预制装配式混凝土框架结构及其制备方法技术领域
本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种预制装配式混凝土框架结构以及一
种预制装配式混凝土框架结构的制备方法。
背景技术
随着建筑行业的发展，建筑工业化已成为主要的发展方向。南方电网为贯彻中长
期战略发展，更好的推进电网基建一体化工作，推动绿色电网建设，在节能减排、绿色环保
等方面充分发挥社会示范作用，正积极推动建筑工业化即装配式建筑物在电网的应用。对
装配式建筑物，预制装配式混凝土框架结构最为常见，也最适合变电站建筑物。
目前，国内外预制装配式混凝土框架结构多为预制柱上、下层柱纵向钢筋在节点
处断开并采用灌浆套筒连接，预制梁和预制柱通过后浇的节点混凝土连接，节点处整体性
很差，使得节点的抗震性能差成为了预制装配式混凝土框架结构的一个短板，同时，施工工
序繁琐复杂，严重影响预制装配式混凝土框架结构的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、抗震性强的预制装配式混
凝土框架结构，可实现“强节点，弱构件”、“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概念。
本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种预制装配式混凝土框架结构的制备
方法，可减少了施工工序和施工难度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种预制装配式混凝土框架结构，包括预
制柱及预制梁，其中，所述预制柱与预制梁的一端相连并于连接处形成节点区域；所述预制
柱被所述节点区域分割为上层柱体及下层柱体，所述上层柱体及下层柱体在所述节点区域
通过预埋于所述预制柱内的纵向加强钢相连，同时，所述预制柱内预埋有柱体纵向钢筋且
所述柱体纵向钢筋在所述节点区域处连续；所述预制梁与预制柱相连的一端预埋有梁端加
强钢，所述梁端加强钢延伸至所述预制梁外；所述纵向加强钢与梁端加强钢之间通过螺栓
连接以使所述预制柱与预制梁相固定。
作为上述方案的改进，所述纵向加强钢与梁端加强钢相连的一侧设有与所述纵向
加强钢焊接为一体的柱端加强钢，所述柱端加强钢与梁端加强钢之间通过节点板固定。
作为上述方案的改进，所述柱端加强钢与梁端加强钢上均设有供螺栓贯穿的螺栓
孔，所述节点板上设有与螺栓孔相对应的通孔，所述螺栓穿过螺栓孔和通孔将所述预制柱
与预制梁相固定。
作为上述方案的改进，所述预制柱内预埋有柱体箍筋，所述柱体箍筋在所述节点
区域内被所述节点板截断并与所述节点板相互焊接为闭合结构。
作为上述方案的改进，所述纵向加强钢、柱端加强钢及梁端加强钢均为工字钢。
作为上述方案的改进，对所述梁端加强钢的下翼缘作削弱处理，使所述梁端加强
钢的下翼缘长度短于上翼缘长度。
相应地，本发明还提供了一种预制装配式混凝土框架结构的制备方法，包括：
S1，绑扎柱体纵向钢筋、柱体箍筋及纵向加强钢，在纵向加强钢上焊接柱端加强钢，形
成柱体框架，所述柱端加强钢上设有供螺栓贯穿的螺栓孔；
S2，绑扎梁体纵向钢筋、梁体箍筋及梁端加强钢，形成梁体框架，所述梁端加强钢上均
设有供螺栓贯穿的螺栓孔；
S3，采用混凝土对柱体框架进行第一次浇注形成预制柱，其中，所述预制柱与预制梁的
待相连部位不需浇注混凝土以形成节点区域，所述预制柱被所述节点区域分割为上层柱体
及下层柱体，所述上层柱体及下层柱体在所述节点区域通过纵向加强钢相连, 所述柱体纵
向钢筋在所述节点区域处连续；
S4，采用混凝土对梁体框架进行第一次浇注形成预制梁，其中，所述预制梁的上部不需
注混凝土以使梁体箍筋上部裸露，所述梁端加强钢绑扎于预制梁与预制柱相连的一端并延
伸至所述预制梁外；
S5，分别对预制柱及预制梁进行蒸汽养护；
S6，采用起吊机将预制柱起吊并安装在指定位置，采用起吊机将预制梁起吊至指定位
置并使柱端加强钢与梁端加强钢相互拼合，通过节点板将柱端加强钢与梁端加强钢相固
定，其中，所述节点板上设有与螺栓孔相对应的通孔，固定时，所述螺栓穿过螺栓孔和通孔；
S7，采用混凝土对节点区域进行第二次浇注，形成预制装配式混凝土框架结构。
作为上述方案的改进，所述步骤S6中，所述柱体箍筋在所述节点区域内被所述节
点板截断并与所述节点板相互焊接为闭合结构。
作为上述方案的改进，所述纵向加强钢、柱端加强钢及梁端加强钢均为工字钢。
作为上述方案的改进，对所述梁端加强钢的下翼缘作削弱处理，使所述梁端加强
钢的下翼缘长度短于上翼缘长度。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明结合工程实际，针对目前国内外普通预制装配式混凝土框架的弊端，创造性地
在节点处增设型钢加强节点，实现了“强节点，弱构件”、“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概
念设计，使预制装配式混凝土框架结构的节点具有等同现浇混凝土框架节点的抗震性能和
耗能能力，同时又大大减少了施工工序和难度，为预制装配式混凝土框架的推广应用提供
了有力的技术支持。具体如下：
（1）预制柱的上层柱体及下层柱体在节点区域通过纵向加强钢相连，且柱体纵向钢筋
在所述节点区域处连续，确保了预制柱的上层柱体及下层柱体在节点区域的连续性及整体
性，方便可靠，遵循了“强节点，弱构件”的抗震概念设计，使预制装配式混凝土框架结构的
节点具有等同现浇混凝土框架节点的抗震性能和耗能能力，有利于提高整个建筑物的抗震
性能，使得安装施工更为便捷；
（2）预制梁内预埋有梁端加强钢，预制柱与预制梁的节点区域采用螺栓可靠连接，使纵
向加强钢、柱端加强钢及梁端加强钢连成一体并形成型钢加强的节点核心区，并且节点核
心区的混凝土在预制柱与预制梁拼装好后再浇注，实现预制梁自承重，无需额外设置梁支
撑和板支撑，大大减少施工工序和难度，也降低施工成本和减少施工工期；
（3）在预制柱内预埋柱体箍筋，通过柱体箍筋箍紧混凝土可有效防止混凝土往外蹦。在
节点区域，需通过节点板将柱端加强钢及梁端加强钢连成一体以实现预制梁与预制柱的连
接，但这样会影响节点区域中柱体箍筋的布局，因此，需将受影响的柱体箍筋截断，并将截
断的柱体箍筋与节点板相互焊接为闭合结构以形成新型的箍筋结构，从而实现在柱端加强
钢及梁端加强钢稳定连接的同时，保证节点区域混凝土被牢牢箍住，提高了预制柱的抗剪
强度。
（4）对梁端加强钢进行翼缘削弱处理，使梁端加强钢在提高梁端抗剪承载力的同
时，不要过大提高梁端的受弯承载力，实现“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概念设计，提高
建筑物的整体延性和抗倒塌性能。
附图说明
图1是本发明预制装配式混凝土框架结构中预制柱与预制梁固定前的结构示意
图；
图2是本发明预制装配式混凝土框架结构中预制柱与预制梁固定后的结构示意图；
图3是图2的剖视图；
图4是图3中钢结构的示意图；
图5是本发明中预制柱的立体图；
图6是本发明中预制柱的剖视图；
图7是本发明中预制梁的立体图；
图8是本发明中预制梁的剖视图；
图9是预制柱中柱体箍筋与节点板的组合示意图；
图10是预制柱中柱体箍筋与节点板另一视觉的组合示意图；
图11是预制梁中梁端加强钢的第一实施例截面图；
图12是预制梁中梁端加强钢的第二实施例截面图；
图13是本发明预制装配式混凝土框架结构的制备方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一
步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方
位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。
参见图1~图4，本发明预制装配式混凝土框架结构应用于装配式变电站内建筑物，
其包括预制柱1及预制梁2，其中，所述预制柱1与预制梁2的一端通过螺栓相连并于连接处
形成节点区域。
如图5及图6所示， 所述预制柱1内沿长度方向预埋有纵向加强钢12，所述预制柱1
被所述节点区域分割为上层柱体1a及下层柱体1b，所述上层柱体1a及下层柱体1b在所述节
点区域通过纵向加强钢12相连；同时，所述预制柱1内沿长度方向预埋有柱体纵向钢筋11，
而且所述柱体纵向钢筋11依次贯穿上层柱体1a、节点区域及下层柱体1b，使柱体纵向钢筋
11在所述节点区域处连续。所述纵向加强钢12优选为Q235级钢材，所述柱体纵向钢筋11优
选为HRB400级钢筋。
如图7及图8所示，所述预制梁2内预埋有梁体纵向钢筋21及梁体箍筋23，所述预制
梁2与预制柱1相连的一端预埋有梁端加强钢22，所述梁体纵向钢筋21及梁端加强钢22延伸
至所述预制梁2外。所述梁端加强钢22优选为Q235级钢材，所述梁体纵向钢筋21优选为
HRB400级钢筋，所述梁体箍筋23优选为HPB300级钢筋。
参见图1~图4，所述纵向加强钢12与梁端加强钢22之间通过螺栓连接。具体地，所
述纵向加强钢12与梁端加强钢22相连的一侧设有与所述纵向加强钢12焊接为一体的柱端
加强钢13，所述柱端加强钢13与梁端加强钢22之间通过节点板3固定从而实现所述预制柱1
与预制梁2的固定，所述柱端加强钢13优选为Q235级钢材。
进一步，所述柱端加强钢13与梁端加强钢22上均设有供螺栓4贯穿的螺栓孔，所述
节点板3上设有与螺栓孔相对应的通孔，所述螺栓4穿过螺栓孔和通孔将所述预制柱1与预
制梁2相固定。优选地，所述柱端加强钢13与梁端加强钢22上分别设有两个位于同一竖直方
向上的螺栓孔，所述节点板3上设有四个与螺栓孔相对应的通孔，所述螺栓4为10.8级高强
螺栓。
需要说明的是，目前国内外预制装配式混凝土框架结构多为预制柱上、下层柱纵
向钢筋在节点处断开并采用灌浆套筒连接，预制梁和预制柱通过后浇的节点混凝土连接，
节点处整体性很差，使得节点的抗震性能差成为了预制装配式混凝土框架结构的一个短
板，同时，施工工序繁琐复杂，严重影响预制装配式混凝土框架结构的推广。与现有技术相
比，本发明预制装配式混凝土框架结构中，预制柱1内预埋有柱体纵向钢筋11及纵向加强钢
12，可有效确保上层柱体1a及下层柱体1b在节点区域的连续性及整体性，方便可靠。同时，
预制柱1内预埋有纵向加强钢12及柱端加强钢13，预制梁2内预埋有梁端加强钢22，预制柱1
与预制梁2的节点区域采用螺栓4可靠连接，使纵向加强钢12、柱端加强钢13及梁端加强钢
22连成一体并形成型钢加强的节点核心区，大大加强了节点核心区的极限承载力，使预制
装配式混凝土框架结构的节点具有等同现浇混凝土框架节点的抗震性能和耗能能力，体现
了“强节点，弱构件”的抗震概念设计，有利于提高整个建筑物的抗震性能，使得安装施工更
为便捷，符合国家推广绿色节能建筑物的方针政策，可以在变电站建筑甚至其他工业、民用
建筑物中推广应用。
如图9及图10所示，所述预制柱1内预埋有柱体箍筋14，所述柱体箍筋14在所述节
点区域内被所述节点板3截断并与所述节点板3相互焊接为闭合结构。所述柱体箍筋14优选
为HPB300级钢筋。
需要说明的是，通过柱体箍筋14箍紧混凝土可有效防止混凝土往外蹦。在节点区
域，需通过节点板3将柱端加强钢13及梁端加强钢22连成一体以实现预制梁2与预制柱1的
连接，但这样会影响节点区域中柱体箍筋14的布局，因此，需将受影响的柱体箍筋14截断，
并将截断的柱体箍筋14与节点板3相互焊接为闭合结构以形成新型的箍筋结构，从而实现
在柱端加强钢13及梁端加强钢22稳定连接的同时，保证节点区域混凝土被牢牢箍住，提高
了预制柱的抗剪强度。
如图10及图11所示，所述纵向加强钢12、柱端加强钢13及梁端加强钢22均为工字
钢。
进一步，对所述梁端加强钢22的下翼缘22b作削弱处理，使所述梁端加强钢22中下
翼缘22b的长度短于上翼缘22a的长度。需要说明的是，对梁端加强钢22进行翼缘削弱处理，
令下翼缘22b的长度短于上翼缘22a的长度，可使梁端加强钢22在提高梁端抗剪承载力的同
时，不要过大提高梁端的受弯承载力，实现“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概念设计，提高
建筑物的整体延性和抗倒塌性能。
因此，本发明预制装配式混凝土框架结构创造性地在节点区域增设型钢加强节
点，使预制装配式混凝土框架结构的节点具有等同现浇混凝土框架节点的抗震性能和耗能
能力，实现了“强节点，弱构件”、“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概念设计，使得预制装配式
混凝土框架节点的抗震性能有了很大提高。
图12是本发明预制装配式混凝土框架结构的制备方法的流程图，包括：
S1，绑扎柱体框架。
绑扎柱体纵向钢筋、柱体箍筋及纵向加强钢，在纵向加强钢上焊接柱端加强钢，形
成柱体框架，所述柱端加强钢上设有供螺栓贯穿的螺栓孔。其中，所述纵向加强钢及柱端加
强钢优选为Q235级钢材，所述柱体纵向钢筋优选为HRB400级钢筋，所述柱体箍筋优选为
HPB300级钢筋。
S2，绑扎梁体框架。
绑扎梁体纵向钢筋、梁体箍筋及梁端加强钢，形成梁体框架，所述梁端加强钢上均
设有供螺栓贯穿的螺栓孔。其中，所述梁端加强钢优选为Q235级钢材，所述梁体纵向钢筋优
选为HRB400级钢筋，所述梁体箍筋优选为HPB300级钢筋。
需要说明的是，所述步骤S1与步骤S2之间没有必然的先后顺序，在进行步骤S1的
同时，也可以进行步骤S2。
S3，浇注预制柱。
采用混凝土对柱体框架进行第一次浇注形成预制柱，其中，所述预制柱与预制梁
的待相连部位不需浇注混凝土以形成节点区域，所述预制柱被所述节点区域分割为上层柱
体及下层柱体，所述上层柱体及下层柱体在所述节点区域通过纵向加强钢相连, 所述柱体
纵向钢筋在所述节点区域处连续。
S4，浇注预制梁。
采用混凝土对梁体框架进行第一次浇注形成预制梁，其中，所述预制梁的上部不
需注混凝土以使梁体箍筋上部裸露，所述梁端加强钢绑扎于预制梁与预制柱相连的一端并
延伸至所述预制梁外。
需要说明的是，在第一次浇注时，所述预制梁的上部不需注混凝土并使梁体箍筋
上部裸露，在后期制作平台时，再将裸露部分与平台一起进行浇注，保证平台与预制梁的有
效融合，更为稳固。
其中，所述步骤S3与步骤S4之间没有必然的先后顺序，在进行步骤S3的同时，也可
以进行步骤S5。
S5，蒸汽养护。
分别对预制柱及预制梁进行蒸汽养护。
S6，节点拼装。
采用起吊机将预制柱起吊并安装在指定位置，采用起吊机将预制梁起吊至指定位
置并使柱端加强钢与梁端加强钢相互拼合，通过连接件将柱端加强钢与梁端加强钢相固
定，其中，所述连接件上设有与螺栓孔相对应的通孔，固定时，所述螺栓穿过螺栓孔和通孔。
具体地，所述柱端加强钢与梁端加强钢上分别设有两个位于同一竖直方向上的螺栓孔，所
述连接件上设有四个与螺栓孔相对应的通孔。
另外，所述柱体箍筋在所述节点区域内被所述节点板截断并与所述节点板相互焊
接为闭合结构。需说明的是，在预制柱内预埋柱体箍筋，通过柱体箍筋箍紧混凝土可有效防
止混凝土往外蹦。在节点区域，需通过节点板将柱端加强钢及梁端加强钢连成一体以实现
预制梁与预制柱的连接，但这样会影响节点区域中柱体箍筋的布局，因此，需将受影响的柱
体箍筋截断，并将截断的柱体箍筋与节点板相互焊接为闭合结构以形成新型的箍筋结构，
从而实现在柱端加强钢及梁端加强钢稳定连接的同时，保证节点区域混凝土被牢牢箍住，
提高了预制柱的抗剪强度。
所述纵向加强钢、柱端加强钢及梁端加强钢均为工字钢。进一步，对所述梁端加强
钢的下翼缘作削弱处理，使所述梁端加强钢中下翼缘的长度短于上翼缘的长度。需要说明
的是，对梁端加强钢进行翼缘削弱处理，令下翼缘的长度短于上翼缘的长度，可使梁端加强
钢在提高梁端抗剪承载力的同时，不要过大提高梁端的受弯承载力，实现“强剪弱弯”、“强
柱弱梁”的抗震概念设计，提高建筑物的整体延性和抗倒塌性能。
S7，节点浇注。
采用混凝土对节点区域进行第二次浇注，形成预制装配式混凝土框架结构。
由上可知，本发明结合工程实际，针对目前国内外普通预制装配式混凝土框架的
弊端，创造性地在节点处增设型钢加强节点，实现了“强节点，弱构件”、“强剪弱弯”、“强柱
弱梁”的抗震概念设计，使预制装配式混凝土框架结构的节点具有等同现浇混凝土框架节
点的抗震性能和耗能能力，同时又大大减少了施工工序和难度，为预制装配式混凝土框架
的推广应用提供了有力的技术支持。具体如下：
（1）预制柱的上层柱体及下层柱体在节点区域通过纵向加强钢相连，且柱体纵向钢筋
在所述节点区域处连续，确保了预制柱的上层柱体及下层柱体在节点区域的连续性及整体
性，方便可靠，遵循了“强节点，弱构件”的抗震概念设计，使预制装配式混凝土框架结构的
节点具有等同现浇混凝土框架节点的抗震性能和耗能能力，有利于提高整个建筑物的抗震
性能，使得安装施工更为便捷；
（2）预制梁内预埋有梁端加强钢，预制柱与预制梁的节点区域采用螺栓可靠连接，使纵
向加强钢、柱端加强钢及梁端加强钢连成一体并形成型钢加强的节点核心区，使预制装配
式混凝土框架结构的节点的现浇混凝土框架节点的梁端受弯、受剪承载力，并且节点核心
区的混凝土在梁端受弯、受剪承载力高于预制柱与预制梁拼装好后再浇注，实现预制梁自
承重，无需额外设置梁支撑和板支撑，大大减少施工工序和难度，也降低施工成本和减少施
工工期；
（3）在预制柱内预埋柱体箍筋，所述柱体箍筋在所述节点区域内被所述节点板截断并
与所述节点板相互焊接为闭合的新型箍筋结构，从而实现在柱端加强钢及梁端加强钢稳定
连接的同时，保证节点区域混凝土被牢牢箍住，提高了预制柱的抗剪强度；
（4）对梁端加强钢进行翼缘削弱处理，使梁端加强钢在提高梁端抗剪承载力的同时，不
要过大提高梁端的受弯承载力，实现“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的抗震概念设计，提高建筑物
的整体延性和抗倒塌性能。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为
本发明的保护范围。