CN104727439A - 装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法 - Google Patents

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李明
赵唯坚
张沛楠
郝艳婷
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沈阳建筑大学
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Abstract

本发明涉及装配式混凝土建筑领域,具体为一种装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法,该装配式混凝土新式柱、梁可作为装配式混凝土建筑中应用的柱和梁。该装配式混凝土新式柱、梁结构包括预制柱和预制梁结构,预制柱又包括预制边柱和预制中柱。本发明通过在预制柱柱顶和柱底设置灌浆槽,并在相接的灌浆槽内灌注灌浆料,实现预制柱与预制柱间的等抗剪连接;通过在预制柱内预留穿梁钢筋孔,使预制梁顶钢筋可以直接穿过预制柱而与预制柱连接;通过在预制梁中预埋端头带螺纹的钢杆传递预制梁和后浇混凝土间的剪力和拉力,同时该端头带螺纹的钢杆也可作为将预制板固定于预制梁的连接件。采用上述方法可使预制混凝土构件间的连接更可靠、更经济。

Description

装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法
技术领域
[0001] 本发明涉及装配式混凝土建筑领域,具体为一种装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法,该装配式混凝土新式柱、梁结构可作为装配式混凝土建筑中应用的柱和梁。
背景技术
[0002] 目前,在实际装配式混凝土建筑中:预制混凝土柱与预制混凝土柱的连接(以下将预制混凝土柱简称为预制柱,预制柱是预制混凝土边柱和预制混凝土中柱的总称),仅通过在柱套筒内灌注灌浆料的方式连接预制柱内的纵向受力钢筋,而不连接预制柱交界面处的混凝土,不能实现预制柱与预制柱的等抗剪连接;预制柱与预制混凝土梁的连接(以下将预制混凝土梁简称为预制梁),是通过在与预制梁顶部和预制梁底部钢筋对应位置处的预制柱内预埋钢筋,然后采用在套筒内灌注灌浆料的方式将预埋钢筋与预制梁顶部和预制梁底部的钢筋连接,套筒用量大,工程造价高;预制梁与预制混凝土楼板仅靠后浇混凝土连接,无将预制混凝土楼板固定到预制梁上的措施。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法,解决现有技术中预制柱与预制柱连接界面处的混凝土无连接措施,不能实现预制柱间的等抗剪连接和预制梁与预制柱间的连接套筒用量大,工程造价高及预制梁与预制混凝土楼板间的连接,无将预制混凝土楼板固定到预制梁上的措施等问题。
[0004] 本发明的技术方案是:
[0005] 一种装配式混凝土新式柱、梁结构,包括预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁结构,预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁以下分别简称预制边柱、预制中柱和预制梁,其中:
[0006] 预制边柱的柱顶部设有柱顶灌浆槽,内部配有柱纵筋,柱纵筋下端伸入柱套筒;底部设有柱底灌浆槽,底部的外侧设有边柱穿筋槽(不是贯通的),边柱穿筋槽顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,顶部设有边柱预留与梁底钢筋对接钢筋;
[0007] 预制中柱顶部设有柱顶灌浆槽,底部设有柱底灌浆槽和穿梁钢筋孔,顶部设有中柱预留与梁底钢筋对接钢筋;预制边柱和预制中柱内,沿边柱高度方向设有柱外圈箍筋和柱内圈箍筋;
[0008] 沿预制梁长度方向均匀设有预埋端头带螺纹的钢杆和梁箍筋,预制梁底设有梁底钢筋。
[0009] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,柱顶灌浆槽和柱底灌浆槽的横截面面积根据灌浆料抗剪强度与其横截面面积的乘积和预制边柱或预制中柱的横截面面积与混凝土抗剪强度的乘积相等计算确定,二者的高度不小于100mm,灌浆槽的横截面是方形、十字形或其它形状。
[0010] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,边柱穿筋槽的深度不小于边柱处预制梁顶钢筋直径加钢筋保护层厚度,宽度不小于边柱处预制梁顶钢筋直径,高度不小于边柱处预制梁顶钢筋计算的锚固弯钩长度。
[0011] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,预制边柱的边柱穿筋槽顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,穿梁钢筋孔的直径不小于边柱处预制梁顶钢筋直径加20mm,以保证边柱处预制梁顶钢筋能顺利穿过穿梁钢筋孔,且周围有足够的空间灌注灌浆料,使穿梁钢筋与预制边柱连接可靠。
[0012] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,预制中柱的底部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,穿梁钢筋孔的直径不小于中柱处预制梁顶钢筋直径加20mm,以保证中柱处预制梁顶钢筋能顺利穿过穿梁钢筋孔,且周围有足够的空间灌注灌浆料,使穿梁钢筋与预制中柱连接可靠。
[0013] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,预埋端头带螺纹的钢杆的端部长度,大于后浇混凝土加预制混凝土楼板的高度,截面面积和间距根据叠合梁的抗剪计算确定。
[0014] 所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,梁箍筋根据预制梁与后浇混凝土形成叠合梁的抗剪计算和构造要求配置,梁底钢筋根据预制梁与后浇混凝土形成叠合梁的抗弯计算和构造要求配置。
[0015] 一种装配式混凝土新式柱、梁结构的装配连接方法,包括如下步骤:
[0016] (I)将一预制边柱吊装到另一预制边柱顶部,吊装对位时保证另一预混凝土边柱顶部的柱纵筋伸入到一预制边柱底部的柱套筒;将一预制中柱吊装到另一预制中柱顶部,吊装对位时保证另一预制中柱顶部的柱纵筋伸入到一预制中柱底部的柱套筒;将梁套筒分别套于预制边柱中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋和预制中柱中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋;
[0017] (2)在预制梁的梁箍筋内沿长度方向插入中柱处预制梁顶钢筋,并在预制梁的梁端套上可移动梁箍筋,吊装预制梁到预定位置,保证预制梁的梁底钢筋两端分别与预制边柱中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋和预制中柱中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋对接;
[0018] (3)移动预制边柱和预制中柱上相对应的梁套筒,使梁套筒的中间位于钢筋对接位置;
[0019] (4)将预制梁的中柱处预制梁顶钢筋抬高并贯穿预制中柱内的穿梁钢筋孔,将边柱处预制梁顶钢筋通过预制边柱插入到预制梁的梁箍筋内,并将插入的钢筋固定于梁箍筋;
[0020] (5)移动可移动箍筋,使其均匀分布于梁端,其间距根据具体结构计算确定,并将其固定于梁底钢筋和中柱处预制梁顶钢筋或梁底钢筋和边柱处预制梁顶钢筋;
[0021] (6)将装配预埋端头带螺纹的钢杆均匀绑于可移动箍筋上,并保证其间距不大于预制梁内的预埋端头带螺纹的钢杆之间的间距;
[0022] (7)在柱套筒内灌注灌浆料,在柱顶灌浆槽和柱底灌浆槽内灌注灌浆料,在穿梁钢筋孔内灌注灌浆料,完成柱连接;
[0023] (8)在预制梁顶部浇筑后浇混凝土至梁顶设计标高,完成梁柱连接;其中,预埋端头带螺纹的钢杆露出混凝土,用于与楼板的连接。
[0024] 本发明的设计思想是:
[0025] 本发明提出装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法,通过采用合理的拆分结构和装配连接方法进行预制柱和预制柱的连接、预制柱和预制梁的连接。通过这种连接方法,可实现预制柱和预制柱间的等抗剪连接,减少预制梁和预制柱间的连接套筒数量,进而使预制柱和预制柱间的连接传力更可靠,并且更容易实现“强节点,弱构件”的设计原则,使预制梁和预制柱间的连接更经济。同时,通过在预制梁中预埋端头带螺纹的钢杆传递预制梁和后浇混凝土间的剪力和拉力,并将其中预埋端头带螺纹的钢杆作为将预制板固定于预制梁的连接件(以下将预制混凝土楼板简称为预制板),使预制梁和预制板间的连接更可靠。
[0026] 本发明具有以下特点及有益效果:
[0027] 1、本发明装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法:通过在预制混凝土边柱(以下将预制混凝土边柱简称为预制边柱)和预制混凝土中柱(以下将预制混凝土中柱简称为预制中柱)的柱顶和柱底设置灌浆槽,并在连接时,在对接灌浆槽内灌注灌浆料,实现了预制边柱与预制边柱间及预制中柱和预制中柱间的等抗剪连接,使预制柱间的连接更可靠,更容易实现“强节点,弱构件”的设计原则;通过在预制边柱内预留边柱穿筋槽和穿梁钢筋孔,使预制梁顶钢筋可通过边柱穿筋槽和穿梁钢筋孔完成预制梁和预制边柱间的梁顶钢筋无套筒连接,通过在预制中柱内预留穿梁钢筋孔,使预制梁顶钢筋可通过穿梁钢筋孔完成预制梁和预制中柱间的梁顶钢筋无套筒连接,更方便施工,更经济;通过在预制梁中预埋端头带螺纹的钢杆,不但可增强预制梁和后浇混凝土间剪力和拉力的传递,同时该端头带螺纹的钢杆也可作为将预制板固定于预制梁的连接件,使预制板和预制梁的连接更牢固。
[0028] 2、本发明通过在预制混凝土柱中预留穿梁钢筋孔,使预制混凝土梁顶钢筋可以直接穿过预制混凝土柱与预制混凝土柱连接;通过在预制混凝土梁中预埋端头带螺纹的钢杆传递预制混凝土梁和后浇混凝土间的剪力和拉力;这些方法充分的保证了预制混凝土构件间连接的可靠性、并且更便于施工、更经济。
附图说明
[0029] 图1是本发明的新式预制边柱主视图。
[0030] 图2是图1沿A-A方向的剖面图。
[0031] 图3是图1沿B-B方向的剖面图。
[0032] 图4是图1沿C-C方向的剖面图。
[0033] 图5是本发明的新式预制中柱主视图。
[0034] 图6是图5沿D-D方向的剖面图。
[0035] 图7是图5沿E-E方向的剖面图。
[0036] 图8是图5沿F-F方向的剖面图。
[0037] 图9是本发明的新式预制梁主视图。
[0038] 图10是图9沿G-G方向的剖面图。
[0039] 图11是预埋端头带螺纹的钢杆。
[0040] 图12是预制边柱、预制中柱、预制梁吊装施工主视图。
[0041] 图13是预制边柱、预制中柱、预制梁吊装完成主视图。
[0042] 图14是预制边柱、预制中柱、预制梁连接完成主视图。
[0043] 图中:
[0044] ①预制边柱;②预制中柱预制梁;④预制边柱;⑤预制边柱;⑥预制中柱预制中柱。
[0045] 1.柱顶灌浆槽;2.柱纵筋;3.柱套筒;4.边柱穿筋槽;5.柱底灌浆槽;6.穿梁钢筋孔;7.边柱预留与梁底钢筋对接钢筋;8.柱外圈箍筋;9.柱内圈箍筋;10.中柱预留与梁底钢筋对接钢筋;11.梁底钢筋;12.预埋端头带螺纹的钢杆;13.梁箍筋;14.梁套筒;15.中柱处预制梁顶钢筋;16.边柱处预制梁顶钢筋;17.可移动箍筋;18.装配预埋端头带螺纹的钢杆;19.灌浆料;20.后浇混凝土。
具体实施方式
[0046] 如图1-图4所示,本发明预制边柱①:顶部设有柱顶灌浆槽I ;内部配有柱纵筋2,柱纵筋下端伸入柱套筒3 ;底部设有柱底灌浆槽5,底部的外侧设有边柱穿筋槽4,边柱穿筋槽4顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔6 ;顶部设有边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7,边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7伸至预制边柱①的一端沿柱顶灌浆槽I外侧弯折,边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7的另一端沿横向伸出预制边柱①;沿预制边柱①高度方向设有柱外圈箍筋8和柱内圈箍筋9,方框型柱内圈箍筋9的四个顶点内接于方框型柱外圈箍筋8。
[0047] 边柱穿筋槽4不是贯通的,其深度不小于边柱处预制梁顶钢筋16直径加钢筋保护层厚度,宽度不小于边柱处预制梁顶钢筋16直径,高度不小于边柱处预制梁顶钢筋16计算的销固弯钩长度。
[0048] 预制边柱①的边柱穿筋槽4顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔6,穿梁钢筋孔6的直径不小于边柱处预制梁顶钢筋16直径加20mm,以保证预制边柱①处预制梁顶钢筋16能顺利穿过穿梁钢筋孔6,且周围有足够的空间灌注灌浆料19,使边柱处预制梁顶钢筋16与预制边柱①连接可靠。
[0049] 如图5-图8所示,本发明预制中柱②:顶部设有柱顶灌浆槽I ;内部根据工程计算需要配有柱纵筋2 ;柱纵筋2下端伸入柱套筒3 ;顶部设有中柱预留与梁底钢筋对接钢筋10,中柱预留与梁底钢筋对接钢筋10两端分别沿横向伸出预制中柱②;沿预制中柱②高度方向设有柱外圈箍筋8和柱内圈箍筋9,方框型柱内圈箍筋9的四个顶点内接于方框型柱外圈箍筋8。
[0050] 其中,柱顶灌浆槽I和柱底灌浆槽5的横截面面积根据灌浆料抗剪强度与其横截面面积的乘积同预制边柱①或预制中柱②横截面面积与混凝土抗剪强度的乘积相等计算确定。柱顶灌浆槽I和柱底灌浆槽5 二者的高度不宜小于100_,柱顶灌浆槽I和柱底灌浆槽5的横截面可以是方形、十字形或其它形状。
[0051] 预制中柱②的底部设有贯通柱的穿梁钢筋孔6,穿梁钢筋孔6的直径不小于中柱处预制梁顶钢筋直径加20mm,以保证中柱处预制梁顶钢筋15能顺利穿过穿梁钢筋孔6,且周围有足够的空间灌注灌浆料19,使中柱处预制梁顶钢筋15与预制中柱②连接可靠。
[0052] 如图9-图11所示,本发明预制梁③:在梁底设有梁底钢筋11 ;沿梁长度方向均匀设有预埋端头带螺纹的钢杆12和梁箍筋13。预埋端头带螺纹的钢杆12的上端伸出预制梁③顶部,该伸出端带有螺纹。梁底钢筋11贯穿于方框型梁箍筋13的内侧底部,梁底钢筋11的顶部伸出预制梁③顶部。
[0053] 如图12-图14所示,装配式混凝土预制边柱与预制边柱、预制中柱与预制中柱、预制边柱与预制梁和预制中柱与预制梁的装配连接方法如下:
[0054] (I)将预制边柱④吊装到预制边柱⑤顶部,吊装对位时保证预边柱⑤顶部的柱纵筋2伸入到预制边柱④底部的柱套筒3。将预制中柱⑥吊装到预制中柱⑦顶部,吊装对位时保证预制中柱⑦顶部的柱纵筋2伸入到预制中柱⑥底部的柱套筒3。将梁套筒14分别套于预制边柱⑤中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7和预制中柱⑦中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋10 (见图12-图13);
[0055] (2)在预制梁③的梁箍筋13内沿长度方向插入中柱处预制梁顶钢筋15,并在预制梁③的梁端套上可移动箍筋17,吊装预制梁③到预定位置,保证预制梁③的梁底钢筋11两端分别与预制边柱⑤中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7和预制中柱⑦中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋10对接(见图12-图13);
[0056] (3)移动预制边柱⑤和预制中柱⑥上相对应的梁套筒14,使梁套筒14的中间位于中柱预留与梁底钢筋对接钢筋10和梁底钢筋11、边柱预留与梁底钢筋对接钢筋7梁底钢筋11的对接位置(见图12-图13);
[0057] (4)将预制梁③的中柱处预制梁顶钢筋15抬高并贯穿预制中柱⑥内的穿梁钢筋孔6,将边柱处预制梁顶钢筋16通过预制边柱④插入到预制梁③的梁箍筋13和可移动箍筋17内,并将插入的钢筋固定于梁箍筋13(见图12-图13);
[0058] (5)移动可移动箍筋17,使其均匀分布于梁端,其间距根据具体结构计算确定,并将其固定于梁底钢筋11、中柱处预制梁顶钢筋15和边柱处预制梁顶钢筋16(见图12-图13);
[0059] (6)将装配预埋端头带螺纹的钢杆18均匀绑于可移动箍筋17上,其间距不大于预制梁③内的预埋端头带螺纹的钢杆12之间的间距(见图12-图13);
[0060] (7)在柱套筒3内灌注灌浆料19,在柱顶灌浆槽I和柱底灌浆槽5灌注灌浆料19,在穿梁钢筋孔6内灌注灌浆料19,完成预制边柱④和预制边柱⑤及预制中柱⑥和预制中柱⑦连接(见图14);
[0061] (8)在预制梁③顶部浇筑后浇混凝土 20至梁顶设计标高,完成预制梁③和预制边柱④、预制边柱⑤、预制中柱⑥、预制中柱⑦的连接。其中,预埋端头带螺纹的钢杆12露出混凝土,用于作为与预制板的连接件(见图14)。
[0062] 实施例结果表明,本发明装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法:通过在预制边柱和预制中柱的的柱顶和柱底设置灌浆槽,并在连接时,在对接灌浆槽内灌注灌浆料,实现了预制边柱与预制边柱及预制中柱和预制中柱的等抗剪连接,使装配混凝土预制柱与预制柱的连接更可靠,使连接节点更容易实现“强节点,弱构件”的设计原则;通过在预制边柱中预留边柱穿筋槽和穿梁钢筋孔,在预制中柱中预留穿梁钢筋孔,使边柱处预制梁顶钢筋和中柱处预制梁顶钢筋可以通过穿梁钢筋孔与柱连接,从而实现了预制梁顶钢筋无套筒连接,更方便施工,更经济。通过在预制梁中预埋端头带螺纹的钢杆,不但可增强预制梁和后浇混凝土间剪力和拉力的传递,同时该端头带螺纹的钢杆也可作为将预制板固定于预制梁的连接件,使预制板和预制梁的连接更牢固。这些方法充分的保证了预制混凝土构件间连接的可靠性、并且更便于施工、更经济。

Claims (8)

1.一种装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是,包括预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁结构,预制混凝土边柱、预制混凝土中柱和预制混凝土梁以下分别简称预制边柱、预制中柱和预制梁,其中: 预制边柱的柱顶部设有柱顶灌浆槽,内部配有柱纵筋,柱纵筋下端伸入柱套筒;底部设有柱底灌浆槽,底部的外侧设有边柱穿筋槽,边柱穿筋槽顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,顶部设有边柱预留与梁底钢筋对接钢筋; 预制中柱顶部设有柱顶灌浆槽,底部设有柱底灌浆槽和穿梁钢筋孔,顶部设有中柱预留与梁底钢筋对接钢筋;预制边柱和预制中柱内,沿边柱高度方向设有柱外圈箍筋和柱内圈箍筋; 沿预制梁长度方向均匀设有预埋端头带螺纹的钢杆和梁箍筋,预制梁底设有梁底钢筋。
2.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:柱顶灌浆槽和柱底灌浆槽的横截面面积根据灌浆料抗剪强度与其横截面面积的乘积和预制边柱或预制中柱的横截面面积与混凝土抗剪强度的乘积相等计算确定,二者的高度不小于100mm,灌浆槽的横截面是方形、十字形或其它形状。
3.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:边柱穿筋槽的深度不小于边柱处预制梁顶钢筋直径加钢筋保护层厚度,宽度不小于边柱处预制梁顶钢筋直径,高度不小于边柱处预制梁顶钢筋计算的锚固弯钩长度。
4.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:预制边柱的边柱穿筋槽顶部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,穿梁钢筋孔的直径不小于边柱处预制梁顶钢筋直径加20mm,以保证边柱处预制梁顶钢筋能顺利穿过穿梁钢筋孔,且周围有足够的空间灌注灌浆料,使穿梁钢筋与预制边柱连接可靠。
5.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:预制中柱的底部设有贯通柱的穿梁钢筋孔,穿梁钢筋孔的直径不小于中柱处预制梁顶钢筋直径加20mm,以保证中柱处预制梁顶钢筋能顺利穿过穿梁钢筋孔,且周围有足够的空间灌注灌浆料,使穿梁钢筋与预制中柱连接可靠。
6.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:预埋端头带螺纹的钢杆的端部长度,大于后浇混凝土加预制混凝土楼板的高度,截面面积和间距根据叠合梁的抗剪计算确定。
7.按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构,其特征是:梁箍筋根据预制梁与后浇混凝土形成叠合梁的抗剪计算和构造要求配置,梁底钢筋根据预制梁与后浇混凝土形成叠合梁的抗弯计算和构造要求配置。
8.一种按照权利要求1所述的装配式混凝土新式柱、梁结构的装配连接方法,其特征是,包括如下步骤: (I)将一预制边柱吊装到另一预制边柱顶部,吊装对位时保证另一预混凝土边柱顶部的柱纵筋伸入到一预制边柱底部的柱套筒;将一预制中柱吊装到另一预制中柱顶部,吊装对位时保证另一预制中柱顶部的柱纵筋伸入到一预制中柱底部的柱套筒;将梁套筒分别套于预制边柱中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋和预制中柱中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋; (2)在预制梁的梁箍筋内沿长度方向插入中柱处预制梁顶钢筋,并在预制梁的梁端套上可移动梁箍筋,吊装预制梁到预定位置,保证预制梁的梁底钢筋两端分别与预制边柱中的边柱预留与梁底钢筋对接钢筋和预制中柱中的中柱预留与梁底钢筋对接钢筋对接; (3)移动预制边柱和预制中柱上相对应的梁套筒,使梁套筒的中间位于钢筋对接位置; (4)将预制梁的中柱处预制梁顶钢筋抬高并贯穿预制中柱内的穿梁钢筋孔,将边柱处预制梁顶钢筋通过预制边柱插入到预制梁的梁箍筋内,并将插入的钢筋固定于梁箍筋; (5)移动可移动箍筋,使其均匀分布于梁端,其间距根据具体结构计算确定,并将其固定于梁底钢筋和中柱处预制梁顶钢筋或梁底钢筋和边柱处预制梁顶钢筋; (6)将装配预埋端头带螺纹的钢杆均匀绑于可移动箍筋上,并保证其间距不大于预制梁内的预埋端头带螺纹的钢杆之间的间距; (7)在柱套筒内灌注灌浆料,在柱顶灌浆槽和柱底灌浆槽内灌注灌浆料,在穿梁钢筋孔内灌注灌浆料,完成柱连接; (8)在预制梁顶部浇筑后浇混凝土至梁顶设计标高,完成梁柱连接;其中,预埋端头带螺纹的钢杆露出混凝土,用于与楼板的连接。
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