CN102174855A - 加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法。在钢筋混凝土板柱结构板柱节点位置加设四根两两相互垂直弧顶朝上的无粘结弧形预应力钢绞线，具体施工方法为：绑扎柱子钢筋-支柱子及板底模板-绑扎板底部、顶部双向钢筋-固定无粘结预应力钢绞线-浇筑柱子和楼板混凝土-养护-拆模-张拉无粘结预应力钢绞线-就位固定。在钢筋混凝土板柱体系板柱节点易形成冲切锥体部位，垂直加设无粘结预应力，改变该部位的受力状况，提高节点在竖向荷载及水平荷载作用下的受力性能。试验分析表明，通过加设预应力，节点承担水平荷载的能力提高25％。
Description
加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法
技术领域：
[0001] 本发明涉及一种在水平荷载作用下房屋建筑工程中钢筋混凝土板柱结构，尤其是加设弧形预应力钢绞线提高钢筋混凝土板柱节点承载能力的方法。
背景技术：
[0002] 1907年talbot做了 200多个基础实验其中二十多个发生冲切破坏，lord对钢筋混凝土无梁板进行了研究，且第一次测量了钢筋的应变。Nichal首次对无梁板进行了分析。 Westergaard于1936年发表了关于双向板弹性设计的论文。1948年，richart根据140多个基础实验的资料，详细阐述了板柱结构各种破坏的形态特征。20世纪60年代ILLinois 和波兰水泥协会实验室合作进行了钢筋混凝土无梁楼盖的实验研究和理论分析.Islam 和Park于1976年进行了 8个板柱节点的竖向反力和不平衡弯矩的研究，分析了不配抗剪钢筋、配置弯起钢筋、型钢剪力架及封闭箍筋对试件强度和延性的影响。Morrison等于 1983年进行了 9个板柱中节点在竖向剪力和水平荷载共同作用下的试验，试验结果说明， 增加板的配筋对节点承受水平荷载的能力没有显著的提高；由于竖向荷载的作用，节点承受水平荷载的能力有所下降。1996年，Blgabry和(ihali对美国ACI318-89规范及加拿大 CAN3-23. 3-M84规范中剪力和不平衡弯矩共同作用下板柱节点的计算公式进行了分析，认为上述规范中的有关公式是在中柱节点试验研究的基础上提出的；推广用于边柱节点和角柱节点是不正确的。
[0003] 我国对板柱结构体系研究起步较晚，最先从上个世纪60年代开始引进国外的升板技术并建造试验性建筑。至八十年代《混凝土结构设计规范》(GBJ I 0-89)，《钢筋混凝土升板结构技术规范》（BGJ 130-90)和《无粘结预应力混凝土结构技术规程》（JGJIT 92-93) 的制定，才为板柱结构的设计提供一定的依据。八十年代中期，楼板及基础冲切强度专题组较系统的进行了这一课题的试验研究，分析了影响板和基础冲切强度的因素，提出了这类构件冲切强度的计算方法；湖南大学李定国、舒兆发等进行了局部荷载作用下无抗冲切钢筋的钢筋混凝土简支板的试验及分析，认为混凝土抗拉强度和抗弯钢筋是影响冲切强度的主要因素，通过配置和不配置抗冲切钢筋的混凝土板柱节点的对比试验，表明配置抗冲切钢筋的板既能提高冲切强度，又能改善板柱连接的延性，通过对国内外80个冲切破坏试件的统计分析提出了冲切破坏强度计算公式；蒋大骅等采用塑性理论推导了钢筋混凝土的冲剪强度计算公式，分析了影响冲剪承载力的各种因素，认为计算公式中采用混凝土的抗压强度较合理；陈才堡分析了传递不平衡弯矩板柱节点的破坏形态，根据有关试验资料得出弯矩相关曲线，通过分析影响板中极限水平剪应力的主要因素，建立了新的强度计算表达式；福州大学通过钢筋混凝土板柱中节点的冲切试验，并分析国内外209个钢筋混凝土方形板和基础板的实验资料，认为冲切破坏是剪力与弯矩联合作用的一种破坏形态，提出了一种考虑弯曲作用影响的冲切破坏模式，采用极限平衡理论推导了冲切强度计算公式；刘广义等在试验研究的基础上，分析了钢筋混凝土板冲切破坏机理，建立了半经验半理论冲切承载力计算公式。[0004] 九十年代后，板柱结构体系开始比较大量的应用于厂房、图书馆、商业旅游建筑和办公室，同时，我国学者也开始对板柱结构体系进行了更多的试验理论研究，中国建筑科学研究所进行了 1/3比例的带剪力墙预应力板柱结构空间模型的抗震试验，实测了国内已建成预应力板柱结构房屋的原型结构动力特性，并作了结构弹塑性性能过程分析；1992年陶学康[7]等进行了 1/2比例无粘结预应力九柱四板荷载试验，研究了无粘结部分预应力混凝土平板的结构和变形性能，试验结果表明，预应力可显著提高节点的冲切强度，提出了无粘结预应力混凝土板的冲切计算公式，在冲切强度计算中，计入了无粘结预应力筋所产生预压应力的有利影响。
[0005] 1996年同济大学马云昌，吕西林进行了 6个1/2比例板柱节点在竖向荷载和水平反复荷载作用下的试验，采用塑性极限方法分析板柱节点的试验结果；对钢筋混凝土板柱节点在冲切力和不平衡弯矩共同作用下的承载能力进行了研究，推导出板柱节点抗冲切和抗弯强度的相关方程，并简化为实用计算公式。1997年，同济大学周军进行了板柱结构中柱节点在竖向剪力和不平衡弯矩共同作用下的试验，分析了板柱节点的受力机理和破坏特征，总结了影响板柱节点承载力的因素，并利用塑性铰理论与虚功原理分析推导出节点发生弯曲破坏时的计算公式。1998年，杨震进行了板柱结构边柱节点在竖向剪力和不平衡弯矩共同作用下的试验，将试验数据与各规范计算结果进行了比较，结果较为吻合。
[0006] 2001年，东南大学的许巍通过两个12层尺寸相似比为1/15梁柱——板柱组合结构（住宅）体系模型的振动台地震模拟对比试验，探讨其动力特性、地震反应和破坏情况， 得出了这种新型结构形式的抗震性能及使用合理性。
[0007] 2004年，重庆大学的段洪涛进行了三个板柱结构节点模型在低周反复水平荷载作用下的实验研究，将试验数据与按屈服线理论计算结果比较，结果吻合很好，说明了节点的抗弯和抗冲切有明显的相关性。
[0008] 钢筋混凝土板柱节点常见抗震措施：设置托板或柱帽的加固措施，虽然也能或多或少改善板的冲切性能，但结果终将不理想，且影响建筑美观，加固外露，也相对提高了楼层层高，提高了造价，故设计者多不予采用，如果在节点处对楼板内部进行加固设计，不仅能够起到加固节点的目的，而且可以避免了加固外露的缺点。配置普通箍筋或弯起钢筋这种方法可以改善板的抗冲切性能，但在加固施工中要将柱周板上砼（距柱边池范围内）全部凿去，会影响到柱内纵筋。施工不便，而且普通钢筋在薄板中锚固效果不好，弯起钢筋则要穿过柱子，使本来钢筋就很密集的柱头部位进行施工几乎成为不可能。
[0009] 湖南大学周朝阳首次做了配扁钢U型箍的试验。这种箍筋以扁钢取代圆铜，呈连续U型与常用圆钢箍一样加工简单，但用于加固工程时需将柱周板内砼（距柱边池范围内）全部凿去，施工有些困难，不过υ型箍因其宽而薄的形状对箍筋锚固有利，扁钢不可太宽，以免影响砼浇捣质量。
[0010] 试验也证明钢纤维的掺入能显著提高砼的抗拉强度。钢纤维砼不仅能提高板的承载能力，更对起控制作用的冲切破坏会有显著效果。纤维砼的范围宜布置在距柱边池〜:¾ 范围内，钢纤维体积率宜在1. 0〜2. 0%，承载力与钢纤维体积率及长径比成正比。
发明内容：
[0011] 本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法。
[0012] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0013] 加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法，是在柱子位置的楼板内加设四根两两相互垂直，弧顶朝上的弧形预应力钢绞线，包括以下顺序和步骤：
[0014] a、绑扎柱子纵筋4和柱子箍筋3 ；
[0015] b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线1和2的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于板厚；
[0016] C、在板底模板之上铺设板底横向钢筋7，在板底横钢筋7之上铺设板底纵向钢筋 8，板底横向钢筋7与板底纵向钢筋8交汇处用绑线固定，板底横向钢筋7和板底纵向钢筋 8均穿过柱子，并和柱子纵筋4固定在一起；
[0017] d、根据所设楼板的厚度，在板底横向钢筋7或板底纵向钢筋8之上铺设板顶纵向钢筋5，在板顶纵向钢筋5之上铺设板顶横向钢筋6，板顶纵向钢筋5与板顶横向钢筋6交汇处用绑线固定，板顶纵向钢筋5和板顶横向钢筋6均穿过柱子，并和柱子纵筋4固定在一起；
[0018] e、四根无粘结预应力钢绞线分别穿过板底模板预留的预应力钢绞线1、2穿越洞和板顶纵向钢筋5、板顶横向钢筋6，无粘结预应力钢绞线1和2弧形顶端分别在板顶纵向钢筋5、板顶横向钢筋6之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；
[0019] f、浇筑板柱混凝土，留混凝土标准试块，进行养护；
[0020] g、混凝土强度值达到标准值的75% _100%，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线1 和2进行张拉，采用一端张拉，控制应力加载到1. 03 σ。。η-1. 05 σ。。η,后固定。
[0021] 有益效果：在易形成冲切锥体部位，垂直加设无粘结预应力，可以改变该部位的受力状况，提高节点在竖向荷载及水平荷载作用下的受力性能。理论及试验分析表明，通过加设预应力，可以将节点承担水平荷载的能力提高25%。
附图说明：
[0022] 附图1加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法剖视图。
[0023] 附图2是附图1的俯视图。
[0024] 附图3加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法理论分析图.
[0025] 附图4加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法试验图
[0026] 1、2无粘结预应力钢绞线，3柱子箍筋，4柱子纵筋，5板顶纵钢筋，6板顶横钢筋，7 板底横钢筋，8板底纵钢筋。
具体实施方式：
[0027] 下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
[0028] 加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法，是在柱子位置的楼板内加设四根两两相互垂直，弧顶朝上的弧形预应力钢绞线，包括以下顺序和步骤：
[0029] a、绑扎柱子纵筋4和柱子箍筋3 ；
[0030] b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线1和2的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于板厚；[0031] C、在板底模板之上铺设板底横向钢筋7，在板底横钢筋7之上铺设板底纵向钢筋 8，板底横向钢筋7与板底纵向钢筋8交汇处用绑线固定，板底横向钢筋7和板底纵向钢筋 8均穿过柱子，并和柱子纵筋4固定在一起；
[0032] d、根据所设楼板的厚度，在板底横向钢筋7或板底纵向钢筋8之上铺设板顶纵向钢筋5，在板顶纵向钢筋5之上铺设板顶横向钢筋6，板顶纵向钢筋5与板顶横向钢筋6交汇处用绑线固定，板顶纵向钢筋5和板顶横向钢筋6均穿过柱子，并和柱子纵筋4固定在一起；
[0033] e、四根无粘结预应力钢绞线分别穿过板底模板预留的预应力钢绞线1、2穿越洞和板顶纵向钢筋5、板顶横向钢筋6，无粘结预应力钢绞线1、2弧形顶端分别在板顶纵向钢筋5、板顶横向钢筋6之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；
[0034] f、浇筑板柱混凝土，留混凝土标准试块，进行养护；
[0035] g、混凝土强度值达到标准值的75% _100%，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线1 和2进行张拉，采用一端张拉，控制应力加载到1. 03 σ。。η-1. 05 σ。。η,后固定。
[0036] 实施例1
[0037] a、绑扎柱子纵筋4和柱子箍筋3 ；
[0038] b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线1或2的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于梁厚；
[0039] C、在板底模板之上铺设板底横钢筋7，在板底横钢筋7之上铺设板底纵钢筋8，板底横钢筋7与板底纵钢筋8交汇处用绑线固定，板底横钢筋7和板底纵钢筋8均穿过柱子， 并和柱子箍筋3固定在一起；
[0040] d、根据所设楼板的厚度，在板底横钢筋7或板底纵钢筋8之上铺设板顶纵钢筋5， 在板顶纵钢筋5之上铺设板顶横钢筋6，板顶纵钢筋5与板顶横钢筋6交汇处用绑线固定， 板顶纵钢筋5和板顶横钢筋6均穿过柱子，并和柱子箍筋3固定在一起；
[0041] e、四根预应力钢绞线穿过底板模板预留的无粘结预应力钢绞线1或2穿越洞和顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6，预应力钢绞线1或2弧形顶端在顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6 之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；
[0042] f、浇筑混凝土梁和板柱，留混凝土标准试块，进行养护；
[0043] g、混凝土强度值达到75%时，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线1和2进行张拉， 采用一端张拉，应力从O加载到1. 03 σ。。η后固定。
[0044] 实施例2
[0045] a、绑扎柱子纵筋4和柱子箍筋3 ；
[0046] b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线1或2的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于梁厚；
[0047] C、在板底模板之上铺设板底横钢筋7，在板底横钢筋7之上铺设板底纵钢筋8，板底横钢筋7与板底纵钢筋8交汇处用绑线固定，板底横钢筋7和板底纵钢筋8均穿过柱子， 并和柱子箍筋3固定在一起；
[0048] d、根据所设楼板的厚度，在板底横钢筋7或板底纵钢筋8之上铺设板顶纵钢筋5， 在板顶纵钢筋5之上铺设板顶横钢筋6，板顶纵钢筋5与板顶横钢筋6交汇处用绑线固定， 板顶纵钢筋5和板顶横钢筋6均穿过柱子，并和柱子箍筋3固定在一起；[0049] e、四根预应力钢绞线穿过底板模板预留的无粘结预应力钢绞线1或2穿越洞和顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6，预应力钢绞线1或2弧形顶端在顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6 之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；
[0050] f、浇筑混凝土梁和板柱，留混凝土标准试块，进行养护；
[0051] g、混凝土强度值达到95%时，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线1和2进行张拉， 采用一端张拉，应力从O加载到1. 03 σ。。η后固定。
[0052] 实施例3
[0053] a、绑扎柱子纵筋4和柱子箍筋3 ；
[0054] b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线1或2的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于梁厚；
[0055] C、在板底模板之上铺设板底横钢筋7，在板底横钢筋7之上铺设板底纵钢筋8，板底横钢筋7与板底纵钢筋8交汇处用绑线固定，板底横钢筋7和板底纵钢筋8均穿过柱子， 并和柱子箍筋3固定在一起；
[0056] d、根据所设楼板的厚度，在板底横钢筋7或板底纵钢筋8之上铺设板顶纵钢筋5， 在板顶纵钢筋5之上铺设板顶横钢筋6，板顶纵钢筋5与板顶横钢筋6交汇处用绑线固定， 板顶纵钢筋5和板顶横钢筋6均穿过柱子，并和柱子箍筋3固定在一起；
[0057] e、四根预应力钢绞线穿过底板模板预留的预应力钢绞线1或2穿越洞和顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6，无粘结预应力钢绞线1或2弧形顶端在顶板纵钢筋5或顶板横钢筋6 之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；
[0058] f、浇筑混凝土梁和板柱，留混凝土标准试块，进行养护；
[0059] g、混凝土强度值达到85%时，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线1和2进行张拉， 采用一端张拉，应力从O加载到1. 05 O _,持荷两分钟卸荷至σ _,后固定。
Claims (1)
1. 一种加设弧形预应力钢绞线提高板柱节点承载能力的方法，其特征在于，是在柱子位置的楼板内加设四根两两相互垂直，弧顶朝上的弧形预应力钢绞线，包括以下顺序和步骤：a、绑扎柱子纵筋（4)和柱子箍筋（3)；b、做柱子和楼板的支护模板，根据设计在柱子与楼板交汇处的板底模板预先留出无粘结预应力钢绞线（1)和O)的穿越洞，穿越洞的内边缘距柱子边的距离等于板厚；C、在板底模板之上铺设板底横向钢筋（7)，在板底横钢筋（7)之上铺设板底纵向钢筋 (8)，板底横向钢筋（7)与板底纵向钢筋（8)交汇处用绑线固定，板底横向钢筋（7)和板底纵向钢筋（8)均穿过柱子，并和柱子纵筋固定在一起；d、根据所设楼板的厚度，在板底横向钢筋（7)或板底纵向钢筋（8)之上铺设板顶纵向钢筋（5)，在板顶纵向钢筋（5)之上铺设板顶横向钢筋（6)，板顶纵向钢筋（5)与板顶横向钢筋（6)交汇处用绑线固定，板顶纵向钢筋（5)和板顶横向钢筋（6)均穿过柱子，并和柱子纵筋固定在一起；e、四根无粘结预应力钢绞线分别穿过板底模板预留的预应力钢绞线（1)、(2)穿越洞和板顶纵向钢筋（5)、板顶横向钢筋（6)，无粘结预应力钢绞线（1)和（2)弧形顶端分别在板顶纵向钢筋（5)、板顶横向钢筋（6)之上，穿过板柱从另一侧模板底预留穿越洞穿出；f、浇筑板柱混凝土，留混凝土标准试块，进行养护；g、混凝土强度值达到标准值的75% -100%，拆除模板，对无粘结预应力钢绞线（1)和 (2)进行张拉，采用一端张拉，控制应力加载到1. 03 σ。。η-1. 05 σ。。η,后固定。
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