一种装配式框架建筑结构及其施工方法技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体是一种装配式框架建筑结构及其施工方法。
背景技术
随着我国经济特别是建筑市场的快速发展以及人口老龄化加重，传统的设计、制造、施工方式已无法满足今后建筑市场的需求。因此，具有可机械施工、耗费人力少及材料利用率高等优点的装配式结构体系势在必行。
然而，现行的大部分装配式结构的装配方式均为在梁柱节点处连接，一定程度上弱化了节点强度，与“强柱弱梁、更强节点”的基本设计概念相违背。此外，节点处受力复杂，连接要求高，相应的增加施工费用和施工难度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有装配式结构体系节点处连接，施工复杂和施工难度大的缺点，提供一种结构合理，装配施工操作空间较大且连接简单，施工速度快，经济可靠的装配式框架建筑结构及其施工方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种装配式框架建筑结构，包括底层、中间层、顶层，其特征是：所述底层设有若干立柱；所述中间层、顶层均设有角构件、边构件和中构件；所述角构件均设有立柱、边梁；所述边构件均设有立柱、边梁和中梁；所述中构件均设有立柱和中梁；所述立柱、边梁和中梁的端面均为该柱或梁的反弯点位置；所述底层的立柱下端与基础连接，上端与中间层的对应构件的立柱下端连接；所述中间层各构件的立柱上端与顶层中的对应构件的立柱下端连接；所述角构件与同层边构件在边梁端水平连接；所述边构件与同层的中构件在中梁端水平连接。
所述中间层为若干层；中间层的最下层各构件的立柱下端与底层的立柱上端相连，上端与上一中间层的对应构件的立柱下端相连；中间层的最上层各构件的立柱下端与下一中间层的对相构件的立柱的上端相连，上端与顶层对应的构件的立柱下端相连；中间层的其它层的构件通过立柱与相邻的中间层的相应构件上下连接。
本发明也可以没有中间层，直接由底层和顶层组成单层装配式框架建筑结构，所述底层的立柱下端与基础连接，上端与顶层的构件的立柱下端连接。
本发明中的所述中间层和顶层也可以仅设有角构件，组成单跨装配式框架建筑结构，所述角构件之间通过边梁连接。
所述底层的立柱长度为底层柱柱底到该柱反弯点的距离。
所述边构件为若干个；最边上的边构件通过边梁的一端与同层的角构件的边梁水平相连，另一端与同层的相邻边构件的边梁水平相连；中间的边构件通过边梁与相邻边构件的边梁水平相连。
所述中构件为若干个；最边上的中构件通过中梁的一端与同层相邻边构件的中梁水平连接，另一端与同层相邻中构件的中梁水平连接；中间的中构件通过中梁与相邻中构件的中梁水平连接。
所述中间层的角构件由一根立柱和两根边梁组成，两边梁呈“L”型与柱均垂直相交于楼层处；所述中间层的边构件由一根立柱、一根边梁和一根中梁组成，两梁呈“T”型，与立柱均垂直相交于楼层处；所述中间层的中构件由一根立柱和两根中梁组成，两中梁呈“十”型，与立柱均垂直相交于楼层处。
所述顶层的角构件由一根柱和两根边梁组成，两边梁呈“L”型均垂直相交于柱顶端；所述顶层的边构件由一根立柱、一根边梁和一根中梁组成，两梁呈“T”型，与立柱均垂直相交于柱顶端；所述的顶层的中构件由一根立柱和两根中梁组成，两中梁呈“十”型，与立柱均垂直相交于柱顶端。
本发明上述装配式框架建筑结构的施工方法，其特征是：首先，根据建筑的建造要求及建材选择进行设计，通过计算分析找到各梁、柱反弯点的位置，将整体结构从反弯点处分解，在工厂预制得到相应的底层、中间层以及顶层的各构件；之后，将预制构件运送至施工现场，自下而上安装底层构件、中间层构件和顶层构件，在反弯点处将各构件进行上述水平和垂直连接，形成装配式框架建筑结构。
本发明装配式框架建筑结构将各预制构件的连接位置改为在构件的反弯点处，反弯点是结构中弯矩为零且前后弯矩值异号处，在反弯点处进行连接装配，施工操作空间较大且连接简单，有效降低了连接处风险，一定程度降低了施工费用，即可在满足强度要求的前提下，在工厂优良方便的条件下完成复杂工艺，从而在施工现场减少复杂工艺及湿作业工作量。对连接处的强度和构造处理要求较低。对照现有技术，本发明避免了传统装配式建筑在现场连接梁柱节点的做法转而采用在梁柱中部反弯点处连接的做法，避免了在施工现场对受力和构造情况较复杂的支座处进行处理的做法，转而将装配式结构的薄弱处——装配连接点放置于内力较小、受力情况简单的反弯点处，可以在一定程度上提高装配式建筑的工程质量，可以在一定程度上减少施工现场的工作量和工作难度。其结构合理，装配施工操作空间较大且连接简单，施工速度快，经济可靠的装配式框架建筑结构及其施工方法。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明组成结构示意图。
图2为本发明的底层的立柱示意图。
图3为本发明的中间层的角构件示意图。
图4为本发明的中间层的边构件示意图。
图5为本发明的中间层的中构件示意图。
图6为本发明的顶层的角构件示意图。
图7为本发明的顶层的边构件示意图。
图8为本发明的顶层的中构件示意图。
图中的标号是：1.底层，11.立柱，2.中间层，21.角构件，211.立柱，212.边梁，22.边构件，221.立柱，222.边梁，223.中梁，23.中构件，231.立柱，232.中梁，3.顶层，31.角构件，311.立柱，312.边梁，32.边构件，321.立柱，322.边梁，323.中梁，33.中构件，331.立柱，332.中梁。
具体实施方式
从图1可以看出，一种装配式框架建筑结构包括底层1、中间层2、顶层3：所述的底层1设有若干立柱11，其下端与基础连接，上端可与任意中间层2或顶层3的相应构件的立柱上端连接；所述的中间层2为若干层；中间层2的最下层的构件的立柱下端与底层1的立柱11上端上下相连，上端与相邻中间层2的相应构件的立柱的下端相连；中间层2的最上层的构件的立柱下端与相邻中间层2的相应构件的立柱的上端相连，上端与顶层3的相应构件的立柱下端相连；中间层2的其它层的构件通过立柱与相邻中间层2的相应构件上下连接。所述边构件为若干个；最边上的边构件通过边梁的一端与同层角构件的边梁水平相连，另一端与同层相邻边构件的边梁水平相连；中间的边构件通过边梁与相邻边构件的边梁水平相连。各构件通过上述水平和垂直连接，形成装配式框架结构体系。
所述配式框架建筑结构可以没有中间层2，组成单层装配式框架建筑结构。所述配式框架建筑结构的中间层和顶层可以仅有角构件，组成单跨装配式框架建筑结构。
从图2可以看出，所述的底层1的立柱11为一字型构件，长度为底层柱柱底到反弯点的距离。所述立柱11上端为反弯点处；所述底层的立柱11下端与基础连接，上端与任意中间层2的构件或顶层3的构件的立柱下端连接。
从图3可以看出，中间层2的角构件21由一根立柱211和两根边梁212组成，两边梁212呈“L”型与立柱211均垂直相交于楼层处。所述立柱211和边梁212的端部均为反弯点处。所述的中间层2的角构件21的立柱211下端可与底层1的立柱11上端或中间层2的角构件21的立柱上端连接，上端可与中间层2的角构件21的立柱211下端或顶层3的角构件31的立柱311下端连接。所述中间层2的角构件21的边梁212端部可与同层的中间层2的角构件21的边梁212的端部、中间层2的边构件32的边梁322的端部水平连接。
从图4可以看出，所述中间层2的边构件22由一根立柱221、一根边梁222和一根中梁223组成，两梁呈“T”型，与立柱均垂直相交于楼层处。所述立柱、边梁及中梁的端部均为反弯点处。所述的中间层2的边构件22的立柱221下端与底层构件1的立柱11上端或中间层2的边构件22的立柱221上端上下连接，上端可与中间层2的边构件22的立柱下端或顶层3的边构件32的立柱321下端连接。所述中间层2的边构件22的边梁222的端部可与同层的中间层2的边构件22的边梁222的端部或中间层2的角构件21的边梁212的端部水平连接；所述中间层2的边构件22的中梁端223可与中间层2的中构件23的中梁端232的端部水平相连。
从图5可以看出，中间层2的中构件23由一根立柱231和两根中梁232组成，两中梁232呈“十”型，与立柱231均垂直相交于楼层处。所述中间层2的中构件23的立柱231下端与底层构件1的立柱11的上端或相应中间层2的中构件23的立柱231的上端连接，上端可与中间层2的中构件23的立柱231的下端或顶层3的中构件33的立柱331下端连接。所述中间层2的中构件23的中梁232的端部与同层的中间层2的中构件23的中梁232的端部、中间层2的边构件22的中梁223的端部水平连接。
从图6可以看出，顶层3的角构件31由一根立柱311和两根边梁312组成，两边梁312呈“L”型均垂直相交于立柱311顶端。所述立柱311、边梁312的端部均为反弯点处。所述的顶层3的角构件31的立柱311的端部与中间层的角构件21的立柱211的上端或底层构件1的立柱11的上端上下连接。所述顶层3的角构件31的边梁312的端部可与同层的顶层3的角构件31的边梁312的端部、顶层3的边构件32的边梁322的端部水平连接。
从图7可以看出，所述顶层3的边构件32由一根立柱321、一根边梁322和一根中梁323组成，两梁呈“T”型，与立柱321均垂直相交于柱顶端。所述立柱、边梁和中梁的端部均为反弯点处。所述顶层3的边构件32的立柱321的下端与中间层2的边构件32的立柱321的上端或底层1的立柱11的上端上下连接。所述顶层3的边构件32的边梁322的端部可与同层的顶层3的边构件32的边梁322的端部、顶层3的角构件31的边梁312的端部水平连接；所述顶层3的边构件32的中梁323的端部可与顶层3的中构件33的中梁332的端部水平相连。
从图8可以看出，顶层3的中构件33由一根立柱331和两根中梁332组成，两中梁332呈“十”型，与立柱331均垂直相交于柱顶端。所述立柱331和中梁332的端部均为反弯点处。所述顶层3的中构件33的立柱331的端部与相应中间层2的中构件23的立柱231的上端或底层1的立柱11的上端上下连接。所述顶层3的中构件33的中梁332的端部可与同层的顶层3的中构件33的中梁332的端部、或顶层3的边构件32的中梁323的端部水平连接。
本发明上述装配式框架建筑结构的施工方法，其具体步骤是：
1）根据建筑的建造要求及建材选择设计出整体框架结构，分析作用于框架上的荷载，计算内力，找到各梁、柱反弯点的位置，将整体结构从反弯点处分解开得到底层构件、中间层构件和顶层构件，在工厂预制出所需构件，在梁、柱的反弯点处做特殊处理（如预埋供连接用构件等）以便施工时连接各构件。
2）将预制构件运送至施工现场进行定位安装。
3）首先安装底层构件，将底层构件与基础固端连接。
4）之后，安装最下层的中间层构件：先安装角构件和边构件，在角点处用中间层角构件与底层构件通过立柱端相连，依次通过边梁连接中间层边构件，同时将中间层边构件通过立柱与底层构件连接；之后安装中间层中构件，通过立柱与底层构件相连，通过中梁与中间层边构件以及相邻中间层中构件水平相连。
5）重复步骤4）完成其他中间层的安装。
6）最后，进行顶层构件的安装：先安装顶层角构件和顶层边构件，再安装顶层中构件，通过立柱、边梁及中梁实现垂直和水平连接。
7）即形成了整体的装配式框架建筑结构。