(一是預應力技術，二是約束混凝土技術)用于混凝土結構的整體。而之前的預應力技術或約束技術幾乎都是針對結構構件的，本發(fā)明將預應力技術應用到結構整體，通過對結構施加預應力形成約束混凝土結構，同時，為保證構件的承載力及延性，將預應力直接作用的構件設置為約束混凝土構件，從而有效地改善了結構及構件的承載力及抗震性能，能大幅度降低構件的截面尺寸，減少材料消耗，減少建設成本。本發(fā)明可對整個混凝土結構的每層平面形成約束，從而提高混凝土結構的整體性及抗震性能；同時，本發(fā)明的混凝土結構由于預應力的作用，使得主梁受到較大的軸向壓力，同時，梁中配置了約束鋼筋，使其形成約束主梁，這不僅能有效降低主梁的截面高度，提高整個建筑物空間的有效高度(增加凈高)或降低層高，而且還有效地降低了建筑成本和提高了建筑物的使用空間。當設置有交叉桿件時，會形成豎向的約束，提高抗側剛度及整體性，提高抗震性能。本發(fā)明以混凝土結構為主體，對整個混凝土結構首次提出約束結構的概念，將整個混凝土結構作為整體加以約束，同時改變了各個構件的受力狀況，使其中的主梁成為預應力約束主梁、其板成為橫向約束板，從而使整個混凝土結構的承載力、剛度、整體性、抗震性能等都有大幅度提高。本發(fā)明的預應力筋平行于主梁中軸線設置，施工非常便利。經試驗證明，本發(fā)明的預應力約束混凝土結構的整體負載能力及剛度比相同用鋼量的傳統(tǒng)混凝土結構要高30%以上。因此，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明不僅具有整體結構承載力高、剛度好、造價較低的優(yōu)點，而且還具有整體抗震性能好、制作較容易等優(yōu)點。


本發(fā)明的預應力約束混凝土框架結構、預應力約束混凝土框筒結構、預應力約束混凝土框剪結構或預應力約束混凝土桁架筒結構等預應力約束混凝土結構
圖1為本發(fā)明的預應力約束混凝土框架結構的平面結構示意 圖2為本發(fā)明的預應力約束混凝土框筒結構的平面結構示意 圖3為本發(fā)明的預應力約束混凝土框剪結構的平面結構示意 圖4為本發(fā)明的預應力約束混凝土框架、框筒結構立面示意 圖5為本發(fā)明的預應力約束框剪結構立面示意圖； 圖6為本發(fā)明的預應力約束混凝土桁架筒結構的立面示意。附圖標記說明:1-主梁；2_預應力筋；3-次梁；4-桿件；5_到力墻。在附圖中實線箭頭表示的是主梁或交叉的桿件所受的預應力方向；虛線箭頭表示的是可根據(jù)需要在次梁中所施加的預應力方向。
具體實施例方式下面，結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明的實施例:在制作混凝土結構時，按照本發(fā)明的一種預應力約束混凝土結構及其制作方法的技術方案進行制作，即在制作混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構時，除混凝土結構中的主梁I結構件外，混凝土結構中的其它結構件可按現(xiàn)有的鋼筋混凝土結構的方法進行制作；在制作混凝土結構中的主梁I時，在所有主梁I中都設置與主梁I的中軸線平行的預應力筋2，最好將預應力筋2沿主梁I的中軸線設置；使每根預應力筋2都貫穿同一平面上處于同一軸線上的所有主梁1，同時，在主梁I中按常規(guī)方式配置約束鋼筋，使主梁I形成約束梁，待同一層所澆筑的主梁I的混凝土強度達到設計強度時，對該層所有主梁I的預應力筋2進行張拉、錨固，使預應力筋2都處于張緊狀態(tài)，按此方法對所制作的混凝土結構的所有不同水平層面上的主梁I進行制作，即可制作得到本發(fā)明的預應力約束混凝土框架結構、預應力約束混凝土框筒結構、預應力約束混凝土框剪結構或預應力約束混凝土桁架筒結構等預應力約束混凝土結構(如圖1 圖6所示)。在制作混凝土結構中的混凝土桁架筒結構時，在每根交叉的桿件4中也都設置與桿件4軸線平行、且貫穿整根桿件4的預應力筋2，且在每根桿件4中設置有約束鋼筋，待所澆筑的交叉的桿件4的混凝土強度達到設計強度時，對桿件4中的預應力筋2進行張拉、錨固，使其預應力筋2都處于張緊狀態(tài)；這樣當混凝土桁架筒結構中的主梁I和交叉的桿件4全部張拉、錨固完畢后，即可制作得到預應力約束混凝土結構(如圖6所示)。在制作混凝土結構時，為了達到更高的承載力、抗震性能和剛度等效果，可根據(jù)使用的需要在主梁I之間的次梁3中也設置與次梁3的水平中軸線平行的預應力筋2，同時在次梁3中也設置約束鋼筋，且將每根預應力筋2都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁3，待同一水平層的所澆筑的次梁3的混凝土達到設計強度時，對該層所有次梁3的預應力筋2進行張拉、錨固，使預應力筋2都處于張緊狀態(tài)(如圖1 圖3所示)。上述所用的預應力筋2可采用現(xiàn)有技術中的鋼絞線、鋼絲束或高強度鋼筋。在對預應力筋2進行張拉施加預應力時，采用現(xiàn)有的后張法進行張拉，使預應力筋2為有粘結或無粘結的預應力筋。在對預應力筋2進行錨固時，可用常規(guī)錨具進行錨固。按照上述方法制作的本發(fā)明的一種預應力約束混凝土結構，包括混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構和混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構，在混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構中的所有主梁I中都設置有與主梁I的水平中軸線平行的預應力筋2，并在主梁I中設置有約束鋼筋，每根預應力筋2都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有主梁1，且所有預應力筋2都處于張緊狀態(tài)(如圖1 圖6所示)。
在上述預應力約束混凝土結構中的主梁I之間的次梁3中根據(jù)使用需要設置有與次梁3的水平中軸線平行的預應力筋2，同時在次梁3中也設置有約束鋼筋，且每根預應力筋2都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁3并都處于張緊狀態(tài)(如圖1 圖3所示)。在上述的混凝土桁架筒結構中的每根交叉的桿件4中也都設置有與桿件4軸線平行、且貫穿整根桿件4的預應力筋2，并且所有預應力筋2都處于張緊狀態(tài)，在桿件4中也均配置有約束鋼筋(如圖6所示)。
權利要求
1.一種預應力約束混凝土結構的制作方法，其特征是:在制作混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構時，除混凝土結構中的主梁(I)結構件外，混凝土結構中的其它結構件可按現(xiàn)有的鋼筋混凝土結構的方法進行制作；在制作混凝土結構中的主梁(I)時，在所有主梁(I)中都設置與主梁(I)的中軸線平行的預應力筋(2)，使每根預應力筋(2)都貫穿同一平面上處于同一軸線上的所有主梁(1)，同時，在主梁(I)中配置約束鋼筋，使主梁(I)形成約束梁，待同一層所澆筑的主梁(I)的混凝土強度達到設計強度時，對該層所有主梁(I)的預應力筋(2)進行張拉、錨固，使預應力筋(2)都處于張緊狀態(tài)，按此方法對所制作的混凝土結構的所有不同水平層面上的主梁(I)進行制作，即可制作得到預應力約束混凝土結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的預應力約束混凝土結構的制作方法，其特征是:在制作混凝土結構中的混凝土桁架筒結構時，在每根交叉的桿件(4)中也都設置與桿件(4)軸線平行、且貫穿整根桿件(4)的預應力筋(2)，且在每根桿件(4)中設置有約束鋼筋，待所澆筑的交叉的桿件(4)的混凝土強度達到設計強度時，對桿件(4)中的預應力筋(2)進行張拉、錨固，使其預應力筋(2)都處于張緊狀態(tài)；這樣當混凝土桁架筒結構中的主梁(I)和交叉的桿件(4)全部張拉、錨固完畢后，即可制作得到預應力約束混凝土結構。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的預應力約束混凝土結構的制作方法，其特征是:預應力筋(2)沿主梁(I)的中軸線設置。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的預應力約束混凝土結構的制作方法，其特征是:在主梁(1)之間的次梁(3)中也設置有與次梁(3)的水平中軸線平行的預應力筋(2)，在次梁(3)中也設置有約束鋼筋，且每根預應力筋(2)都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁(3)，待同一水平層的所澆筑的次梁(3)的混凝土達到設計強度時，對該層所有次梁(3)的預應力筋(2)進行張拉、錨固，使預應力筋(2)都處于張緊狀態(tài)。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的預應力約束混凝土結構的制作方法，其特征是:預應力筋(2)為鋼絞線、鋼絲束或高強度鋼筋。
6.一種預應力約束混凝土結構，包括混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構和混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構，其特征是:在混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構中的所有主梁(I)中都設置有與主梁(I)的水平中軸線平行的預應力筋(2)，并在主梁(I)中設置有約束鋼筋，每根預應力筋(2)都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有主梁(1)，且所有預應力筋(2)都處于張緊狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的預應力約束混凝土結構，其特征是:在主梁(I)之間的次梁(3)中也設置有與次梁(3)的水平中軸線平行的預應力筋(2)，同時在次梁(3)中也設置有約束鋼筋，且每根預應力筋(2)都貫穿同一水平層面上處于同一軸線上的所有次梁(3)并都處于張緊狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求6所述的預應力約束混凝土結構，其特征是:在混凝土桁架筒結構中的每根交叉的桿件(4)中也都設置有與桿件(4)軸線平行、且貫穿整根桿件(4)的預應力筋(2)，并且所有預應力筋(2)都處于張緊狀態(tài)，在桿件(4)中均配置有約束鋼筋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預應力約束混凝土結構及其制作方法，在制作混凝土框架結構、混凝土框筒結構、混凝土框剪結構或混凝土桁架筒結構這四種類型的混凝土結構時，在所有主梁中都設置與主梁的中軸線平行的預應力筋，使每根預應力筋都貫穿同一平面上處于同一軸線上的所有主梁，同時，在主梁中配置約束鋼筋，使主梁形成約束梁，待同一層所澆筑的主梁的混凝土強度達到設計強度時，對該層所有主梁的預應力筋進行張拉、錨固，使預應力筋都處于張緊狀態(tài)，按此方法對所制作的混凝土結構的所有不同水平層面上的主梁進行制作，即可制作得到預應力約束混凝土結構。本發(fā)明具有整體結構承載力高、剛度好、抗震性能好、構件截面小、造價較低的優(yōu)點。
文檔編號E04G21/00GK103184765SQ20111044635
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權日2011年12月28日
發(fā)明者曹新明, 任廷堅, 莫志剛, 肖建春, 梁弢, 安竹石 申請人:貴州大學