CN104863268A - 一种改善异形柱节点抗震性能的pc钢棒加强方法 - Google Patents

Abstract

一种改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，该异形柱节点包括异形柱和框架梁，所述异形柱和框架梁的连接处为节点核芯区，所述异形柱内布置柱纵筋，所述节点核芯区布置PC钢棒，所述PC钢棒为封闭式箍筋，所述PC钢棒绑扎在所述柱纵筋的外侧，在除了节点核芯区外的柱纵筋外侧绑扎异形柱箍筋。本发明可提高异形柱节点的抗剪承载力和抗震性能。

Description

一种改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法

技术领域

本发明涉及一种异形柱节点。

背景技术

截面的几何形状为L形、T形、Z形和十字形，且截面肢高肢厚比≤4的柱称为异形柱。异形柱和梁组成的结构称为异形柱框架结构。该结构由于填充墙、腹板和翼缘厚度相同，可以避免室内出现棱角，从而使建筑的有效面积得到提高，建筑效果得以改善，也使得建筑设计和使用功能变得更具有灵活性和便利性。该结构还结合墙体改革，采用了具有保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架的填充墙和内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的基本国策。

国内外研究表明，钢筋混凝土框架结构的梁柱节点在结构抗震中比较薄弱，梁柱节点破坏是引起建筑物倒塌的主要原因之一。而钢筋混凝土异形柱框架由于柱截面肢高肢厚比大并且梁柱结合处钢筋密集，混凝土不易振捣密实等原因，使得异形柱节点比矩形柱节点更加薄弱，其震害更加严重，从而限制了异形柱结构的高度。依据国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)的规定，抗震设防为7度地区异形柱结构适用的最大房屋高度是18米，抗震设防为8度地区异形柱结构适用的最大房屋高度是12米。这些梁柱节点的薄弱问题使异形柱结构的应用受到了限制。

发明内容

为了克服已有异形柱节点的抗剪承载力小、抗震能力差的不足，本发明提供一种抗剪承载力较大、抗震能力良好的改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，该异形柱节点包括异形柱和框架梁，所述异形柱和框架梁的连接处为节点核芯区，所述异形柱内布置柱纵筋，在所述节点核芯区布置PC钢棒，所述PC钢棒为封闭式箍筋，所述PC钢棒绑扎在所述柱纵筋的外侧，在除了节点核芯区外的柱纵筋外侧绑扎异形柱箍筋。

进一步，所述PC钢棒的直径为5～12mm。

上下相邻的PC钢棒等间隔布置，间距为50～80mm。

受剪承载力计算时，PC钢棒的抗拉强度设计值取650MPa；考虑地震作用组合在构造验算时，PC钢棒的抗拉强度设计取800MPa。

本发明的技术构思为：在异形柱节点核芯区用PC钢棒取代普通箍筋。根据现行《混凝土结构异形柱规程》(JGJ149-2006)给出的异形柱框架节点抗剪承载力计算公式：

$V_u=\frac{1}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{RE}}}[1.1{\mathrm{\ζ}}_N(1+\frac{0.3N}{f_{c}A}){\mathrm{\ζ}}_f{\mathrm{\ζ}}_h{f}_t{b}_j{h}_j+\frac{f_{\mathrm{yv}}{A}_{\mathrm{svj}}}{s}(h_{b0}-a_s^{\′})]$

式中γ_RE为承载力抗震调整系数，取0.85；ζ_N为轴压比影响系数；ζ_f为翼缘影响系数；ζ_h为截面高度影响系数；b_j,h_j为节点核芯区的截面有效验算厚度和截面高度；f_yv、A_svj、s分别为核芯区箍筋的屈服强度设计值、核芯区有效验算宽度范围内同一截面验算方向的箍筋各肢总截面积和箍筋间距；h_b0为梁截面有效高度；a'_s为纵向受压钢筋合力点到截面近边的距离，可以看到提高箍筋强度就可以提高节点的抗剪承载力。PC钢棒与普通箍筋相比，它具有强度高，松弛性低，与混凝土的粘结好等特点。节点区采用普通强度箍筋，箍筋屈服后不能对节点核芯区斜压混凝土提供有效约束；剪压比是RC异形柱框架节点受剪承载力和延性的重要影响因素，剪压比小的异形柱节点试件具有良好的位移延性和滞回特性。因此，提高异形柱节点抗震性能的关键是提高最大剪压比控制值，通过PC钢棒约束节点核芯区斜压混凝土，使节点核芯区斜压混凝土的抗压强度得到提高，可使剪压比降低，从而可提高最大剪压比控制值。本发明是在异形柱框架节点核芯区的箍筋用PC钢棒代替，来提高节点的抗剪承载力和抗震性能。

本发明的有益效果主要表现在：抗剪承载力较大、抗震能力良好。

附图说明

图1是PC钢棒加强钢筋混凝土异形柱节点的截面侧视图。

图2是钢筋混凝土异形柱节点水平剖面图。

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2，一种改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，该异形柱节点包括异形柱1和框架梁3，所述异形1柱和框架梁3的连接处为节点核芯区2，所述异形柱1内布置柱纵筋4，所述节点核芯区2布置PC钢棒8，所述PC钢棒8为封闭式箍筋，所述PC钢棒8绑扎在所述柱纵筋4的外侧，在除了节点核芯区2外的柱纵筋外侧绑扎异形柱箍筋5。

进一步，所述PC钢棒8的直径为5～12mm。

上下相邻的PC钢棒等间隔布置，间距为50～80mm。

所述框架梁3内布置纵向受力钢筋6和梁封闭箍筋7。

本实施例中，在异形柱1和框架梁3处选用的纵筋、箍筋可根据设计要求选取。异形柱节点两端为箍筋加密区，加密区长度，加密区和非加密区的箍筋间距也按照设计要求选取。在核芯区2处用PC钢棒代替普通箍筋，PC钢棒的直径为5～12mm，间距为50～80mm，混凝土等级一般不低于C50。受剪承载力计算时，PC钢棒的抗拉强度设计值取650MPa；考虑地震作用组合在构造验算时，PC钢棒的抗拉强度设计取800MPa。

本实施例的PC钢棒加强钢筋混凝土异形柱节点的施工步骤如下：

1)绑扎框架梁以下柱箍筋；柱中箍筋的弯钩，要设置在柱角处，并且要按垂直方向交错布置。如果没有特殊情况，所有箍筋要与主筋垂直。

2)安装柱模；在安装柱模板前，要在楼面或基础面上弹出纵横轴线和四周边线，再固定小方盘；然后立模板，模板用临时斜撑固定；再由顶部用垂球校正，检查其标高位置正确后，用斜撑卡牢固定。当柱高≥4m时一般需要四面支撑，当柱高大于6m时，需要几根柱同时支撑连成构架。

3)浇筑异形柱混凝土；浇筑时，振捣持续时间要直到使混凝土表面产生浮浆，没有气泡，不下沉为止。振捣器插点应呈梅花形均匀排列，应采用行列式的次序移动，且移动位置的距离应≤40cm。应保证不漏振，不过振。

4)拆除柱模；

5)安装框架梁底模；梁模板要在复核梁底标高、校正轴线位置正确后进行安装。当梁的跨度≥4m时，要让梁底模中部略微起拱，以免由于灌注混凝土后跨中梁底下垂；支柱间距要按设计要求，当设计无要求时，一般要＜2m；支柱之间要设置水平拉杆、剪力撑；上下层模板的支柱，一般要安装在同一条竖向中心线上，或者采取措施保障上层支柱的荷载能传递到下层的支撑结构，以免压裂下层构件。

6)放置框架梁底纵筋；

7)绑扎梁箍筋和节点核芯区PC钢棒；

8)安装异形柱节点区模板；安装框架梁侧模、楼板底模。先将相应的模板在柱身用铁钉初步固定，检查安装标高、垂直度，调整合适后安装夹具并缓慢收紧螺栓，复查无误后用力收紧螺栓。

梁柱纵筋的锚固和弯折要按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)的要求进行。

模板及其支架对混凝土成型质量起重要作用，而异形柱由于柱肢厚度小，肢长较大，钢筋比较密集，对于钢筋安装位置以及保护层厚度的偏差要求更严。

当柱梁混凝土强度级差＜5MPa时，不管是边节点还是中节点，由于梁对节点处的约束作用以及节点区箍筋加密等作用，可以实现“强节点，弱构件”的原则，为方便施工，可将节点与梁板一起浇筑。

当柱梁混凝土强度等级相差10MPa及以上时，节点应采用与柱的强度等级相同的混凝土浇筑，对梁柱节点钢筋密集的核芯区要用小型插入振捣器加强振捣，要杜绝漏振死角，以免形成蜂窝麻面，来确保节点核芯区混凝土达到设计强度。

与现有技术相比，能够有效提高异形柱框架节点的抗震性能，同时无需特殊工艺等附加要求，易于设计和施工，也不需要对设计和施工人员进行特殊培训。

在建造过程中，一种PC钢棒加强的异形柱节点与普通异形柱节点的施工工艺基本相同，仅在钢筋混凝土异形柱节点核芯区布置PC钢棒。

Claims (4)

1.一种改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，该异形柱节点包括异形柱和框架梁，所述异形柱和框架梁的连接处为节点核芯区，所述异形柱内布置柱纵筋，其特征在于：所述节点核芯区布置PC钢棒，所述PC钢棒为封闭式箍筋，所述PC钢棒绑扎在所述柱纵筋的外侧，在除了节点核芯区外的柱纵筋外侧绑扎异形柱箍筋。

2.如权利要求1所述的改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，其特征在于：所述PC钢棒的直径为5～12mm。

3.如权利要求1或2所述的改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，其特征在于：上下相邻的PC钢棒等间隔布置，间距为50～80mm。

4.如权利2或3所述的改善异形柱节点抗震性能的PC钢棒加强方法，其特征在于：受剪承载力计算时，PC钢棒的抗拉强度设计值取650MPa；考虑地震作用组合在构造验算时，PC钢棒的抗拉强度设计取800MPa。