本發明屬于建筑結構體系領域，特別是涉及一種裝配式鋼框混凝土盒式結構體系及其施工方法。

背景技術：

現階段我國已經步入第十三個五年計劃，環境、能源問題日益突出，已經威脅到了我們的子孫后代。住宅建設作為我國傳統產業，長期處于粗放型的生產階段，能源和原材料消耗過大，現在通過裝配式混凝土結構的建造方式以解決傳統現澆施工方式的工業化程度不高、勞動生產率及技術含量低、結構形式單一、建筑質量與功能較差、特別是住宅結構的抗震安全性及舒適性有待提高等存在的問題。但是現有的預制混凝土裝配式結構體系，多以墻、板、柱、梁等預制混凝土構件通過相應的連接技術組裝構成結構的主體，但這些體系預制率、裝配率相對較低，現場存在的濕作業量較大、連接技術驗收的透明度不高，沒有實現制造業裝配技術的可安裝并可拆卸的循環過程。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系及其施工方法，要解決現有裝配式混凝土結構體系現場濕作業相對較多，以及連接只可以安裝并無法在對結構無損的情況下拆卸的技術問題，還解決了現有裝配式混凝土結構存在建筑物功能分區功能單一、保溫層需要另行施工節能效率低、相鄰的盒子之間形成雙墻浪費材料以及結構拼縫處無法保證密封性的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系，包括基礎和與基礎連接的地上結構，所述地上結構包括至少上、下兩層通過鋼框豎向拼接的結構，每層結構包括至少一個盒式結構單元，所述盒式結構單元包括由一體澆筑的一面頂板樓面構件以及四面墻面構件組成的鐘罩型五面盒式結構單元，所述盒式結構單元還包括由一體澆筑的一面頂板樓面構件以及兩面或三面墻面構件組成的鐘罩缺墻面盒式結構單元，所述鐘罩缺墻面盒式結構單元的頂板樓面構件為單向板，

所述鋼框是預設在上、下兩層墻面構件的拼接位置、沿上層墻面構件底部內側通長嵌入的槽型水平鋼框，同一個盒式結構單元的槽型水平鋼框連接為一體，所述槽型水平鋼框的開口朝向室內，包括水平的上翼緣板、豎向的側板和水平的下翼緣板，所述上翼緣板和下翼緣板的端面均與上層墻面構件的內側面平齊，所述下翼緣板的下側表面與上層墻面構件的下側表面平齊，

所述上層墻面構件的底部內側開槽處甩出有至少一排底部豎向甩筋，所述上翼緣板上開有與底部豎向甩筋一一對應的上翼緣板穿筋孔，底部豎向甩筋穿過上翼緣板穿筋孔并且通過上翼緣板套筒緊固，

所述下層墻面構件的頂部內側對應開槽處甩出有至少一排頂部豎向甩筋，所述下翼緣板上開有與頂部豎向甩筋一一對應的下翼緣板穿筋孔，頂部豎向甩筋穿過下翼緣板穿筋孔并且通過下翼緣板套筒緊固。

所述底部豎向甩筋和頂部豎向甩筋的甩出端設有外螺紋，相應的上翼緣板套筒和下翼緣板套筒內開有與外螺紋相適應的內螺紋，甩筋與翼緣板套筒通過螺紋連接。

每層結構包括至少兩個水平拼接的盒式結構單元，盒式結構單元拼接側相鄰的同類構件上、沿構件拼接處分別通長設有配合使用的榫頭和卯槽，同類構件通過榫卯連接拼接為一體，

相鄰兩個盒式結構單元的拼接側總共包括不多于一面的墻面構件。

所述墻面構件包括內墻面和外墻面，所述內墻面為鋼筋混凝土板，所述外墻面為包括外葉板、保溫層和內葉受力板的三明治夾心板，所述內葉受力板為鋼筋混凝土板，同一個盒式結構單元內、相鄰兩面外墻面相交，外墻面相交轉角處的保溫層連續設置；同一個盒式結構單元內、相鄰的外墻面和內墻面相交，內、外墻面相交轉角處的保溫層連續設置至外墻面的墻端。

所述上層墻面構件和下層墻面構件均為外墻面，所述槽型水平鋼框嵌入內葉受力板內。或者所述上層墻面構件和下層墻面構件均為內墻面，所述槽型水平鋼框直接嵌入內墻面內。

所述同類構件為同層相鄰的頂板樓面構件，相鄰的頂板樓面構件拼接側的左、右端面上分別設有配合使用的樓面榫頭和樓面卯槽。

所述同類構件為同層相鄰的墻面構件，相鄰的墻面構件拼接側的左、右端面上分別設有配合使用的墻面左右拼接榫頭和墻面左右拼接卯槽。

所述同類構件為同層相鄰的外墻面，所述墻面左右拼接榫頭和墻面左右拼接卯槽分別設置在相鄰的內葉受力板上。

一種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據建筑設計對不同層結構中豎向待連接的盒式結構單元的個數和類型進行設計，然后對盒式結構單元進行結構受力設計并在工廠進行各個構件的預制加工，包括：

a、一體澆筑預制頂板樓面構件和墻面構件形成各個盒式結構單元，同時上層墻面構件的底部內側預留出嵌槽，上層墻面構件的底部內側開槽處甩出有至少一排底部豎向甩筋，下層墻面構件的頂部內側甩出有至少一排頂部豎向甩筋；

b、在嵌槽內并通長嵌入鋼框，底部豎向甩筋穿過鋼框的上翼緣板穿筋孔并且通過上翼緣板套筒緊固；

步驟二，將在工廠預制好的盒式結構單元根據施工方案中的運輸方案運至現場，同時在施工現場進行基礎工程作業，基礎的頂部甩出有基礎頂部豎向甩筋；

步驟三，按照吊裝方案，吊裝第一層盒式結構單元至預定位置，第一層盒式結構單元與基礎的連接形式與地上結構通過鋼框拼接的連接形式相同，此時基礎頂部豎向甩筋穿過第一層盒式結構單元的鋼框上的下翼緣板穿筋孔，工人站在地面上緊固下翼緣板套筒；

步驟四，根據吊裝方案，吊裝第二層盒式結構單元至第一層盒式結構單元的上方預定位置，第二層盒式結構單元的鋼框對齊第一層盒式結構單元的相應位置，使第一層盒式結構單元頂部豎向甩筋穿過第二層鋼框下翼緣板穿筋孔，工人站在第一層盒式結構單元的樓面構件上緊固下翼緣板套筒；

步驟五，重復步驟四直至豎向施工完畢所有盒式結構單元的豎向連接。

一種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系的施工方法，施工步驟如下

步驟一，根據建筑設計對同層結構中水平待連接的盒式結構單元的個數和類型進行設計，然后對盒式結構單元進行結構受力設計并在工廠進行各個構件的預制加工，包括一體澆筑預制頂板樓面構件和墻面構件形成各個盒式結構單元，同時待拼接的相鄰的頂板樓面構件拼接側的左、右端面上分別預制樓面榫頭和樓面卯槽；待拼接的相鄰的墻面構件拼接側的左、右端面上分別預制墻面左右拼接榫頭和墻面左右拼接卯槽；

步驟二，將在工廠預制好的盒式結構單元根據施工方案中的運輸方案運至現場，按照吊裝方案，在每層結構的水平方向逐一吊裝盒式結構單元，分別對齊各個待拼接的同類構件的榫頭和卯槽，進行構件間的榫卯連接。

與現有技術相比本發明具有以下特點和有益效果：

本發明通過在工廠預制混凝土盒子結構單元，提高了建筑結構的裝配化水平，上下相鄰的盒子結構單元，通過外螺紋、內螺紋與鋼框的組合使用實現可拆卸連接，加快了結構的施工速度，減少現場的濕作業。

本發明盒式結構單元之間的鋼框連接方式，操作簡單方便，連接后形成整體的鋼框架，提高了結構的整體性，又由于鋼材材料本身具有很好的延性，可以有效的提高結構的抗震性能。

本發明通過在鐘罩型五面盒式結構單元的基礎上設計鐘罩缺墻面盒式結構單元，兩種盒式結構的組合使用，通過建筑與結構設計相結合的合理設計，改善原有盒子房屋無功能分區、空間格局單調的缺點，實現了建筑的空間分隔，提高了建筑的整體使用功能，

本發明將盒式結構的外墻面設計為結構保溫一體化結構，使得盒式建筑安裝完畢后無需再做保溫構造，合理的保溫設計完全解決了傳統建筑節點位置冷熱橋的問題，可以提高盒式建筑的保溫性能，大大提高了建筑的節能效率。

本發明的同層構件之間采用榫卯連接，解決了結構橫縫與豎縫處理的問題，并通過在卯槽內設置遇水膨脹止水帶、耐候膠、基層處理劑保證了建筑的密封性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

圖1a是實施例一中裝配式鋼框預制混凝土盒式結構體系的拆分示意圖。

圖1b是實施例一中裝配式鋼框預制混凝土盒式結構體系的整體示意圖。

圖2a是實施例二中裝配式鋼框預制混凝土盒式結構體系的拆分示意圖。

圖2b是實施例二中裝配式鋼框預制混凝土盒式結構體系的整體示意圖。

圖3是上、下層盒式結構單元外墻面豎向連接的結構示意圖。

圖4是上、下層盒式結構單元內墻面豎向連接的結構示意圖。

圖5是鋼框的結構示意圖。

圖6是鋼框的側視結構示意圖。

圖7是圖3或圖4中鋼框的使用狀態結構示意圖。

圖8是同層盒式結構單元樓板間拼接處榫卯連接示意圖。

圖9是盒式結構單元外墻面相交轉角處的保溫構造示意圖。

圖10是外墻面與外墻面水平榫卯連接以及內、外墻面相交轉角處的保溫構造示意圖。

圖11是內墻面與內墻面榫卯連接示意圖。

附圖標記：1－頂板樓面構件、2－墻面構件、2.1－上層墻面構件、2.11－底部豎向甩筋、2.2－下層墻面構件、2.21－頂部豎向甩筋、3－槽型水平鋼框、3.1－上翼緣板、3.11－上翼緣板孔、3.2－側板、3.3－下翼緣板、3.31－下翼緣板孔、4－上翼緣板套筒、5－下翼緣板套筒、6－內墻面、7－外墻面、7.1－外葉板、7.2－保溫層、7.3－內葉受力板、8－外墻面相交轉角處、9－內、外墻面相交轉角處、10－樓面榫頭、11－樓面卯槽、12－墻面左右拼接榫頭、13－墻面左右拼接卯槽、14－防水密封層。

具體實施方式

實施例一參見圖1a-1b所示，一種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系，包括基礎和與基礎連接的地上結構，地上結構包括至少上、下兩層通過鋼框豎向拼接的結構，每層結構包括一個盒式結構單元，所述盒式結構單元為由一體澆筑的一面頂板樓面構件1以及四面墻面構件2組成的鐘罩型五面盒式結構單元。

參見圖3-7所示，所述鋼框是預設在上、下兩層墻面構件的拼接位置、沿上層墻面構件2.1底部內側通長嵌入的槽型水平鋼框3，同個盒式結構單元的槽型水平鋼框3連接為一體，所述槽型水平鋼框3的開口朝向室內，包括水平的上翼緣板3.1、豎向的側板3.2和水平的下翼緣板3.3，所述上翼緣板3.1和下翼緣板3.3的端面均與上層墻面構件2.1的內側面平齊，所述下翼緣板3.3的下側表面與上層墻面構件2.1的下側表面平齊。

所述上層墻面構件2.1的底部內側開槽處甩出有至少一排底部豎向甩筋2.11，所述上翼緣板3.1上開有與底部豎向甩筋2.11一一對應的上翼緣板穿筋孔3.11，底部豎向甩筋2.11穿過上翼緣板穿筋孔3.11并且通過上翼緣板套筒4緊固。

所述下層墻面構件2.2的頂部內側甩出有至少一排頂部豎向甩筋2.21，所述下翼緣板3.2上開有與頂部豎向甩筋2.21一一對應的下翼緣板穿筋孔3.31，頂部豎向甩筋2.21穿過下翼緣板穿筋孔3.31并且通過下翼緣板套筒5緊固。

所述底部豎向甩筋2.11和頂部豎向甩筋2.21的甩出端設有外螺紋，相應的上翼緣板套筒4和下翼緣板套筒5內開有與外螺紋相適應的內螺紋，甩筋與翼緣板套筒通過螺紋連接。本實施例中，甩出長度可以為40mm。

本實施例中，所述底部豎向甩筋由預埋在墻面構件內、甩出端露出外螺紋的螺桿形成，在其它實施例中，也可以由墻面構件的墻體受力筋的甩出端套絲外螺紋形成。套筒均為六棱柱內絲套筒。

實施例二參見圖2a-2b所示，與實施例一不同的是，這種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系，包括至少上、下兩層通過鋼框豎向拼接的結構，每層結構包括兩個盒式結構單元，所述盒式結構單元包括由一體澆筑的一面頂板樓面構件1以及四面墻面構件2組成的鐘罩型五面盒式結構單元，所述盒式結構單元還包括由一體澆筑的一面頂板樓面構件1以及三面墻面構件2組成的鐘罩缺墻面盒式結構單元，所述鐘罩缺墻面盒式結構單元的頂板樓面構件為單向板，

每層結構包括至少兩個以上的水平拼接的盒式結構單元，在其它實施例中的結構體系中，所述鐘罩型五面盒式結構單元也可以是由一體澆筑的一面頂板樓面構件1以及兩面墻面構件2組成的鐘罩缺墻面盒式結構單元。該鐘罩缺墻面盒式結構單元的缺墻面可以為對稱缺墻面，也可以為相鄰缺墻面，只需保證相鄰兩個盒式結構單元的拼接側總共包括不多于一面的墻面構件2。

同層盒式結構單元拼接側相鄰的同類構件上、沿構件拼接處分別通長設有配合使用的榫頭和卯槽，同類構件通過榫卯連接拼接為一體。

參見圖8所示，所述同類構件為同層相鄰的頂板樓面構件，相鄰的頂板樓面構件拼接側的左、右端面上分別設有配合使用的樓面榫頭10和樓面卯槽11。

參見圖10-11所示，所述同類構件為同層相鄰的墻面構件，相鄰的墻面構件拼接側的左、右端面上分別設有配合使用的墻面左右拼接榫頭12和墻面左右拼接卯槽13。

參見圖9-10所示，所述墻面構件包括內墻面6和外墻面7，所述內墻面6為鋼筋混凝土板，所述外墻面為包括外葉板7.1、保溫層7.2和內葉受力板7.3的三明治夾心板，所述內葉受力板7.3為鋼筋混凝土板。參見9所示，同一個盒式結構單元內、相鄰兩面外墻面相交，外墻面相交轉角處8的保溫層連續設置；參見10所示，同一個盒式結構單元內、相鄰的外墻面和內墻面相交，內、外墻面相交轉角處9的保溫層連續設置至外墻面的墻端，相鄰的盒式結構單元拼接后，內、外墻面相交轉角處，保溫層將內墻板構件包在盒式結構內側。

參見圖3所示，當所述上層墻面構件和下層墻面構件均為外墻面時，所述槽型水平鋼框嵌入內葉受力板7.3內。參見圖4所示，當所述上層墻面構件和下層墻面構件均為內墻面時，所述槽型水平鋼框之間嵌入內墻面內。

參見圖10所示，當所述同類構件為同層相鄰的外墻面7時，所述墻面左右拼接榫頭12和墻面左右拼接卯槽13分別設置在相鄰的內葉受力板7.3上。參見圖11所示，當所述同類構件為同層相鄰的內墻面6時，所述墻面左右拼接榫頭12和墻面左右拼接卯槽13分別直接設置在相鄰的內墻面6上。

參加圖10-11所示，構件拼接處設有防水密封層14，所述防水密封層14包括逐層設置的一道基層處理劑、兩道遇水膨脹止水帶和兩道耐候膠。

這種裝配式鋼框混凝土盒式單元結構體系的施工方法，施工步驟如下：

步驟一，根據建筑設計對不同層結構中豎向待連接的盒式結構單元的個數和類型進行設計，然后對盒式結構單元進行結構受力設計并在工廠進行各個構件的預制加工，包括：

a、一體澆筑預制頂板樓面構件1和墻面構件2形成各個盒式結構單元，同時上層墻面構件2.1的底部內側預留出嵌槽，上層墻面構件2.1的底部內側開槽處甩出有至少一排底部豎向甩筋2.11，下層墻面構件2.2的頂部內側甩出有至少一排頂部豎向甩筋2.21；

b、在嵌槽內并通長嵌入鋼框，底部豎向甩筋2.11穿過鋼框的上翼緣板穿筋孔3.11并且通過上翼緣板套筒4緊固；

步驟二，將在工廠預制好的盒式結構單元根據施工方案中的運輸方案運至現場，同時在施工現場進行基礎工程作業，基礎的頂部甩出有基礎頂部豎向甩筋；

步驟三，按照吊裝方案，吊裝第一層盒式結構單元至預定位置，第一層盒式結構單元與基礎的連接形式與地上結構通過鋼框拼接的連接形式相同，此時基礎頂部豎向甩筋穿過第一層盒式結構單元的鋼框上的下翼緣板穿筋孔，工人站在地面上緊固下翼緣板套筒；

步驟四，根據吊裝方案，吊裝第二層盒式結構單元至第一層盒式結構單元的上方預定位置，第二層盒式結構單元的鋼框對齊第一層盒式結構單元的相應位置，使第一層盒式結構單元頂部豎向甩筋穿過第二層鋼框下翼緣板穿筋孔，工人站在第一層盒式結構單元的樓面構件上緊固下翼緣板套筒；

步驟五，重復步驟四直至豎向施工完畢所有盒式結構單元的豎向連接。

若每層結構至少包括兩個盒式結構單元，則水平連接的施工步驟如下：

步驟一，根據建筑設計對同層結構中水平待連接的盒式結構單元的個數和類型進行設計，然后對盒式結構單元進行結構受力設計并在工廠進行各個構件的預制加工，包括一體澆筑預制頂板樓面構件1和墻面構件2形成各個盒式結構單元，同時待拼接的相鄰的頂板樓面構件拼接側的左、右端面上分別預制樓面榫頭10和樓面卯槽11；待拼接的相鄰的墻面構件拼接側的左、右端面上分別預制墻面左右拼接榫頭12和墻面左右拼接卯槽13；

步驟二，將在工廠預制好的盒式結構單元根據施工方案中的運輸方案運至現場，按照吊裝方案，在每層結構的水平方向逐一吊裝盒式結構單元，分別對齊各個待拼接的同類構件的榫頭和卯槽，進行構件間的榫卯連接。