CN105064502A - 采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，包括柱纵筋、与所述柱纵筋绑扎固定或焊接的柱箍筋，以及设置于梁柱节点处的、与所述柱箍筋和梁焊接或绑扎固定的加强件，所述加强件包括十字形型钢板和焊接于所述十字形型钢板周围的翼缘板，所述翼缘板与十字形型钢板垂直。本发明在低周反复荷载作用下有较好的刚度和延性，提高了梁柱节点的抗裂度和抗剪承载力，增强结构的耗能能力，防止节点脆性破坏，使节点的抗震性能得到明显的改善。

Description

采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑结构，尤其是一种再生混凝土梁柱节点。

背景技术

随着中国城市化的进展，建筑垃圾(废弃物)的问题逐渐被重视。如采取简单的堆放方式处理，每年新增建筑垃圾处理将占地至少1.5亿平方米。再生混凝土作为一种新材料能解决这个问题。

型钢混凝土结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，由于具有承载力高、刚度大、抗震性能好且节约钢材、降低工程造价等特点，已越来越被广泛应用到大跨度结构和地震区的高层以及超高层建筑中。型钢混凝土结构中的配钢率可比普通的钢筋混凝土结构中的配钢率大的很多，因此可以在有限的截面面积中配置较多的钢材，所以型钢混凝土构件的承载力可以提高很多。一般柱中型钢在节点中贯通，梁中型钢在柱型钢两侧断开，并与柱型钢翼缘用焊接或螺栓连接；对于窄梁则要梁中部分主筋穿过柱型钢翼缘。

该方法存在以下缺陷：第一，梁中型钢在柱型钢两侧断开用焊接或螺栓连接，不利于梁在节点受力的整体性，也会影响梁上剪力传递到柱中，降低了受力性能；第二，现场在型钢翼缘上开孔穿钢筋进行连接，钢筋一般很难穿过圆孔；现场在型钢构件上开孔穿钢筋的方法效率低。

发明内容

发明目的：提供一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，包括柱纵筋、与所述柱纵筋绑扎固定或焊接的柱箍筋，以及设置于梁柱节点处的、与所述柱箍筋和梁焊接或绑扎固定的加强件，所述加强件包括十字形型钢板和焊接于所述十字形型钢板周围的翼缘板，所述翼缘板与十字形型钢板垂直。

进一步的，所述采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点还包括再生混凝土，所述再生混凝土包括以下重量比的原料：水：水泥：砂：粗骨料＝1:(2.5～3.0):(2.8～3.5):(9～10)，所述粗骨料包括45～70mm的废弃砖块和碎石，废弃砖块的替代率为50％，体积替代率。

进一步的，所述再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.7:3.0:9.4。

进一步的，所述再生混凝土还包括按照单位质量的废弃砖块10min吸水率计算的水量。

一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点的施工方法，所述采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点为上述技术方案中的任一项，所述施工方法包括如下步骤：

步骤1.根据要求计算十字形型钢板的尺寸，在工厂中按照上述尺寸将型钢板加工成十字形型钢板和翼缘板；

步骤2.在翼缘板上划出安装线，焊接翼缘板和十字形型钢板，形成加强件，翼缘板和十字形型钢板相互垂直；

步骤3.计算混凝土柱的纵筋配筋率、箍筋配筋率和混凝土强度等级；

步骤4.绑扎柱纵筋，将柱箍筋从下向上绑扎，直至距离梁柱节点预定距离；

步骤5.将距离梁柱节点最近的一组或几组柱箍筋焊接于柱纵筋上；

步骤6.将加强件吊装安放，并与柱箍筋焊接，随后绑扎梁的钢筋，进行支梁。柱模的安装；

步骤7.浇筑再生混凝土，振捣密实。

有益效果：本发明在低周反复荷载作用下有较好的刚度和延性，提高了梁柱节点的抗裂度和抗剪承载力，增强结构的耗能能力，防止节点脆性破坏，使节点的抗震性能得到明显的改善。

附图说明

图1是加强件的结构示意图。

图2是梁柱节点的结构示意图。

图3是梁柱节点的侧视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点主要包括柱纵筋5、柱箍筋6和加强件。其中，柱箍筋与柱纵筋焊接或绑扎固定。加强件设置于梁柱节点处的、与所述柱箍筋和梁焊接或绑扎固定。

如图1和图3所示，加强件包括十字形型钢板1和焊接于十字形型钢板周围的翼缘板，翼缘板与十字形型钢板垂直，翼缘板包括柱翼缘板3和梁翼缘板2，翼缘板和十字形型钢板的连接处具有焊接部4。

在进一步的实施例中，进一步描述再生混凝土的相关内容。一般来说，再生混凝土包括以下重量比的原料：水：水泥：砂：粗骨料＝1:(2.5～3.0):(2.8～3.5):(9～10)，所述粗骨料包括45～70mm的废弃砖块和碎石，废弃砖块的替代率为50wt％。替代率指体积替代率。

实施例1

再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.7:3.0:9.4。

采用本行业规定标准方法进行检测，实验数据如下：塌落度175，和易性良好，7天抗压强度29.5MPa，28天抗压强度48.0MPa。

实施例2

再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.5:3.2:9.6。

采用本行业规定标准方法进行检测，实验数据如下：塌落度165，和易性优异，7天抗压强度26.5MPa，28天抗压强度49.5MPa。

实施例3

再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.8:2.8:9.4。采用本行业规定标准方法进行检测，实验数据如下：塌落度170，和易性优异，7天抗压强度23.5MPa，28天抗压强度45.5MPa。

实施例4

再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.95:3.35:9.8。采用本行业规定标准方法进行检测，实验数据如下：塌落度180，和易性优异，7天抗压强度29.5MPa，28天抗压强度46.5MPa。

实施例5

再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料＝1:2.6:3.4:9.1。

采用本行业规定标准方法进行检测，实验数据如下：塌落度160，和易性优异，7天抗压强度25.5MPa，28天抗压强度43.5MPa。

上述实施例中替代率为50％，其基本性能与替代率为0的混凝土相差不大，能够达到其性能的90～95％左右，优于现有的各种再生混凝土。

实施例6-8

加入再生骨料改性材料。所述再生骨料改性材料包括：减水剂、补强剂和膨胀剂。减水剂的用量为配料总量的0.1-0.5wt％，补强剂的用量为配料总量的3-5wt％，膨胀剂为配料总量的1-3wt％。

所述减水剂的结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅均选自H或CH₃，n为35～55，m为25～45，a、b、c和d为正整数，M为一价阳离子。

所述补强剂为硅灰，膨胀剂为硫铝酸盐。

上述新型聚羧酸减水剂的制备方法，步骤如下：

步骤1：制备或购买大分子单体，按照预定的配比称取原料；

步骤2：将烷基聚醚、丙烯酸单体、阻聚剂、催化剂和协水剂加入到反应釜中升温至160℃，回流状态进行酯化反应5小时，得到中间产物；催化剂选自硫酸、甲苯磺酸、固体酸ZrO₂的一种或几种，所说阻聚剂选自羟基苯甲醚、苯二酚、硫化二苯胺中的一种的或几种，所述协水剂选自乙酸乙酯、异戊醇中的一种或两种。

步骤3：分离出中间产物并加热至90℃进行溶解，同时滴加其他单体和引发剂溶液，滴加时间为1.2小时，滴加完毕后保温6小时，反应完成后，冷却至40℃，用氢氧化钠溶液调节pH为7，即获得目标产物。

实施例6中，水、水泥、沙、碎石和废弃砖块的配比与实施例1相同，加入0.25wt％的减水剂，4.2wt％的补强剂和1.8wt％的膨胀剂。

实施例7中，水、水泥、沙、碎石和废弃砖块的配比与实施例2相同，加入0.12wt％的减水剂，3.1wt％的补强剂，以及2.8wt％的膨胀剂。

实施例8中，水泥、沙、碎石和废弃砖块的配比与实施例3相同，加入0.45wt％的减水剂，4.8wt％的补强剂，以及1.1wt％的膨胀剂。

采用相同的测试方法，得到的28d强度的数据如下：44.8、45.2和50.5。

在该组实施例中，清洗再生骨料，可除去其上附着的粉尘，同时硅灰能够少混凝土内部的空隙率和空隙尺寸，改善骨料界面上的水泥浆体结构，硅灰的火山灰效应和微粒填充效应，浆体与骨料的粘结性好。高效减水剂，不仅能降低水灰比，更为重要的是使拌合料中的水泥更加分散，使硬化后的空隙率及孔隙分布情况得到进一步的改善。膨胀剂能够抵消再生骨料产生的收缩，解决了现有技术再生骨料混凝土收缩率大的问题。

在进一步的实施例中，所述再生混凝土还包括按照单位质量的废弃砖块10min吸水率计算的水量。一般来说再生骨料的吸水量会高一些，因此按照一定的比例多加入部分水量。但是这不是绝对的，如果经检测，再生骨料本身已经含有部分水，其吸水量与天然骨料接近的话，可以不采用该实施例的需水量计算方法。

最后，提供一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点的施工方法，该方法采用的十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点为上述实施例中的任一项，具体包括如下步骤：

步骤1.根据要求计算十字形型钢板的尺寸，在工厂中按照上述尺寸将型钢板加工成十字形型钢板和翼缘板；

步骤2.在翼缘板上划出安装线，焊接翼缘板和十字形型钢板，形成加强件，翼缘板和十字形型钢板相互垂直；

步骤3.计算混凝土柱的纵筋配筋率、箍筋配筋率和混凝土强度等级；

步骤4.绑扎柱纵筋，将柱箍筋从下向上绑扎，直至距离梁柱节点预定距离；

步骤5.将距离梁柱节点最近的一组或几组柱箍筋焊接于柱纵筋上；

步骤6.将加强件吊装安放，并与柱箍筋焊接，随后绑扎梁的钢筋，进行支梁。柱模的安装；

步骤7.浇筑再生混凝土，振捣密实。

型钢相交、钢筋交错较密实的部位，混凝土下料困难，在浇筑时要特别小心，振捣细心、到位，确保混凝土振捣密实和施工质量。

总之，本发明在低周反复荷载作用下有较好的刚度和延性，提高了梁柱节点的抗裂度和抗剪承载力，增强结构的耗能能力，防止节点脆性破坏，使节点的抗震性能得到明显的改善。其次，核心区采用十字形焊接翼缘的型钢板，能够有效地提高梁柱节点处混凝土浇筑振捣密实，提高型钢和节点混凝土的整体性和施工质量。再次，本发明可节省钢材，增大截面刚度，克服了钢结构耐火性差、局部失稳和钢筋混凝土结构构件配钢率限制等缺点，使钢材性能得以充分发挥。另外，节点处梁、柱型钢翼缘板和十字形型钢板的制作与焊接可以在工厂预制，现场整体吊装，提高施工质量和施工效率；相对现有技术，施工简单，操作较方便。最后，再生混凝土中废弃混凝土粗骨料的使用可以回收建筑垃圾，变废为宝，节约资源，保护环境。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

Claims (5)

1.一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，其特征在于，包括柱纵筋、与所述柱纵筋绑扎固定或焊接的柱箍筋，以及设置于梁柱节点处的、与所述柱箍筋和梁焊接或绑扎固定的加强件，所述加强件包括十字形型钢板和焊接于所述十字形型钢板周围的翼缘板，所述翼缘板与十字形型钢板垂直。

2.如权利要求1所述的采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，其特征在于，还包括再生混凝土，所述再生混凝土包括以下重量比的原料：水：水泥：砂：粗骨料=1:（2.5~3.0）:（2.8~3.5）:（9~10），所述粗骨料包括45~70mm的废弃砖块和碎石，废弃砖块的替代率为50%。

3.如权利要求2所述的采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，其特征在于，所述再生混凝土由以下重量比的原料组成：水：水泥：砂：粗骨料=1:2.7:3.0:9.4。

4.如权利要求2或3所述的采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点，其特征在于，所述再生混凝土还包括按照单位质量的废弃砖块10min吸水率计算的水量。

5.一种采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于，所述采用十字形型钢板焊接翼缘加强钢筋的再生混凝土梁柱节点为权利要求1至4中的任一项，所述施工方法包括如下步骤：

步骤1.根据要求计算十字形型钢板的尺寸，在工厂中按照上述尺寸将型钢板加工成十字形型钢板和翼缘板；

步骤2.在翼缘板上划出安装线，焊接翼缘板和十字形型钢板，形成加强件，翼缘板和十字形型钢板相互垂直；

步骤3.计算混凝土柱的纵筋配筋率、箍筋配筋率和混凝土强度等级；

步骤4.绑扎柱纵筋，将柱箍筋从下向上绑扎，直至距离梁柱节点预定距离；

步骤5.将距离梁柱节点最近的一组或几组柱箍筋焊接于柱纵筋上；

步骤6.将加强件吊装安放，并与柱箍筋焊接，随后绑扎梁的钢筋，进行支梁、柱模的安装；

步骤7.浇筑再生混凝土，振捣密实。