CN105113662A - 一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于框架结构填充墙的构造柱，包括砌块，阴阳咬合件，通槽（即能够穿插纵向钢筋的槽口）等，其特征在于：砌块上设有两条贯通砌块上下两个底面的通槽，每个砌块上下两个底面各附有一个凹和/或凸的棱台式咬合件，纵筋先通过预埋件的形式预埋,将砌块根据墙体形式与纵筋安装吻合。

Description

一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱

技术领域

本发明涉及一种用于框架结构的填充墙构造柱，还涉及这种用于框架结构填充墙的构造柱预制节。

背景技术

近年来，“5.12汶川特大地震”、“4.20芦山大地震”等震害事实表明，即使抗震性能较好的框架结构体系也因填充墙构造措施不合理、整体性差而导致填充墙体倒塌乃至整个框架结构失效的例子举不胜举，给人民生命财产安全带来了深重灾害。当今，框架结构应用极其普遍，尤其是灾后重建中大量临街农房都已经使用该结构体系。框架结构填充墙的构造柱能够约束墙体增强整体性提升其抗剪强度，对框架结构填充墙体耗能减灾防止倒塌，保障主体梁柱结构安全至关重要。但是，在实际框架结构填充墙构造柱施工工艺中，却是很费工费时的施工工序，质量往往不容易保障。

而规范中对框架结构填充墙构造柱的设置要求如下：

1.外墙转角处、内外墙丁字接头处、悬墙端、长墙每隔3.6～4.0m处应设构造柱。窗间墙长度小于500mm时墙垛可采用现浇钢筋陶粒砼墙，窗间长度大于500mm小于3600mm时在窗边设构造柱，当窗间墙长度不小于3600mm时除窗边设置构造柱外中部还需按要求设构造柱。

2.内墙长超过层高二倍时，在墙中部及端部设构造柱，其构造柱间距不大于二倍层高。当内墙高不小于4.0m时，每隔5.0m及端部设构造柱。

传统构造柱施工按以下施工过程进行：绑扎支立构造柱钢筋笼；砌墙，并在墙体砌筑时留设马牙搓；安装构造柱模板,浇筑构造柱混凝土,混凝土养护,拆除模板。

该构造柱施工工艺的施工工期为5～7天，施工中要求构造柱钢筋笼绑扎按照现行规范、模板平整且支设牢固、尺寸符合要求、混凝土振捣密实等，要求具有较高的施工工艺，才能保证构造柱的质量。

而目前广大农村及村镇地区由于经济和施工技术相对滞后，且缺乏有力的监管和验收机制,导致构造柱施工质量差、原材料不过关等问题普遍存在。上述没有质量保证的构造柱难以起到预期的增强墙体抗震抗剪承载力和约束变形的效果，实际上导致了成本和工期的浪费。

为了解决上述问题，目前有少量研究机构研制出了预制节构造柱，但都是针对砌体结构，未曾有针对框架结构填充墙的构造柱。例如，公开号为CN201343823的中国专利公开了一种用于砌体结构的构造柱以及其专用预制节；公开号为CN201915525U的中国专利公开了一种新型砌混结构墙角构造柱；公开号为CN203487705U的中国专利公开了一种预制节、预制节组合体以及抗震自保温构造柱。均采用自上而下通过纵筋穿插预制块的形式，但其施工方法都较为困难，且由于整体性较难保证，在砌体结构中并未普及。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本的用于框架结构的构造柱，解决了现有框架结构填充墙构造柱施工复杂，成本较高，质量较差，施工周期长的问题。

本发明的另一目的在于提供一种用于这种框架结构构造柱的施工方法。

本发明的再一目的在于提供制备这种用于框架结构的构造柱预制节。

本发明的目的是提供这样一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：

包括砌块，阴阳咬合件，通槽(即能够穿插纵向钢筋的槽口)等，其特征在于：砌块上设有两条贯通砌块上下两个底面的通槽，每个砌块上下两个底面各附有一个凹或凸的棱台式咬合件，纵筋先通过预埋件的形式预埋,将砌块根据墙体形式与纵筋安装吻合。

为了增强结构的抗冲击韧性，砌块为混凝土砌块，预制该混凝土砌块时,掺入短切玄武岩纤维，该玄武岩纤维单丝直径10-20微米，短切长度15-20mm，密度2600kg/cm3杨氏模量90-110GPa,熔点950-970摄氏度，抗拉强度4000-4500MPa,极限伸长率3.0％，掺加比例为混凝土体积的0.1-0.3％。

本发明另一特征在于框架结构填充墙构造柱的施工方法发生了颠覆性变化，其施工的进程与填充墙砖块的砌筑施工同时进行。

本发明再一特征在于在于阴阳咬合处，以及通槽处浇灌自膨胀水泥(或环氧砂浆等胶凝材料皆可)，当水泥终凝后，由膨胀水泥配制的混凝土在水中自由膨胀率为8～10×10^-4，可在混凝土中建立0.2～0.6MPa的自应力，满足补偿收缩要求，可减少或防止混凝土收缩开裂，同时膨胀水泥配制的混凝土因内部建立有膨胀自应力,与钢筋产生更强的握裹力，使整个构造柱的整体性能大大提高。

同时为了使构造柱和填充墙的整体性不受影响，可每间隔若干个预制节设置拉结筋，使填充墙与构造柱有效拉结，同时设置有与墙体咬接的马牙搓，使填充墙与构造柱的结合更加充分。

为了减轻砌块的重量，使得施工方便，上述砌块中可设有空腔，上下预制节的空腔部分重叠构成了构造柱的腔体。根据各个地方不同的抗震设防要求，可以适当的在构造柱的腔体中浇筑混凝土。

为了施工方便，应先在加设构造柱的地方，上楼顶与下楼面各埋一个四孔预埋件，在填充墙和构造柱施工之前，放上所对应的纵筋，并固定好。为了制造和施工方便，假定上述纵筋为四根，具体数量根据设计配置。

对于箍筋，为了提高构造柱的整体性及稳定性，可每间隔一个或者两个或者三个或者三个以上个预制节，在预制节的接头处即灰缝处设置箍筋。

本发明的另一目的是这样实现的：一种用于框架结构填充墙构造柱的制备方法，其特征在于：首先将4根纵筋通过焊接或者绑接的方法，固定在预埋件上的预埋孔中，以此为基础，以传统填充墙的砌筑方式一皮一皮的砌筑，预制节砌块加灰缝的厚度为600mm,与一皮砖块加灰缝的厚度相同。把预制节的砌块同时当做填充墙的一部分一起砌筑，预制节通过自身的通槽孔沿水平方向插入预设的纵筋，同时在预制节砌块的通槽内浇筑自膨胀水泥，并伴以砍刀捣实，充满在与构造柱预制节相连接的砖上预留的两条很小凹槽，把预先准备好的拉结筋固定，并用少量水泥砂浆抹平，每个预制节由两个预制砌块组成。当墙体与预制节等高后，继续安装，以此为基础在其上端依次安装其他的预制节，直至整个填充墙及构造柱同时砌筑完成。

根据相关建筑规范要求，填充墙的类型主要分为一字型、L型、十字型、T字形，对于不同的填充墙，所对应的马牙搓的方向不同。所以有如下马牙搓的设置方案：对于一字型墙，应在正四棱柱的两个相对的侧面各设置一个马牙搓；对于T字型墙，应在正四棱柱的两个侧面和一个端面各设置一个马牙搓；对于十字型墙，应在正四棱柱的两个侧面和两个端面各设置一个马牙搓。按照现有相关规定，为了施工方便，上述马牙搓的高度为一块砖的厚度或多块砖块与多块砖块之间灰缝的厚度之和。为了本发明操作方便，实现构造柱预制节砌筑同填充墙体的砌筑同步，一个预制节由两个预制砌块构成，每个预制砌块的厚度与砖块厚度相同，两个预制砌块的厚度与灰缝的厚度之和即为马牙搓的厚度。

本发明的有益效果为：

1、打破了传统框架结构构造柱的施工工艺和流程。传统的构造柱是工从绑扎支立构造柱钢筋笼；砌墙，并在墙体砌筑时留设马牙搓；安装构造柱模板,浇筑构造柱混凝土,混凝土养护,拆除模板。而本发明预制节可与墙体同时砌筑，使其施工工序融入到了砌筑墙体部分，为建筑物的施工减少了一道工序。

2、传统的框架结构构造柱的施工周期大概需要2～3天，通过这种预制节组合体的施工工艺大大缩短了工期。

3、按照本发明制备构造柱成本低。预制节的制备可以工业化制备，预制构件厂可以进行批量生产，方便推广；同时免去了传统工艺中，绑扎钢筋笼，钢模板的制作，以及相应的人工费等。

4、传统的人工浇筑构造柱施工质量得不到保证，存在着混凝土密实性差，甚至存在蜂窝，麻面等问题。工厂化生产预制节可以使质量得到一系列的保证。

5、本预制节的预制砌块的厚度较小、质量较轻、对施工无特殊要求、施工方便，方便在村镇地区进行推广。

6、本发明很好的解决了柱顶混凝土不密实、与楼层连接较差的问题，极大的提高了其整体性。

7、本发明能够充分的节约原材料，对于抗震设防等级较低的地区，可以采用空腔，对于抗震设防较高的地区，可以采用混凝土填充空腔，填充空腔的个数根据其承载能力设计要求而定。

附图说明

图1是本发明一字型墙的填充墙构造柱的立体结构示意图；

图2是本发明一字型墙的底层预制节的砌块的立体结构示意图；

图3是本发明一字型墙的底层预制节的砌块的立体透视结构示意图；

图4是本发明一字型墙的底层预制节的立体结构示意图；

图5是本发明一字型墙的底层预制节的剖面结构示意图；

图6是本发明一字型墙的第二层预制节的砌块的立体结构示意图；

图7是本发明一字型墙的第二层预制节的砌块的立体结构示意图；

图8是本发明一字型墙的第二层预制节的砌块的立体透视结构示意图；

图9是本发明一字型墙的构造柱的简单平面示意图；

图10是本发明一字型墙的构造柱的剖面示意图；

图11是本发明一字型墙的底层预制节与第二层预制节的接头处示意图；

图12是本发明一字型墙的带有拉结筋的两预制节的立体结构示意图；

图13是本发明一字型墙的设有箍筋的预制节砌块的立体结构示意图；

图14是本发明T字型墙的填充墙构造柱的立体结构示意图；

图15是本发明T字型墙的填充墙构造柱较长预制节中的砌块的立体透视结构示意图；

图16是本发明T字型墙的填充墙构造柱较长预制节中的两砌块的剖面示意图；

图17是本发明T字型墙的填充墙构造柱两预制节连接处的剖面示意图；

图18是本发明T字型墙的填充墙构造柱两预制节连接处的立体结构示意图；

图19是本发明十字型墙的填充墙构造柱的立体结构示意图。

图中，1.填充墙标准砖块，2.框架结构填充墙构造柱，3.构造柱纵筋，4.腔体，5.通槽，6.凸状棱台式咬合件，7.凹状棱台式咬合件，8.240mm预制节砌块，9.240mm预制节，10.360mm预制节砌块，11.360mm预制节，12.构造柱马牙搓，13.构造柱拉结筋，14.构造柱箍筋预留灰缝(环形凹槽),15自膨胀水泥(或环氧砂浆)，16.箍筋，17.横向拉结筋，18.活塞，19.浇筑孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行说明，其中主要对一字型填充墙构造柱的预制节，及其施工方法进行详细说明，对T字型填充墙构造柱以及十字型填充墙构造柱的预制节，及其施工方法进行简单说明。

预制节组合体及新型填充墙构造柱施工包括以下步骤：

1、埋置四孔预埋件。在前期施工中，根据设计图纸，在构造柱设置处的柱底面和柱顶面处分别埋置四孔预埋件，用于固定构造柱中的纵向钢筋。

2、固定纵向钢筋。根据构造柱的设计高度并加以适当的富余长度，截取钢筋，使得钢筋能够插入四孔预埋件足够长度，并可根据实际情况，将钢筋与预埋件进行焊接固定。

3、确定预制节的类型。根据填充墙的类型(一字型、T型或十字型)，确定构造柱预制节的类型和相应的预制砌块类型。

4、填充墙及构造柱的砌筑。

1)单层砌筑：如图1所示，将构造柱预制砌块与填充墙标准砖块1同步一层一层由下往上砌筑。砌筑构造柱预制块时，如图2所示，240mm预制节砌块8通过砌块的通槽5穿过此前预先竖向固定的构造柱纵筋3，确定好预制砌块的位置，然后向预制砌块的通槽5内倒入水泥砂浆，并用砖刀通过敲击预制砌块将水泥砂浆振捣密实，使预制砌块与纵向钢筋有效的粘结，形成整体。也可将普通水泥砂浆换为膨胀水泥砂浆，使得沟槽缝隙得以完全的填充，增加预制砌块与纵向钢筋的粘结，达到更好的整体性效果。

2)纵向砌筑：如图4，图5所示，两个相同的240mm预制砌块组成一个预制节，预制砌块之间通过砌块的凸状棱台式咬合件6，凹状棱台式咬合件进行咬合，并在砌筑时附以砌筑自膨胀水泥砂浆，使得预制砌块间咬结更为紧密。以一字型墙预制节为例，预制节砌块分为两个类型，一种为360mm预制节11，长边尺寸为360mm；一种为240mm预制节9，长边尺寸为240mm，两类型预制砌块宽带均为204mm,厚度均为53mm。不同类型的构造柱预制节砌块加上灰缝的厚度，大致为60mm。两种类型预制节的长度差为120mm，构造柱竖向由两种类型预制节交替砌筑，由于长短预制节之间的长度差形成两侧各60mm的突出与填充墙砌块之间形成马牙槎结合，使预制节构造柱与填充墙体连结为一个整体。对于T字型墙预制节砌块，有一类预制节砌块为方形，其边长为300mm，厚度为53mm。

3)拉结筋的施工：如图12展示出了两预制节之间拉结筋的立体结构示意图，根据相关规范的规定，构造柱与填充墙体之间每隔500mm需设置深入墙体不小于一米长度的构造柱拉结筋13，拉结筋13伸入墙体附以砌筑砂浆抹平，即拉结筋13埋于灰缝之中，以增强构造柱对填充墙体的约束，改善构造柱和墙体共同受力的性能。为使预制节构造柱能更好的与填充墙体形成整体，有效的约束填充墙体，达到预定的目的。预制节构造柱也采用拉结筋的设置增强与墙体的连接。其施工步骤为：(1)根据填充墙体与预制节构造柱的设计类型，确定拉结筋13的长度及类型，以一字型墙为例，根据设计预先制作拉结筋，拉结筋两端制作为L型的弯钩，并保证拉结筋13的长度符合设计要求。(2)砌筑墙体和预制节时，竖向预制节数量每达到四个时，便设置一次拉结筋13，拉结筋13为四根，预制节左右两侧各并排放置两根，如图12所示，拉结筋13一端弯钩顺着墙体伸入预制节，与预先固定的另一侧纵筋完成搭接，当四根拉结筋均与纵筋搭接完成并规整的放置在墙上后，便重复填充墙砌块和预制节砌块的砌筑，使拉结筋没入砌筑砂浆即灰缝之中，并确保灰缝的厚度均匀且饱满。

4)箍筋的施工：如图13是本发明一字型墙的设有箍筋的预制节砌块的立体结构示意图，在现在的构造柱施工中，箍筋具有约束纵筋横向变形、提高构造柱的抗剪能力、便于纵筋绑扎形成钢筋笼的作用。对不同位置的构造柱，根据规范的要求，还应将构造柱某些部位设置为箍筋加密区。对于本新型预制节构造柱，如图13所示，由于预制砌块是通过设置一端开口一端未开口的通槽5穿过纵筋到达预定位置，使纵向钢筋穿过预制砌块，并在通槽5中填充密实砌筑水泥砂浆或膨胀水泥，将预制砌块与纵筋形成整体，进而形成预制节构造柱整体。为了弥补通槽5一端开口一段闭合结构对纵筋约束能力的部分削弱，结合施工的方便以及预制砌块制作简易。以一字型墙所对应的预制节砌块为例，如图13所示，每个长预制节砌块的上表面均设置有用于放置箍筋的环形凹槽及构造柱箍筋预留灰缝，箍筋间距可根据设计要求进行调整，非加密区箍筋间距设置为240mm,即每隔两个预制节设置一次箍筋，对加密区的箍筋间距调整为120mm,即每隔一个预制节设置一次箍筋。将箍筋预先统一制作为如图13所示结构，在砌筑预制节需要设置箍筋时，将箍筋开口沿预制砌块沟槽开口侧至未开口侧方向移动，将纵筋包围其中，然后将箍筋开口两侧对压闭合，并将箍筋压入预制节所预设的用于放置箍筋的环形凹槽14，在用水泥砂浆或膨胀水泥对预制块沟槽填充的同时，对环形凹槽14进行填充并磨平，然后进行上一次砌块的砌筑。

第三部分：

T字形预制节构造柱：如图14，15，16，17，18，分别展示了T字型墙的填充墙构造柱的立体结构示意图；T字型墙的填充墙构造柱较长预制节中的砌块的立体透视结构示意图；T字型墙的填充墙构造柱较长预制节中的两砌块的剖面示意图；T字型墙的填充墙构造柱两预制节连接处的剖面示意图；T字型墙的填充墙构造柱两预制节连接处的立体结构示意图。由于T字形填充墙所对应的预制节构造柱(简称为丁字形预制节构造柱)相比于一字型填充墙所对应的预制节构造柱，需要与三侧的填充墙体通过马牙槎的砌筑形式进行咬结，所以T字形预制节构造柱由两种的预制节组成，两预制节垂直并交替砌筑，如图15所示。图15为顺砌于丁字形填充墙中的一字型墙体中的预制节砌块，长边尺寸为360mm、短边尺寸为240mm，厚为53mm。还有一个为顺砌于另一垂直填充墙中的预制节，长边尺寸为300mm,短边尺寸为240mm,厚度为53mm。两类型预制节均同前面所述的一字型填充墙构造柱预制节相似，设置有一端开口一端闭合的通槽，同时长边较长类型的预制节设有用于放置箍筋的环形凹槽。为了砌筑的方便，预制节阴阳菱形咬合件的设置如图16,图17所示。T字形预制节构造柱的施工步骤与一字型预制节构造柱施工步骤一致。

十字型预制节构造柱：由于十字形填充墙所对应的十字型预制节构造柱相比于T字型填充墙所对应的T字形预制节构造柱，需要与四侧的填充墙体通过马牙槎12的砌筑形式进行咬结，所以十字形预制节构造柱由相同尺寸的构造柱预制节组成，如图19所示，预制节相互垂直并交替砌筑。十字形预制节预制节砌块的尺寸均为长边尺寸为360mm、短边尺寸为240mm，厚为53mm。预制节同前面所述的一字型填充墙构造柱预制节相似，设置有一端开口一端闭合的通槽，同时每个预制节的顶面或底面设置有放置箍筋的环形凹槽。预制节阴阳菱形咬合件的设置于预制节中心。十字形预制节构造柱的施工步骤与一字型预制节构造柱施工步骤一致。

Claims (10)

1.一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：包括砌块，阴阳咬合件，通槽等，其特征在于：砌块上设有两条贯通砌块上下两个底面的通槽，每个砌块上下两个底面各附有一个凹或凸的棱台式咬合件，纵筋先通过预埋件的形式预埋,将砌块根据墙体形式与纵筋安装吻合；为了增强结构的抗冲击韧性，砌块为混凝土砌块，预制该混凝土砌块时,掺入短切玄武岩纤维，该玄武岩纤维单丝直径10-20微米，短切长度15-20mm，密度2600kg/cm3杨氏模量90-110GPa,熔点950-970摄氏度，抗拉强度4000-4500MPa,极限伸长率3.0%，掺加比例为混凝土体积的0.1-0.3%。

2.根据权利要求1所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：在砌块之间的阴阳咬合处，以及通槽处浇灌自膨胀水泥，当水泥终凝后，由膨胀水泥配制的混凝土在水中自由膨胀率为8～10×10^-4。

3.根据权利要求1-2所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：所述砌块中可设有空腔，上下预制节的空腔部分重叠构成了构造柱的腔体。

4.根据权利要求1-3所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：每间隔若干个预制节设置拉结筋，使填充墙与构造柱有效拉结，同时设置有与墙体咬接的马牙搓，使填充墙与构造柱的结合更加充分。

5.根据权利要求1-4所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：上述砌块中可设有空腔，上下预制节的空腔部分重叠构成了构造柱的腔体。

6.根据权利要求1-5所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：在加设构造柱的地方，上楼顶与下楼面各埋一个四孔预埋件，在填充墙和构造柱施工之前，放上所对应的纵筋，并固定好。

7.根据权利要求1-6所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：纵筋为4根或者6根或者8根。

8.根据权利要求1所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：为了提高构造柱的整体性及稳定性，可每间隔一个或者两个或者三个或者三个以上个预制节，在预制节的接头处即灰缝处设置箍筋。

9.根据权利要求1所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：对于一字型墙，应在正四棱柱的两个相对的侧面各设置一个马牙搓。

10.根据权利要求1所述一种与框架结构填充墙同时施工的装配式构造柱，其特征在于：一个预制节由两个预制砌块构成，每个预制砌块的厚度与砖块厚度相同，两个预制砌块的厚度与灰缝的厚度之和即为马牙搓的厚度。