本发明属于结构领域，特别涉及一种预约束块材柱梁连接体系和施工方法。
背景技术：
1、在建设工程中，框架柱、桥墩柱等经常使用结构柱。结构柱是建筑结构和桥梁的重要组成部分，不但承受竖向荷载，而且承受地震和风作用下梁板传来的水平力。结构柱经常采用钢筋混凝土柱，为混凝土与钢筋组成。这需要用到大量的石、砂、水泥材料。据统计，我国建设用石占混凝土质量近1/2，其使用遍及建筑、交通和铁路等众多行业。据测算，现全国每年仅建设用石量约为40多亿吨，是消耗自然资源最大的材料。目前合乎钢筋混凝土结构所要求的天然砂石已经难以满足工程需要，在实际工程中大量使用机制砂和机制石，通常采用振动给料机、颚式破碎机、制砂机、振动筛和胶带传输机等设备对天然石进行加工，把天然石块粉碎成小粒径石子或砂。在这个过程需要消耗较高的电力、运输、人工，而且产生许多粉尘。这对我们资源和环境带来较大的压力。如何在结构柱中减少水泥、小粒径砂、石的应用，对我国工程建设和节能环保有着重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种预约束块材柱梁连接体系和施工方法，解决了结构连接体系中使用过多水泥、小粒径砂、石的问题，并解决了块材与钢筋与聚合物协同受力的问题。本发明通过结构柱内置预约束块材，有效减少水泥、小粒径砂、石用量，减少水化热、减少粉尘；通过约束笼提升块材和聚合物的连接和受力，实现连接体系的力学性能。本技术具有性能可靠、构造简单、施工快捷、绿色环保等优势。
2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
3、一种预约束块材柱梁连接体系，包括预约束块材柱和梁；预预约束块材柱包括预约束块材、聚合物和柱钢筋；预约束块材包括块材和柱块材约束笼；块材内置在柱块材约束笼中；柱钢筋包括柱纵向钢筋和柱横向钢筋；梁有梁钢筋和梁混凝土；梁钢筋包括有梁纵向钢筋和梁横向钢筋，梁横向钢筋沿着梁纵向钢筋间隔布置；预约束块材柱与梁固定连接，形成柱梁节点区；柱梁节点区无块材；梁纵向钢筋伸入预约束块材柱中，位于柱横向钢筋和柱纵向钢筋的间隙，被柱的聚合物包裹。
4、优选的，柱块材约束笼包括笼架和约束笼孔洞；柱横向钢筋沿着柱纵向钢筋间隔布置，形成柱钢筋笼；预约束块材被柱钢筋笼包围；聚合物填充预约束块材内的间隙；聚合物包裹柱钢筋笼，并填充预约束块材和柱钢筋笼之间的间隙；约束笼孔洞处有聚合物，使柱块材约束笼内的聚合物和柱块材约束笼外的聚合物连接为一体；块材为石块、钢筋混凝土块、混凝土块或水泥砂浆块；聚合物为水泥浆、水泥砂浆或混凝土。
5、优选的，柱块材约束笼在底端封闭或两端封闭；约束笼孔洞的尺寸小于该处块材的尺寸；笼架包括侧壁架和端部封闭件；端部封闭件为侧壁架延伸形成或为专用的端部封闭件；专用的端部封闭件与侧壁架连接为一体。
6、优选的，柱块材约束笼为约束筋笼或网格笼；约束筋笼的笼架由约束筋组成；约束筋为钢筋或钢丝或frp筋；网格笼的笼架由金属网或带孔洞的钢板组成；约束筋笼的约束筋包括竖向筋、横向筋和/或斜向筋；约束筋笼的端部封闭件由竖向筋或斜向筋在端部固定连接或弯折形成或为独立的端部封闭件；独立的端部封闭件与竖向筋或斜向筋固定连接。
7、优选的，笼架有多个子空间；子空间相互独立，内放置有块材。
8、优选的，预约束块材柱有一个或多个空箍区；空箍区内无柱横向钢筋；预约束块材位于柱空箍区，被聚合物填充。
9、优选的，预约束块材柱两侧有梁；梁上部的梁纵向钢筋插入柱钢筋的间隙，并穿过柱梁节点区；梁下部的梁纵向钢筋插入柱钢筋的间隙，穿过柱梁节点区或在柱梁节点区内截断。
10、优选的，梁内有梁钢骨；梁钢骨被梁纵向钢筋和梁横向钢筋包裹；预约束块材柱内有柱钢骨或柱钢埋件；梁钢骨与柱钢骨或柱钢埋件固定连接，固定连接方式为焊接或栓接。
11、优选的，梁内有块材或梁预约束块材；梁预约束块材置于梁钢筋笼内，被梁的聚合物包裹。
12、优选的，预约束块材柱梁连接体系，包括有上下连接的预约束块材柱和梁，下部预约束块材柱的柱纵向钢筋穿过柱梁节点区域，与上部预约束块材柱的柱纵向钢筋固定连接，固定连接方式为套筒连接或焊接；柱横向钢筋在柱梁节点区域的间距加密和/或直径加大。
13、一种预约束块材柱梁连接体系的施工方法，施工步骤如下：
14、步骤一、准备柱钢筋、梁钢筋、约束筋、块材的原材料、聚合物的原材料；按照设计要求，把聚合物的原材料搅拌为一体，形成聚合物；加工柱钢筋和梁钢筋至预定长度和形状；
15、步骤二、加工约束筋至预定长度和形状，加工为柱块材约束笼；把块材原料分割为预定大小的块材；去除块材表面浮尘，并按粒径对块材进行分类；把块材放入柱块材约束笼，形成预约束块材；
16、步骤三、绑扎柱钢筋笼；
17、步骤四、把预约束块材放置在柱钢筋笼中；
18、步骤五、支设柱模板；
19、步骤六、浇筑聚合物进入模板，使预约束块材、柱钢筋和聚合物混合为整体；养护聚合物到预定强度；
20、步骤七，支设梁模板；
21、步骤八、绑扎梁钢筋为梁钢筋笼；梁纵向钢筋插入预约束块材柱中；
22、步骤九、按照设计要求，浇筑梁混凝土进入梁模板，养护梁混凝土到预定强度，使梁混凝土和梁钢筋形成整体。
23、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
24、1、通过约束笼的设置以及降低块材的接触面积，使得聚合物有效填充块材之间空隙，有效减少质量缺陷，提升施工质量，实现结构安全。
25、2、通过柱内放置块材，减少水泥的用量，减少砂、石用量，施工过程中减低大体积柱的水化热，节能减排。
26、3、通过柱内约束笼对其中的块材和聚合物进行约束，形成有约束块材聚合物，提高块材与聚合物结合的强度和延性，实现预约束块材柱的力学性能。
27、4、预约束块材可全部或部分进行预加工，施工效率高。
1.一种预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述预约束块材柱梁连接体系包括预约束块材柱(a)和梁(b)；所述预约束块材柱(a)包括预约束块材(9)、聚合物(3)和柱钢筋(5)；所述预约束块材(9)包括块材(1)和柱块材约束笼(2)；所述块材(1)内置在柱块材约束笼(2)中；所述柱钢筋(5)包括柱纵向钢筋(5.1)和柱横向钢筋(5.2)；所述梁(b)有梁钢筋(10)和梁混凝土；所述梁钢筋(10)包括有梁纵向钢筋(10.1)和梁横向钢筋(10.2)，梁横向钢筋(10.2)沿着梁纵向钢筋(10.1)间隔布置；所述的预约束块材柱(a)与梁(b)固定连接，形成柱梁节点区；所述柱梁节点区无块材(1)；所述梁纵向钢筋(10.1)伸入预约束块材柱(a)中，位于柱横向钢筋(5.2)和柱纵向钢筋(5.1)的间隙，被柱的聚合物(3)包裹。
2.根据权利要求1所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述柱块材约束笼(2)包括笼架(2.1)和约束笼孔洞(2.2)；所述柱横向钢筋(5.2)沿着柱纵向钢筋(5.1)间隔布置，形成柱钢筋笼(6)；所述预约束块材(9)被柱钢筋笼(6)包围；所述聚合物(3)填充预约束块材(9)内的间隙；所述聚合物(3)包裹柱钢筋笼(6)，并填充预约束块材(9)和柱钢筋笼(6)之间的间隙；所述约束笼孔洞(2.2)处有聚合物(3)，使柱块材约束笼(2)内的聚合物(3)和柱块材约束笼(2)外的聚合物(3)连接为一体；所述块材(1)为石块、钢筋混凝土块、混凝土块或水泥砂浆块；所述聚合物(3)为水泥浆、水泥砂浆或混凝土。
3.根据权利要求2所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述柱块材约束笼(2)在底端封闭或两端封闭；所述约束笼孔洞(2.2)的尺寸小于该处块材(1)的尺寸；所述笼架(2.1)包括侧壁架(2.1.1)和端部封闭件(2.1.2)；所述端部封闭件(2.1.2)为侧壁架(2.1.1)延伸形成或为专用的端部封闭件(2.1.2)；所述专用的端部封闭件(2.1.2)与所述侧壁架(2.1.1)连接为一体。
4.根据权利要求2所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述柱块材约束笼(2)为约束筋笼或网格笼；所述约束筋笼的笼架(2.1)由约束筋(4)组成；所述约束筋(4)为钢筋或钢丝或frp筋；所述网格笼的笼架(2.1)由金属网或带孔洞的钢板组成；所述约束筋笼的约束筋(4)包括竖向筋(4.1)、横向筋(4.2)和/或斜向筋(4.3)；所述约束筋笼的端部封闭件(2.1.2)由竖向筋(4.1)或斜向筋(4.3)在端部固定连接或弯折形成或为独立的端部封闭件(2.1.2)；所述独立的端部封闭件(2.1.2)与竖向筋(4.1)或斜向筋(4.3)固定连接。
5.根据权利要求2所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述笼架(2.1)有多个子空间；所述子空间相互独立，内放置有块材(1)。
6.根据权利要求1所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述预约束块材柱(a)有一个或多个空箍区；所述空箍区内无柱横向钢筋(5.2)；所述预约束块材(9)位于柱空箍区，被聚合物(3)填充。
7.根据权利要求1所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述预约束块材柱(a)两侧有梁(b)；所述梁(b)上部的梁纵向钢筋(10.1)插入柱钢筋(5)的间隙，并穿过柱梁节点区；所述梁(b)下部的梁纵向钢筋(10.1)插入柱钢筋(5)的间隙，穿过柱梁节点区或在柱梁节点区内截断。
8.根据权利要求7所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述梁(b)内有梁钢骨(12)；所述梁钢骨(12)被梁纵向钢筋(10.1)和梁横向钢筋(10.2)包裹；所述预约束块材柱(a)内有柱钢骨(11)或柱钢埋件；所述梁钢骨(12)与柱钢骨(11)或柱钢埋件固定连接，固定连接方式为焊接或栓接。
9.根据权利要求7所述的预约束块材柱梁连接体系，其特征在于：所述梁(b)内有块材(1)或梁预约束块材(13)；所述梁预约束块材(13)置于梁钢筋笼内，被梁的聚合物(3)包裹。
10.根据权利要求1所述的预约束块材柱梁连接体系，包括有上下连接的预约束块材柱(a)和梁(b)，其特征在于：所述下部预约束块材柱(a)的柱纵向钢筋(5.1)穿过柱梁节点区域，与上部预约束块材柱(a)的柱纵向钢筋(5.1)固定连接，固定连接方式为套筒连接或焊接；所述柱横向钢筋(5.2)在柱梁节点区域的间距加密和/或直径加大。
11.一种预约束块材柱梁连接体系的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
