(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111632355.9 (22)申请日 2021.12.2 9 (66)本国优先权数据 202111114589.4 2021.09.23 CN (71)申请人 郑州辉昂装饰设计 工程有限公司 地址 450002 河南省郑州市金 水区丰庆路 63号园田花园4号楼1单元7层22号 (72)发明人 杨小卫　王浩民　 (74)专利代理 机构 北京恒创益佳知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11556 代理人 付金豹 (51)Int.Cl. E04B 1/19(2006.01) E04G 21/00(2006.01) E04B 1/682(2006.01)G06F 30/13(2020.01) C04B 38/10(2006.01) C04B 28/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 111/04(2020.01) C04B 111/40(2006.01) (54)发明名称 一种自平衡装配式框架薄壳结构体系及其 构建方法 (57)摘要 一种自平衡装配式框架薄壳结构体系及其 构建方法， 将拱形封边梁、 拱形薄壳组成的薄壳 体系按房间平 面跨度预制完成， 现场按照建筑要 求进行拼装， 将拱形封边梁、 拱形薄壳四端放置 在牛腿， 将微膨胀混凝土浇实拱形封边梁之间的 缝隙， 然后绑扎好构造 拉结钢筋和构造分布钢筋 用细石混凝土浇筑， 再在拱形封边梁内、 拱形薄 壳上用泡沫混凝土垫层进行填实找平， 最后按 110％的最终张拉控制应力张拉预应力钢绞线6 后在结构平 面边缘框架柱两侧固定， 形成自平衡 装配式框架薄壳结构体系。 该体系通过薄壳的矢 高将竖向荷载下的弯曲应力转化为薄壳内的压 力和薄壳支座处的水平推力， 利用预应力钢绞线 或钢拉杆来平衡这种水平推力形成一种自平衡 装配式框架薄壳结构体系。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114164938 A 2022.03.11 CN 114164938 A 1.一种自平衡装配式框架薄壳结构体系的构建方法， 其特征在于， 在预制构件车间将 框架柱(1)、 牛腿(4)和洞口(5)组成的竖向承重构件按楼层分段预制， 洞口(5)预留在框架 柱(1)上， 洞口(5)位于牛腿(4)的下方， 将拱形封边梁(2)、 拱形薄壳(3)组成 的薄壳体系按 房间平面跨度预制， 现场按照建筑要求进行拼装， 拼装时先将包含框架柱(1)、 牛腿(4)和洞 口(5)的竖向承重构件按照轴网位置竖向固定并将预应力钢绞线(6)穿过洞口(5)在结构平 面边缘框架柱1两侧暂时固定， 再将拱形封边梁(2)和拱形薄壳(3)放置在牛腿(4)， 其中拱 形封边梁(2)包围在拱形薄壳(3)的四周， 对拱形薄壳(3)的边缘进行约束； 按50 ‑60％的最 终张拉控制应力张拉预应力钢绞线(6)后在结构平面边缘框架柱(1)两侧暂时固定； 将微膨 胀混凝土(8)浇实拱形封边梁(2)之间的缝隙， 拱形封边梁(2)的上表 面高于拱形薄壳(3)上 表面的高度， 然后在两个拱形封边梁(2)顶部绑扎好构造拉结钢筋(9)和构造分布钢筋 (10)， 并用细石混凝土(11)浇实， 再在拱形封边梁(2)内、 拱形薄壳(3)上用泡沫混凝土垫层 (7)进行填实找平， 最后按105 ‑110％的最终张拉控制应力张拉预应力钢绞线(6)后在结构 平面边缘框架柱(1)两侧固定， 形成一种自平衡装配式框架薄壳结构体系。 2.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述洞口(5)的总宽度应小于框架柱1 对应边长的1/4， 洞口(5)的个数 可以是奇数也可以是偶数。 3.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述拱形封边梁(2)， 宽度不小于 100mm， 面积配筋率不小于0.2％； 拱形封边梁(2)对拱形薄壳(3)的边缘进行约束， 提高拱形 薄壳(3)的边缘的抗裂能力， 通过构 造拉结钢筋(9)和构 造分布钢筋(10)用细石混凝土(11) 浇筑后增强拱 形封边梁(2)、 拱 形薄壳(3)组成的薄壳体系之间的整体性。 4.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述拱形薄壳(3)， 可以选择双抛物面 薄壳或者抛物线型拱壳， 矢跨比应不小于1/20， 厚度与中曲面最小曲率半径之比不大于1/ 20且不小于50mm， 采用双向配筋， 单向的面积 配筋率不小于0.25％， 也可应纤维增强复合材 料FRP材料代替钢筋。 5.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述预应力钢绞线(6)， 采用普通的预 应力钢绞线， 也可用粗 直径钢棒代替； 预应力钢绞线截面 面积可以按照下列公式估算： 式中， γf—薄壳内填充物的重度， kN/m3； Vf—薄壳内填充物的体积， m3； γs—薄壳的重 度， kN/m3； As—薄壳的面积， m2； ts—薄壳的厚度， m； l—薄壳的跨度， m。 q1—薄壳及薄壳上填 充物折算面积荷载， kN/m2； q1—薄壳上其他附加 面积荷载， kN/m2； Fp—薄壳下部水平推力， kN； Ap—预应力钢绞线的截面 面积， m2； fpy—预应力钢绞线的抗拉设计强度， k N/m2。 6.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述泡沫混凝土垫层(7)， 固体组成成 分为： 水泥50％～65％、 粉煤灰25％～40％、 发泡剂1％～2％、 煤渣18％～23.6％、 丙烯纤维 为0.4％～0.6％， 混合后与水的质量比为1.1:1。 7.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 所述微膨胀混凝土(8)， 固体组成成分 为： 水泥18％～25％、 砂22％～30％、 细石55％～65％、 膨胀剂7％～9％、 丙烯 纤维为0.4％ ～0.6％， 混合后与水的质量比为1:0.1。 8.根据权利要求1所述的构建方法， 其特征在于， 预制构件可以预制也可用全现浇混凝权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114164938 A 2土结构。 9.一种自平衡装配式框架薄壳结构体系， 其特征在于， 包括框架柱(1)、 拱形封边梁 (2)、 拱形薄壳(3)、 牛腿(4)、 洞口(5)、 预应力钢绞线(6)、 泡沫混凝土垫层(7)、 微膨胀混凝 土(8)、 构造拉结钢筋(9)、 构造分布钢筋(10)、 细石混凝土(11)； 框架柱(1)上预留有洞口 (5)， 洞口(5)位于牛腿(4)的下方， 将包含框架柱(1)、 牛腿(4)和洞口(5)的竖向承重构件按 照轴网位置竖向固定， 预应力钢绞线(6)穿过洞口(5)在结构平 面边缘框架柱(1)两侧固定； 拱形封边梁(2)和拱形薄壳(3)放置在牛腿(4)上， 拱形封边梁(2)包围在拱形薄壳(3)的四 周， 对拱形薄壳(3)的边缘进行约束； 微膨胀混凝土(8)浇实拱形封边梁(2)之间的缝隙， 拱 形封边梁2的上表面高于拱形薄壳(3)上表面的高度， 然后在两个拱形封边梁(2)顶部绑扎 好构造拉结钢筋(9)和构造分布钢筋(10)， 并用细石混凝土(11)浇实， 再在拱形封边梁(2) 内、 拱形薄壳(3)上用泡沫混凝土垫层(7)进行填实找平， 最后按105 ‑110％的最 终张拉控制 应力张拉预应力钢绞线(6)后在结构平面边缘框架柱(1)两侧固定， 形成自平衡装配式框架 薄壳结构体系。 10.根据权利要求1所述的自平衡装配式框架薄壳结构体系， 其特征在于， 所述拱形薄 壳(3)， 可以选择双抛物面薄壳或者抛物线型拱壳， 矢跨比应不小于1/20， 厚度与中曲面最 小曲率半径之比不大于1/20且不小于50mm， 采用双向配筋， 单向的面积配筋率不小于 0.25％， 也可用纤维增强复合材 料FRP材料代替钢筋。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114164938 A 3