CN103866858A - 一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，包括以下步骤：1）立楼层柱定位、布柱筋、立模板至梁底；2）搭设楼盖模板支撑架，立楼盖模板；3）布设板底钢筋；4）梁主筋入模；5）在梁端侧面布设去约束板；调整锚固于梁或穿越梁的楼板底筋位置，在梁端侧面布设去约束板，去约束板的细石混凝土层的底面贴在梁侧的箍筋上，去约束板的厚度方向与梁的轴向垂直，且立在板底筋上表面上；6）布设板面钢筋，将去约束板夹于板底筋与板面钢筋之间；7）整体浇筑楼盖混凝土，将去约束板封闭于梁侧面。本发明解除梁与楼板之间的约束、提升抗震效果。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土框架结构，尤其是一种混凝土框架结构建造方法。
背景技术
混凝土框架结构的抗震主要设计原则是“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”，根据这个设计原则，当混凝土框架结构遭遇地震作用时，框架结构首先在梁上产生破坏，而保证柱和节点处安全，从而保障整体结构不致倒塌。我国汶川地震的灾害表明，目前广泛采用的整浇楼盖可以有效地防止楼板脱离伤人，但造成了大量框架结构柱身破坏而引起结构的倒塌，而梁并没有首先发生破坏，甚至连裂缝都很少见到，这说明结构的设计原则未能有效实现。分析原因之一是我国现有的设计规范是从地震灾害的总结和相应的试验研究成果上提炼而成的，由于试验条件的限制，已有研究成果大部分是针对单纯的梁柱框架结构而言的，而没有全面考虑当前大量采用的是整浇形式的楼盖结构，这种整浇楼盖结构将梁与楼板整体浇筑，当遇到地震水平作用力时，楼板在水平面上的刚度极大，导致梁的抗剪、抗弯承载力大幅度提高，无法在梁端产生可控的破坏而释放地震力，反而造成了大量框架结构柱身破坏而引起结构的倒塌，造成典型的“强梁弱柱”破坏格局，从而导致结构整体倒塌。
虽然在汶川地震后，也有不少学者提出了不少解决此问题的思路，但大部分是试图通过设计中采用一些系数，来适当减弱梁的承载力并提高柱身的强度。即便如此，整浇楼盖的刚度与柱身的刚度相比，也难以达到“强柱弱梁”的设计要求，当大地震来临时，仍然会在柱身发生破坏。
发明内容
为了克服已有混凝土框架结构的梁端与板连接结构存在的梁端的抗弯有效面积较大、刚度较大、承载力比柱身大、抗震效果较差的不足，本发明提供一种解除梁与楼板之间的约束、提升抗震效果的具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，所述建造方法包括以下步骤：
1）立楼层柱定位、布柱筋、立模板至梁底
首先确立柱的位置和模板的位置，对于较短的柱纵筋接长，邦扎箍筋，在柱底位置箍筋需加密，立柱模板及模板支撑与柱钢筋布设交替进行至立模至梁底，柱筋布设穿越上层楼盖；
2）搭设楼盖模板支撑架，立楼盖模板
在楼面上画出梁模板位置，按模板支撑架设计方案搭设模板支撑架至梁底位置；在支撑架顶安装梁底模板，在底模板上安装梁侧模板至楼板低；将模板支架搭至板底位置，安装楼板底模板；
3）布设板底钢筋
按楼板配筋图布设楼板底层钢筋，底层X、Y两个方向均布设钢筋；
4）梁主筋入模
在梁模槽口上邦扎梁钢筋笼，待梁钢筋笼全部及相应梁柱节点钢筋全部扎好后，在梁底模板上施置垫块；拆去架在槽口的架立杆，同时调整穿越梁的楼板底筋，并将梁钢筋笼整体放入模板槽内，调整梁钢筋笼与两侧模板的间距，并用卡撑式定位件保证梁侧面的钢筋保护层厚度；
5）在梁端侧面布设去约束板
所述去约束板包括沥青砂浆层和细石混凝土层，所述沥青砂浆层位于细石混凝土层上，所述的细石混凝土层和沥青砂浆层内均布设玻璃纤维。
调整锚固于梁或穿越梁的楼板底筋位置，在梁端侧面布设去约束板，去约束板的细石混凝土层的底面贴在梁侧的箍筋上，去约束板的厚度方向与梁的轴向垂直，且立在板底筋上表面上；
6）布设板面钢筋，将去约束板夹于板底筋与板面钢筋之间；
7）整体浇筑楼盖混凝土，将去约束板封闭于梁侧面。
进一步，所述步骤7）中，待柱及楼盖的钢筋全部布设完毕，浇筑混凝土：首先浇筑柱混凝土，再浇筑梁的混凝土，最后浇筑板混凝土。
再进一步，所述步骤7）中，在浇筑至梁端位置时，不能将混凝土直接冲灌在去约束板上，也不能将振动板直接插在去约束板上，在梁混凝土振捣时也不要把去约束板挤倒，发现去约束板位置有错动的应及时调整，保证去约束板位与梁端侧面上；同时，应保证去约束板位置上、下钢筋的保护层厚度，确保将去约束板封闭于混凝土内。
所述步骤5）中，将去约束板用扎丝邦在梁侧钢筋上。
所述步骤6）中，布设板面钢筋采用整个板面满布或沿梁轴线方向布设，板面钢筋均设钢筋马凳。
或者是：所述步骤6）中，板面钢筋只沿梁轴线布设时，板面钢筋均需要设钢筋马凳，直接在去约束板顶沿其长度方向附加一根钢筋，将去约束板长度范围内的板面钢筋连接起来。
所述步骤3）中，当楼板两个方向不一致时，短边方向的钢筋在底，而长边方向的钢筋在上；当楼板两个方向尺寸相同时，两个方向的钢筋上、下可任意放置。
所述步骤3）中，板底筋的下面设垫块，垫块间距不得超过1.0m。
本发明的技术构思为：从改变整体浇筑楼盖结构形式，减小梁端刚度的方法来保障“强柱弱梁”的实现。即将梁端位置处楼板与梁的混凝土相隔离，使梁端相对独立于楼板，与柱组成相对纯粹的梁柱节点，当地震作用来临时，梁端没有楼板的约束，独立承担地震作用力，在梁端产生塑性铰，将大量的地震能量消耗于塑性铰的变形之中、从而达到保障柱身与节点不首先破坏的设计目标。本项发明原理明确、工艺简单，辅之于专门的材料，可以有效地实现“强柱弱梁”“强节点弱构件”的抗震设计目标。同时，本项发明还可以辅助实现消除混凝土整浇楼板中板角斜裂缝的目的，达到一举两得的功效。本发明主要适用于具有抗震设防要求的混凝土框架结构建筑。
对于整浇的混凝土框架结构，梁、板、柱同时浇筑，梁、板在梁上部连接在一起，使梁的抗弯有效截面积增加，刚度也大幅增加，本发明就是旨在解除板与梁的连接，让梁端的抗弯有效截面积降低，梁端位置上的承载力小于柱身的承载力。而板与梁在梁端位置的连接被隔断，对板的影响很小，主要是本来在梁端处板的弯矩就较小，当与梁的连接隔断，会将相应的弯矩转移至板的附近位置，也不致于会使板发生破坏。由于去约束板的置入，解除了梁对于板的约束，也会使板可以较自由的变形，会大大减少板角处的斜裂缝，达到一举两得之目标。
本发明的有益效果主要表现在：解除梁与楼板之间的约束、提升抗震效果。
附图说明
图1是混凝土框架结构的示意图，其中，1为柱，2为梁，3为楼板，4为去约束板，5为板底钢筋；6为梁主筋，7为梁箍筋，8为板面钢筋。
图2是图1中A的局部方法图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，包括以下步骤：
1）立楼层柱定位、布柱筋、立模板至梁底
首先确立柱1的位置和模板的位置，对于较短的柱纵筋接长，可采用搭接或焊接形式，有条件的尽可能采用焊接形式，邦扎箍筋，在柱底位置箍筋需加密，立柱模板及模板支撑与柱钢筋布设交替进行至立模至梁底，柱筋布设穿越上层楼盖。注意柱上端及梁柱节点处的箍筋加密，确保模板的平面内的尺寸和柱身的垂直度，同时要注意模板的稳定性。
2）搭设楼盖模板支撑架，立楼盖模板
在楼面上画出梁模板位置，按模板支撑架设计方案搭设模板支撑架至梁底位置；在支撑架顶安装梁底模板，在底模板上安装梁侧模板至楼板低；将模板支架搭至板底位置，安装楼板底模板，注意楼板模板与梁模板的连接、梁模板与柱模板连接、无梁位置的柱模板以及柱模板与楼板模板的连接，保证不漏浆，同时应确保楼盖整体模板支撑架的承载力及稳定性。
3）布设板底钢筋5
按楼板配筋图布设楼板底层钢筋，底层X、Y两个方向均布设钢筋，当楼板两个方向不一致时，短边方向的钢筋在底，而长边方向的钢筋在上；当楼板两个方向尺寸相同时，两个方向的钢筋上、下可任意放置；板底筋的下面应设垫块，垫块间距不得超过1.0m，以保证板钢筋的保护层厚度。
4）梁主筋6入模
在梁模槽口上邦扎梁钢筋笼，待梁钢筋笼全部及相应梁柱节点钢筋全部扎好后，在梁底模板上施置垫块，保证梁底钢筋的保护层厚度，拆去架在槽口的架立杆，同时调整穿越梁的楼板底筋，并将梁钢筋笼整体放入模板槽内，调整梁钢筋笼与两侧模板的间距，并用卡撑式定位件保证梁侧面的钢筋保护层厚度。
5）在梁端侧面布设去约束板4，当无法使去约束板固定时，可用扎丝邦在梁箍筋7上
所述去约束板包括沥青砂浆层和细石混凝土层，所述沥青砂浆层位于细石混凝土层上，所述的细石混凝土层和沥青砂浆层内均布设玻璃纤维。
调整锚固于梁或穿越梁的楼板底筋位置，在梁端侧面布设去约束板，去约束板的细石混凝土层的底面贴在梁的箍筋上，去约束板的厚度方向与梁的轴向垂直，且立在板底筋上表面上，当去约束板无法在板底筋上立稳时，可用扎丝将其邦在梁箍筋上。
6）布设板上部钢筋8，将去约束板夹于两层板筋之间
布设板上部钢筋，板上部钢筋有两种布设形式，一种是整个板面满布的，一种是只沿梁轴线布设，两种板面钢筋均需要设钢筋马凳，以保证板面筋的保护层厚度，同时，可预防去约束板被踩踏而翻倒。当只沿梁轴线布设板面钢筋时，为保证板面钢筋将去约束板限制于楼板的两层钢筋之间，可直接在去约束板顶沿其长度方向附加一根钢筋，将去约束板长度范围内的板面钢筋连接起来。不论哪种布设形式，均应将去约束板夹于上、下两层板钢筋之间。
7）整体浇筑楼盖混凝土，将去约束板封闭于梁侧面
待柱及楼盖的钢筋全部布设完毕，可以浇筑混凝土。首先浇筑柱混凝土，再浇筑梁的混凝土，最后浇筑板混凝土。在浇筑至梁端位置时，不能将混凝土直接冲灌在去约束板上，以免将板冲倒，也不能将振动板直接插在去约束板上，在梁混凝土振捣时也要注意不要把去约束板挤倒，发现去约束板位置有错动的应及时调整，保证去约束板位与梁端侧面上。同时，应保证去约束板位置上、下钢筋的保护层厚度，确保将去约束板封闭于混凝土内。
本实施例中去约束板的布设方法，应将去约束板如附图竖立布设在板的底筋与面筋之间，且不能倒，为防止板倒在板底筋上，可将其用扎丝邦在相应梁钢筋上。
确定去约束板沿梁轴线方向的长度与板的厚度，可以按梁的净跨度来确定去约束板的长度，即取1/10～1/12L0（L0为梁的净跨），跨度大者取小值；去约束板的厚度根据约束释放程度要求及保证板防水要求来确定，可取去约束板的厚度为45mm～60mm。
本实施例的梁端去约束板的制造工艺，包括如下步骤：
（1）根据板材尺寸要求制作模板
去约束板的三维尺寸主要是根据工程中楼板尺寸而确定的，模板可以是木模板、塑性模板或钢模板，可以下设底模，有浇筑平台条件时可不设底模，去约束板高度h根据所用工程楼板底筋与面筋净间距相同，去约束板的长度s根据梁的净跨取值，取为净跨的1/10～1/12。
约束板的厚度为45～60mm；
（2）浇细石混凝土层
由于去约束板的一面是贴在梁端箍筋外侧，为了使梁端与梁身其它位置的表面保持一致，保护梁内钢筋处于碱环境条件，防止钢筋生锈，去约束板一侧采用细石混凝土，细石石子粒径不大于8mm，厚度取混凝土保护层的一般值为20mm，细石混凝土强度等级不低于C20。同时，为防止细石混凝土的破碎，在细石混凝土层中部加入玻璃纤维。
（3）刷沥青层
为使去约束板与细石混凝土层结合良好，在细石混凝土表面刷一层热石油沥青，刷沥青时的沥青温度不低与80℃，沥青厚度不小于2mm。
（4）浇筑沥青砂浆层
考虑到去约束板需要具有一定弹性，且具有防水的作用。故选用沥青砂浆作为基本材料，首先用沥青与粉煤灰制成胶浆，两者的重量比为1：1，然后加入河砂，河砂的最大粒径<4.0mm，沥青胶浆与河砂的比例也是1：1，搅拌均匀后入模。沥青砂浆料入模数量按成型后重度为1.6g/cm3计算，沥青砂浆的入模温度不高于120℃，不低于80℃，以100℃左右为宜，入模后摊平，并在上面铺一层玻璃纤维，持续加压3.0MPa不少于20分钟，等温度降至室温后脱模。
本实施例中，去约束板的总厚度包括下部的细石混凝土层厚度和上部的沥青砂浆层厚度，其中细石混凝土层应与工程中梁的侧面混凝土保护层相同，平均值可取20mm，沥青砂浆层的厚度不小于25mm，不大于40mm，根据所用工程的楼板厚度取值，楼板厚度大者取大值，一般（楼板厚度90mm～100mm）可取30mm。
Claims (8)
1.一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述建造方法包括以下步骤：
1）立楼层柱定位、布柱筋、立模板至梁底
首先确立柱的位置和模板的位置，对于较短的柱纵筋接长，邦扎箍筋，在柱底位置箍筋需加密，立柱模板及模板支撑与柱钢筋布设交替进行至立模至梁底，柱筋布设穿越上层楼盖；
2）搭设楼盖模板支撑架，立楼盖模板
在楼面上画出梁模板位置，按模板支撑架设计方案搭设模板支撑架至梁底位置；在支撑架顶安装梁底模板，在底模板上安装梁侧模板至楼板低；将模板支架搭至板底位置，安装楼板底模板；
3）布设板底筋
按楼板配筋图布设楼板底层钢筋，底层X、Y两个方向均布设钢筋；
4）梁主筋入模
在梁模槽口上邦扎梁钢筋笼，待梁钢筋笼全部及相应梁柱节点钢筋全部扎好后，在梁底模板上施置垫块；拆去架在槽口的架立杆，同时调整穿越梁的楼板底筋，并将梁钢筋笼整体放入模板槽内，调整梁钢筋笼与两侧模板的间距，并用卡撑式定位件保证梁侧面的钢筋保护层厚度；
5）在梁端侧面布设去约束板
所述去约束板包括沥青砂浆层和细石混凝土层，所述沥青砂浆层位于细石混凝土层上，所述的细石混凝土层和沥青砂浆层内均布设玻璃纤维。
调整锚固于梁或穿越梁的板底筋位置，在梁端侧面布设去约束板，去约束板的细石混凝土层的底面贴在梁侧的箍筋上，去约束板的厚度方向与梁的轴向垂直，且立在板底筋上表面上；
6）布设板面钢筋，将去约束板夹于板底筋与板面钢筋之间；
7）整体浇筑楼盖混凝土，将去约束板封闭于梁侧面。
2.如权利要求1所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤7）中，待柱及楼盖的钢筋全部布设完毕，浇筑混凝土：首先浇筑柱混凝土，再浇筑梁的混凝土，最后浇筑板混凝土。
3.如权利要求2所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤7）中，在浇筑至梁端位置时，不能将混凝土直接冲灌在去约束板上，也不能将振动板直接插在去约束板上，在梁混凝土振捣时也不要把去约束板挤倒，发现去约束板位置有错动的应及时调整，保证去约束板位与梁端侧面上；同时，应保证去约束板位置上、下钢筋的保护层厚度，确保将去约束板封闭于混凝土内。
4.如权利要求1～3之一所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤5）中，将去约束板用扎丝邦在梁钢筋上。
5.如权利要求1～3之一所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤6）中，布设板面钢筋采用整个板面满布或沿梁轴线方向布设，板面钢筋均设钢筋马凳。
6.如权利要求1～3之一所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤6）中，当板面钢筋只沿梁轴线布设时，板面钢筋均需要设钢筋马凳，直接在去约束板顶沿其长度方向附加一根钢筋，将去约束板长度范围内的板面钢筋连接起来。
7.如权利要求1～3之一所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤3）中，当楼板两个方向不一致时，短边方向的钢筋在底，而长边方向的钢筋在上；当楼板两个方向尺寸相同时，两个方向的钢筋上、下可任意放置。
8.如权利要求7所述的一种具有梁端约束释放功能的混凝土框架结构建造方法，其特征在于：所述步骤3）中，板底筋的下面设垫块，垫块间距不得超过1.0m。
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