CN105625572B - 差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，包括预制混凝土梁、预制混凝土柱、预制梁底预应力筋和普通钢筋、梁顶普通钢筋、柱内纵向钢筋、套筒和连接钢筋、U形钢筋。预制梁的两端预留后浇段，底部配有的预应力筋伸出梁端并锚固于梁端后浇段，与预制混凝土梁、柱一起通过后浇注的混凝土形成预制混凝土梁柱节点。为确保本梁柱节点整体性，将梁底普通受力钢筋通过套筒与抗震钢筋相互连接，并在节点后浇区域设置U形钢筋。为提高本梁柱节点的耗能能力，预制梁的两端采用具有较高极限应变的混凝土浇筑。本发明降低了生产和施工难度，减轻了预制混凝土梁的截面高度或用钢量，保证了梁柱节点的整体性和抗震性能。

Description

差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点
技术领域
本发明涉及一种差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点连接构造，属于土木工程预制混凝土结构技术领域。
背景技术
框架结构主要由梁、柱以及梁柱节点构建而成，属于建筑工程中应用最广的一种结构形式。预制预应力混凝土装配整体式框架结构体系符合“建筑工业化、住宅产业化”和绿色建筑的要求。该类结构体系具有施工速度快、环境污染小、质量有保证以及耐久性好等优点，还具有便于采用先张预应力技术、构件截面减小、节点施工较为简便、用钢量较低等突出特点。
预制预应力混凝土装配整体式框架结构的核心技术是预制混凝土梁与预制混凝土柱的节点连接构造形式，其质量直接影响到该类结构的极限承载力和抗震性能等。目前已有的预制框架结构梁柱节点连接技术将梁端设有键槽或U形凹槽，同时配有预应力筋及普通钢筋，有时辅以U型钢筋，相互搭接、锚固于节点核心区内，并在节点区的后浇段采用混凝土现浇将预制混凝土梁、柱形成一个整体，但存在造价较大、施工操作空间不足、节点延性性能有所欠缺等不足。以上预制框架梁柱节点连接技术多具有适用性不足、施工建造不便等问题，这使得预制预应力混凝土装配整体式框架结构的应用优势并不明显。
如何构建受力性能良好、构造措施合理、施工便捷的新型梁柱节点连接构造，一直是预制预应力混凝土装配整体式框架结构的技术难点。
发明内容
技术问题：本发明提供了一种生产制作难度低、施工便捷、连接形式简单、受力明确的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点。
技术方案：本发明的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，包括梁柱节点后浇段、设置在所述梁柱节点后浇段水平两端的预制混凝土梁、设置在梁柱节点后浇段上下两端的预制混凝土柱，所述预制混凝土梁和梁柱节点后浇段上方设置有叠合梁上部现浇区域，所述梁柱节点后浇段中配有U形钢筋和位于U形钢筋下侧的连接钢筋，所述预制混凝土柱内配有纵向钢筋，所述叠合梁上部现浇区域中配有普通受力钢筋，预制混凝土梁的底部配有普通受力钢筋和预应力筋，所述预应力筋伸出梁端并伸入梁柱节点后浇段，沿柱方向向上弯起形成弯钩，锚固于梁柱节点后浇段内，所述普通受力钢筋通过连接套筒与连接钢筋连接，梁柱节点后浇段中浇注有极限压应变大于或等于普通混凝土极限压应变1.2倍的高性能混凝土材料。
进一步的，本发明梁柱节点中，梁柱节点后浇段中，U形钢筋的等强换算面积As换算为0.2A′s～A′s，其中A′s为普通受力钢筋的总截面面积，As换算根据梁柱节点后浇段内配有的U形钢筋的总截面面积As经等强换算得到；
所述连接钢筋的截面面积Ase为0.2A′s～0.8A′s。
进一步的，本发明梁柱节点中，所述梁柱节点后浇段的预留长度，即预制混凝土柱边缘与预制混凝土梁端部的水平间距为0.5h～2h，其中h为叠合混凝土梁的高度，即预制混凝土梁和叠合梁上部现浇区域的高度之和。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)常规预制混凝土梁内配置普通受力钢筋，梁的跨越能力较差，为了提高跨越能力，预制预应力混凝土梁内配有预应力筋及普通受力钢筋，以满足混凝土梁的裂缝、拉应力等控制要求，造成构件代价较高，在有效的现浇施工空间内，节点区域的连接和施工作业难度很大。而本发明中预制梁两端留有后浇段，仅需额外配置U形钢筋，并将两侧的普通受力钢筋有效连接，达到了与现浇混凝土框架结构同等的承载能力和抗震性能，降低了预制梁的梁截面或用钢量，从而构件的造价、施工难度显著降低，达到了节材高效的目的。
(2)传统预制混凝土梁中受力钢筋相互连接时，采用焊接或绑扎连接，均存在一些缺点。绑扎连接易造成连接失效，狭窄空间操作难度大，而焊接连接的设备体积较大，移动不便、接头合格率低，对操作工人的技术要求较高，操作中焊接质量受工人技术水平影响较大。本发明中采用可连接不同直径连接钢筋的套筒。因此，本技术一方面降低了预制混凝土梁柱节点核心区域内受力钢筋连接的复杂性，有利于梁底部受力钢筋之间的可靠连接，另一方面也显著降低了预制混凝土梁构件的制作、生产难度，提高了现场施工的便捷性和高效性。
(3)通常预制混凝土梁柱节点处的连接较弱，节点抗震性能较差，而本发明在预制梁的两端及节点核心区域位置配置有U形钢筋，与已相互连接的底部普通受力钢筋一同在后浇段内整浇形成梁柱节点，在保证梁柱节点的整体性和抗震性能的前提下，该连接构造较为简单，受力明确。
(4)预制混凝土框架节点区域容易出现塑性铰，浇注普通混凝土时，节点的耗能能力较为不足。本发明在预制混凝土梁的两端分别预留了一定的后浇区域，并在其中浇注具有较高极限应变的高性能混凝土，相比普通混凝土梁柱节点，其梁端塑性铰区的延性得到较好的提高。
附图说明
图1为本发明的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点连接示意图。
图2为图1中预制混凝土梁及叠合梁上部现浇区域的剖面图。
其中：1为预制混凝土梁，2为叠合梁的上部现浇区域，3为预制梁底部普通受力钢筋，4为预制混凝土柱，5为连接套筒，6为预制混凝土梁柱节点后浇段，7为预制梁底部预应力筋，8为U形钢筋，9为预制柱内纵向钢筋，10为预制梁顶部的普通受力钢筋，11为满足抗震要求的连接钢筋，12为箍筋。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明做进一步的说明：
图1为本发明的一种差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点示意，而图2对应着图1中预制混凝土梁及叠合梁上部现浇区域的剖面图。如图1、图2所示，一种差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，主要由预制混凝土梁1、叠合梁上部现浇区域2、预制梁底部普通受力钢筋3、预制混凝土柱4、连接套筒5、预制梁两端的梁柱节点后浇段6、预制梁底部预应力筋7、U形钢筋8、预制柱内纵向钢筋9、预制梁顶部普通受力钢筋10、满足抗震要求的连接钢筋11。所述的预制混凝土梁1的两端预留后浇段6，预制梁1底部配有普通钢筋3和预应力筋7，其中预应力筋7伸出梁端并通过梁柱节点后浇段6后，沿柱方向向上弯起形成弯钩，锚固于梁柱节点后浇段6内。
如图1所示，所述的连接套筒5的两端所连接的受力钢筋3和抗震钢筋11的直径可不相同。所述套筒5的抗拉承载力标准值应大于、等于被连接钢筋3和抗震钢筋11的受拉承载力标准值的1.1倍，套筒5的长度为钢筋3和钢筋11的直径的2～15倍。
图1中所述的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，应在节点后浇段6内设置U形钢筋8，所述的U形钢筋8两端向上弯起呈U形状，更好地使预制混凝土梁1、预制混凝土柱4连接成为一个整体。为确保等强设计，所配有的U形钢筋8的材质、强度等级与普通受力钢筋3相同，且所述U形钢筋8及所述的满足抗震要求的连接钢筋11的总截面面积As按等强换算成梁顶普通钢筋的面积之后的面积As换算为0.2A′s～A′s，其中A′s为梁顶部普通受力钢筋9的总截面面积。此处，等强换算是指不同钢号钢筋代换时，按强度相等的原则进行代换，需考虑不同钢筋的强度设计值。U形钢筋8的锚固长度及混凝土保护层厚度应满足国家现行行业标准和国家规范的相关规定要求。所述的满足抗震要求的连接钢筋11的截面面积Ase为0.1A′s～0.5A′s，其根数与普通钢筋3相同。
需指出，图1中与套筒5相连并满足抗震要求的连接钢筋11及U形钢筋8不但应满足普通钢筋的相关性能指标要求，还需要满足抗震方面的三个要求，即：钢筋11、钢筋8的实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25，钢筋11及钢筋8的实测屈服强度与常见的热轧钢筋强度特征值之比不大于1.30，钢筋11及钢筋8的最大力下总伸长率不小于9％。当预制混凝土梁1的高度较高时，梁的两侧应设置腰筋，且箍筋12宜采用封闭箍筋。梁底钢筋3和预应力筋7的分布宜分散、对称；其锚固长度及混凝土保护层厚度应满足国家现行行业标准和国家规范的相关规定要求。
如图1所示，所述的预制梁1的梁柱节点后浇段6中浇注有高性能混凝土材料，其极限压应变大于等于普通混凝土极限压应变的1.2倍。所述的预制梁两端梁柱节点后浇段6的预留长度采用0.5h～2h，其中h为叠合混凝土梁的高度。由于预制混凝土框架节点区域容易出现塑性铰，浇注普通混凝土时，节点的耗能能力较为不足。本发明在预制混凝土梁的两端分别预留了一定的后浇区域，并在其中浇注具有较高极限应变的混凝土，相比普通混凝土梁柱节点，其梁端塑性铰区的延性得到较好的提高。
预制梁1和预制柱4吊装前，先搭设临时支撑、模板等，并根据设计要求调节支撑高度，以确保预制混凝土梁1和预制混凝土柱4的位置准确无误。现场施工时，将预制混凝土梁1两端的后浇带6设置有模板，将梁底部的预应力筋7、顶部普通受力钢筋10、箍筋12和柱内纵向钢筋9安装完成，如图2所示，并采用混凝土同时浇筑，形成预制混凝土梁柱节点。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图1——图2中所示只是本发明的实施方式之一。当本发明所公开连接方式应用于更一般的预制框架结构梁柱节点时，可根据实际梁柱连接方式(如顶层边柱、顶层中柱、一般层边柱等)，对节点区域后浇段的U形钢筋、套筒、预应力筋根数及分布形式作适当调整。因此，如果其他技术人员在未脱离本发明创造宗旨的情况下，采用与该技术方案相似的构件连接方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，其特征在于，该节点包括梁柱节点后浇段(6)、设置在所述梁柱节点后浇段(6)水平两端的预制混凝土梁(1)、设置在梁柱节点后浇段(6)上下两端的预制混凝土柱(4)，所述预制混凝土梁(1)和梁柱节点后浇段(6)上方设置有叠合梁上部现浇区域(2)，所述梁柱节点后浇段(6)中配有U形钢筋(8)和位于U形钢筋(8)下侧的连接钢筋(11)，所述预制混凝土柱(4)内配有纵向钢筋(9)，所述叠合梁上部现浇区域(2)中配有普通受力钢筋(10)，预制混凝土梁(1)的底部配有普通受力钢筋(3)和预应力筋(7)，所述预应力筋(7)伸出梁端并伸入梁柱节点后浇段(6)，沿柱方向向上弯起形成弯钩，锚固于梁柱节点后浇段(6)内，所述普通受力钢筋(3)通过连接套筒(5)与连接钢筋(11)连接，所述梁柱节点后浇段(6)中浇注有极限压应变大于或等于普通混凝土极限压应变1.2倍的高性能混凝土材料。
2.根据权利要求1所述的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，其特征在于，所述梁柱节点后浇段(6)中，U形钢筋(8)的等强换算面积As换算为0.2A′s～A′s，其中A′s为普通受力钢筋(10)的总截面面积，As换算根据梁柱节点后浇段(6)内配有的U形钢筋(8)的总截面面积As经等强换算得到；
所述连接钢筋(11)的截面面积Ase为0.2A′s～0.8A′s。
3.根据权利要求1所述的差别性使用高性能材料的预制预应力混凝土框架梁柱节点，其特征在于，所述梁柱节点后浇段(6)的预留长度，即预制混凝土柱(4)边缘与预制混凝土梁(1)端部的水平间距为0.5h～2h，其中h为叠合混凝土梁的高度，即预制混凝土梁(1)和叠合梁上部现浇区域(2)的高度之和。
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