CN105951986B - 一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构及其方法，属于预制装配式混凝土结构工程领域，其特征是此一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构还包括受拉纵筋、U形钢筋、毛化层、混凝土连接层，在预制柱上位于节点部位设置上排的连接钢筋即受拉纵筋和下排的U形钢筋，将受拉纵筋、U形钢筋的右段均与箍筋Ⅰ相绑扎并埋设在预制柱内，一种装配整体式框架柱梁的边节点连接方法，在工厂生产预制柱、预制梁并分别设置毛化层，在施工现场，将预制柱上的受拉纵筋、U形钢筋分别与预制梁连接段上的纵筋、箍筋Ⅱ相对应绑扎，同时，现浇普通混凝土连接层，实现梁柱之间的连接，施工方便，缩短了工期，提高了抗震性能。

Description

一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构及其方法

技术领域

本发明属于预制装配式混凝土结构工程领域，尤其是涉及一种装配整体式框架的节点连接结构及其方法。

背景技术

建筑业在国民经济中发挥着巨大的作用，然而，建筑行业的矛盾也越来越多：能耗高、成本上涨、建筑质量难以保证和建筑工地的脏乱差等，低效率粗放型的方法已经难以为继，近年来，大力推进建筑工业化和住宅产业化，努力推进住宅产业的结构升级和调整。

所谓住宅产业化，就是在工厂生产预制混凝土构件，再将混凝土构件运至施工现场完成拼装，通过工业化的生产方式建造住宅，是升级换代的必然要求。相比于传统建筑方法，预制装配式建筑有着显著的优点：预制构件工业化生产，现场施工方便，建造速度快，环保、节能、减排，经济效益显著，有利于建筑业的可持续发展，是我国建筑业的发展方向。

框架结构是建筑业使用最为广泛的结构，且其与剪力墙结构、筒体结构等还能组合成框架剪力墙体系、框架筒体体系，因此，要推广预制结构装配体系，研究预制框架结构中的梁柱之间的连接方式尤为必要，众所周知，框架结构能够整体工作，框架柱和框架梁之间的可靠连接非常关键；传统混凝土结构由于混凝土现浇，节点区域受力钢筋连续布置，只要配置合理的钢筋，一般不会出现构件之间连接的破坏，但是在预制混凝土结构的实际施工过程中，预制构件连接处的施工定位不容易，因此降低了施工速度和效率；对于预制混凝土结构而言，构件的连接质量是否能得到保证，是整个结构能否发挥设计功能的关键所在，而通常预制结构连接处的抗剪承载力和延性较差，容易成为结构体系中的薄弱部位，从而对整个预制结构的安全性造成威胁，一些研究成果也表明，预制装配整体式结构的抗震性能与现浇混凝土结构相比较差。

预制框架结构的柱梁节点及附近区域在地震作用下要承受很大的内力，现有的装配式框架结构连接方案中，柱梁之间的连接区位于节点区，或直接位于竖向柱的侧面，对接合处的要求较高，施工工艺较繁琐；由于新老混凝土界面的粘结强度不足，必然会导致梁端的刚度不足，削弱节点的延性和承载力，以及节点区混凝土现场施工的不便，导致新老混凝土界面过早剥离或节点过早破坏，并不能实现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的抗震设计概念和要求。

中国专利文献CN2784490公开了一种装配式混凝土框架结构的预应力连接节点，该节点连接特征在于：梁和柱均为预制，梁与柱之间留有不大于10mm宽的缝隙，通过砂浆封闭；在梁界面上、下核心点，以及在柱上对应梁截面上下核心点位置留设孔道以便传入无粘结预应力钢筋；梁端的上、下部距柱表面不小于1/2梁高范围内分别采用两个互相搭接的螺旋钢筋约束混凝土层。

中国专利文献CN104727439A公开了一种装配式混凝土新式柱、梁结构及装配连接方法，通过在预制柱的柱顶和柱底设置灌浆槽，并在相应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，使预制梁的顶钢筋可以直接穿过预制柱而与预制柱相连接，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层的剪力和拉力，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上的连接件。

中国专利文献CN105275087A公开了一种预制装配式混凝土梁柱的连接结构，该结构连接采用预埋件连接，三个预埋件均为工字形型钢、双腹板型钢，在预制柱的中部横向预埋第一预埋件，此第一预埋件贯穿预制柱，且第一预埋件的两端从预制柱的两侧伸出，并设有纵向钢筋和箍筋，在两根预制梁的内部分别预埋第二预埋件和第三预埋件，此两个预埋件的另一端从预制梁内伸出，将第一预埋件的两端分别与第二预埋件、第三预埋件的伸出端相连接。

综上可见，现有的装配式框架柱梁节点的连接仍存在着连接强度不足、工艺繁琐、成本高昂的弊端，不利于当前我国住宅产业化和建筑工业化的发展。如何在保证柱梁连接强度的前提下，简化加工及实施工艺，降低造价，这正是本发明的出发点所在。

发明内容

本发明的目的是提出一种装配整体式框架柱梁的边节点 连接结构及其方法不仅方案合理、施工方便，缩短施工周期，降低造价，而且有效提高节点区的延性和承载力，提高装配整体式框架结构的抗震性能。

本发明的目的是这样来实现的：一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构，包括预制柱1和预制梁2，在所述的预制柱1的侧面对应位于节点连接部位设置预制梁2，下面以在所述的预制柱1的左侧面设置预制梁2为例作进一步描述，所述的预制柱1是横截面呈矩形的混凝土立柱，所述的预制柱1包括竖筋8（又称为：竖向纵筋）、箍筋Ⅰ6-1、混凝土层和灌浆套筒4，所述的箍筋Ⅰ6-1自上至下均布地绑扎（连接）在竖筋8上，混凝土层将竖筋8、箍筋Ⅰ6-1均包容在其中，在所述的预制柱1的上端段、下端段上（对应位于每层楼层的反弯点或者每两层楼层的反弯点处）均布对称地分别设置灌浆套筒4，框架结构的预制柱与预制柱之间采用灌浆套筒4内注浆连接；所述的预制梁2是横截面呈矩形的混凝土梁，所述的预制梁2包括水平的位于预制梁2的顶部、底部的纵筋5（说明：所述的预制梁2的顶部的纵筋待现场装配时再布置）、腰筋、箍筋Ⅱ6-2和混凝土层，所述的箍筋Ⅱ6-2自左至右均布地绑扎在纵筋5上，混凝土层将纵筋5、腰筋、箍筋Ⅱ6-2均包容在其中，其特征是：此一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构还包括连接钢筋即受拉纵筋5-1、U形钢筋7、毛化层和混凝土连接层3，在所述的预制柱1上对应位于与预制梁2的节点连接部位均布设置上排的受拉纵筋5-1和下排的U形钢筋7 ，所述的受拉纵筋5-1、U形钢筋7的直径与数量均按照设计设置，所述的受拉纵筋5-1、U形钢筋7均向左水平外伸出预制柱1，所述的受拉纵筋5-1的右端段呈向下垂直折弯状，所述的受拉纵筋5-1的左端段呈向后垂直折弯状，所述的受拉纵筋5-1的右段与箍筋Ⅰ6-1相绑扎并埋设在预制柱1内，所述的受拉纵筋5-1的左段（即外伸段）与预制梁2的右端段（即连接段）的顶部的纵筋5和箍筋Ⅱ6-2相对应绑扎，此连接段的长度可为400mm~500mm，所述的U形钢筋7的左垂直段、右垂直段均向上伸，所述的U形钢筋7的右段和右垂直段与箍筋Ⅰ6-1相绑扎并埋设在预制柱1内，所述的U形钢筋7的外伸的左段和左垂直段与预制梁2的连接段的底部的纵筋5和箍筋Ⅱ6-2相对应绑扎，此外，在所述的预制柱1的节点表面上和在预制梁2的右端部表面上分别设置毛化层（即混凝土拉毛层），在所述的预制柱1与预制梁2的节点部位设置混凝土连接层3，实现柱梁之间的连接。

一种装配整体式框架柱梁的边节点连接方法，是在工厂按照设计生产预制柱和预制梁，并将柱梁节点连接区设置在预制柱上，在浇筑预制柱的同时，按照设计在预制柱上设置上排的受拉纵筋和下排的U形钢筋，现场安装时，将受拉纵筋的外伸段与预制梁上连接段的纵筋对应绑扎搭接，同时，将受拉纵筋、U形钢筋的外伸段分别与预制梁上连接段的箍筋Ⅱ对应绑扎连接，然后在预制柱与预制梁的结合部支模、现浇普通混凝土连接层，实现柱梁之间的连接。

其施工步骤为：

一）、工厂生产预制柱、预制梁：

1、按照设计，采用常规工艺，配筋、制模、绑扎钢筋（即对应绑扎预制柱的竖筋与箍筋Ⅰ、对应绑扎预制梁底部的纵筋、腰筋与箍筋Ⅱ，预制梁顶部的纵筋待现场装配时再布置、绑扎），埋设灌浆套筒，浇灌混凝土层和养护，在工厂生产预制柱与预制梁，并在接近混凝土层终凝时，对预制柱上的节点连接区的混凝土层界面（表面）、预制梁的右端部表面分别进行毛化处理形成毛化层，以提高界面的粘结强度；

2、在工厂生产预制柱时，按照设计在预制柱上对应位于节点连接部位均布设置上排的受拉纵筋和下排的U形钢筋，此受拉纵筋、U形钢筋均向左水平外伸出预制柱，使受拉纵筋的右端段呈向下垂直折弯状，受拉纵筋的左端段呈向后垂直折弯状，受拉纵筋的右段与预制柱内的箍筋Ⅰ相绑扎并埋设在预制柱内，U形钢筋的左垂直段、右垂直段均向上伸，U形钢筋的右段和右垂直段与预制柱内的箍筋Ⅰ相绑扎并埋设在预制柱内；

二）、现场安装预制柱与预制梁：

1、将工厂生产的预制柱、预制梁运输至施工现场，安装时，先将预制柱吊装就位，利用吊车将上层预制柱与下层预制柱对齐定位好后，在预制柱侧设置侧向支撑以固定，再通过向埋设的灌浆套筒内灌浆，将上层预制柱与下层预制柱连接起来；

2、将预制梁吊装就位并临时固定，按照设计布置预制梁顶部的纵筋；

3、将受拉纵筋的左段（即外伸段）与预制梁的左端段（即连接段）的顶部的纵筋相对应绑扎，同时，将受拉纵筋的左段（即外伸段）与预制梁的左端段（即连接段）的箍筋Ⅱ相对应绑扎，将预制梁连接段底部的水平的纵筋与预制柱中U形钢筋的伸出段绑扎搭接，将所述的U形钢筋的外伸的左段和左垂直段与预制梁的连接段上的箍筋Ⅱ相对应绑扎；

4、在预制梁与预制柱的节点连接区的侧面设置模板，并按照设计与叠合楼板搭接整体浇筑普通混凝土连接层，当混凝土连接层达到拆模强度时即可拆模，完成柱梁节点连接区的施工。

本发明所提出的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构及其方法，不仅方案合理、施工方便，缩短了施工周期，降低了成本，而且有效提高了节点区的延性和承载力，提高了装配整体式框架结构的抗震性能。

本发明具有如下优点：

1、将柱的拆分位置选在每层楼层的反弯点或者每两层楼层的反弯点处，能使薄弱部位避开内力最大处，提高结构构件的安全性，同时给施工带来了便捷。

2、将节点区设置在预制柱上，并与预制柱一起在工厂实现整体浇筑，

既提高了施工速度和效率，又保证了节点区的质量和承载力。

3、在浇筑预制柱时，在预制柱上埋设受拉纵筋和U形钢筋，有效地提高预制柱的生产效率，同时也方便吊装与运输。

4、对预制柱、预制梁的节点连接区的混凝土界面进行毛化处理，增强了

新旧混凝土的界面粘结力，从而提高了节点的抗震性能。

现结合附图和实施例对本发明所提出的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明所提出的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构的节点的主视示意图。

图2为图1中的件1：预制柱构造的主视示意图。

图3为图1中的件2：预制梁构造的主视示意图。

图4为本发明所提出的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构的整体构造的主视示意图。

图1-图4中：

1、预制柱 2、预制梁 3、混凝土连接层 4、灌浆套筒 5、纵筋 5-1、受拉纵筋6-1、箍筋Ⅰ 6-2、箍筋Ⅱ 7、U形钢筋 8、竖筋

具体实施方式

从图1-4中可以看出：一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构，包括预制柱1和预制梁2，在所述的预制柱1的侧面对应位于节点连接部位设置预制梁2，下面以在所述的预制柱1的左侧面设置预制梁2为例作进一步描述，所述的预制柱1是横截面呈矩形的混凝土立柱，所述的预制柱1包括竖筋8（又称为：竖向纵筋）、箍筋Ⅰ6-1、混凝土层和灌浆套筒4，所述的箍筋Ⅰ6-1自上至下均布地绑扎（连接）在竖筋8上，混凝土层将竖筋8、箍筋Ⅰ6-1均包容在其中，在所述的预制柱1的上端段、下端段上（对应位于每层楼层的反弯点或者每两层楼层的反弯点处）均布对称地分别设置灌浆套筒4，框架结构的预制柱与预制柱之间采用灌浆套筒4内注浆连接；所述的预制梁2是横截面呈矩形的混凝土梁，所述的预制梁2包括水平的位于预制梁2的顶部、底部的纵筋5（说明：所述的预制梁2的顶部的纵筋待现场装配时再布置）、腰筋、箍筋Ⅱ6-2和混凝土层，所述的箍筋Ⅱ6-2自左至右均布地绑扎在纵筋5上，混凝土层将纵筋5、腰筋、箍筋Ⅱ6-2均包容在其中，其特征是：此一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构还包括连接钢筋即受拉纵筋5-1、U形钢筋7、毛化层和混凝土连接层3，在所述的预制柱1上对应位于与预制梁2的节点连接部位均布设置上排的受拉纵筋5-1和下排的U形钢筋7 ，所述的受拉纵筋5-1、U形钢筋7的直径与数量均按照设计设置，所述的受拉纵筋5-1、U形钢筋7均向左水平外伸出预制柱1，所述的受拉纵筋5-1的右端段呈向下垂直折弯状，所述的受拉纵筋5-1的左端段呈向后垂直折弯状，所述的受拉纵筋5-1的右段与箍筋Ⅰ6-1相绑扎并埋设在预制柱1内，所述的受拉纵筋5-1的左段（即外伸段）与预制梁2的右端段（即连接段）的顶部的纵筋5和箍筋Ⅱ6-2相对应绑扎，此连接段的长度可为400mm~500mm，所述的U形钢筋7的左垂直段、右垂直段均向上伸，所述的U形钢筋7的右段和右垂直段与箍筋Ⅰ6-1相绑扎并埋设在预制柱1内，所述的U形钢筋7的外伸的左段和左垂直段与预制梁2的连接段的底部的纵筋5和箍筋Ⅱ6-2相对应绑扎，此外，在所述的预制柱1的节点表面上和在预制梁2的右端部表面上分别设置毛化层（即混凝土拉毛层），在所述的预制柱1与预制梁2的节点部位设置混凝土连接层3，实现柱梁之间的连接，缩短了工期，降低了成本，有效地提高了节点区的延性和承载力，提高了装配整体式框架结构的抗震性能。

实施例

在某试点工程中一幢6层住宅楼的施工中，预制柱的截面尺寸为600mm×600mm，预制梁的截面尺寸为400mm×600mm，混凝土层采用C30混凝土，纵筋和箍筋均选用HRB400钢筋，混凝土保护层的厚度为20mm。

一、工厂预制部分：

预制柱制作：沿柱四周均匀地布置十二根直径为25mm的竖筋，且为了安装灌浆套筒，竖筋的底部高出柱底100mm，则竖筋的顶部亦高出（伸出）柱顶100mm；沿竖筋方向均匀的布置直径为10mm、间距为100mm的箍筋Ⅰ；在预制柱上位于柱梁节点的下部部位设置四根直径为25mm的U形钢筋，此U形钢筋的底部的长度为1020mm，此U形钢筋的左、右垂直段的弯起高度均为250mm，其一段弯起部分（右垂直段）绑扎在预制柱的一侧的竖筋上；在预制柱上位于柱梁节点区的上部部位设置四根直径为25mm的L形钢筋（受拉纵筋），此受拉纵筋的底部的长度为1200mm，弯起高度均为250mm，其右弯起段（右垂直段）亦绑扎在预制柱的一侧的竖筋上；四个灌浆套筒设置在预制柱四角的竖筋的底部；沿钢筋笼四周设置模板，控制混凝土层（保护层）的厚度不小于20mm。一切安装完毕后，浇筑C30混凝土层；在接近混凝土层终凝时，对预制柱上的节点连接区的混凝土层界面进行毛化处理形成毛化层。

预制梁制作：沿预制梁的底部均匀地布置四根直径为25mm的水平的纵筋，在预制梁高的1/2处布置两根直径为25mm的腰筋，预制梁顶部的纵筋待现场装配时再布置，预制梁底部的纵筋在离梁端截面50mm处向上弯起，弯起高度为250mm，腰筋在离梁端截面500mm处截断，沿纵筋方向均匀的布置直径为10mm、间距为100mm的箍筋Ⅱ；沿钢筋笼四周设置模板，搭接处的凹槽部分亦需沿表面设置模板，控制混凝土层（保护层）的厚度不小于20mm。一切安装完毕后，浇筑C30混凝土层；在接近混凝土层终凝时，对预制梁上的节点连接区的混凝土层界面进行毛化处理形成毛化层。

二、现场安装部分：

将工厂生产的预制梁与预制柱运输至施工现场；

安装时，先将预制柱吊装就位，利用吊车将上层预制柱与下层预制柱对齐定位好后，在预制柱侧设置侧向支撑以固定，再通过向埋设的灌浆套筒内灌浆，将上层预制柱与下层预制柱连接起来；

将预制梁吊装就位并临时固定；

在预制梁的顶部均匀地穿装四根直径为25mm的水平的纵筋，并与预制柱中的受拉纵筋的伸出段绑扎搭接；

将预制梁底部连接段的水平的纵筋与预制柱中U形钢筋的伸出段绑扎搭接；

绑扎节点连接区的箍筋Ⅱ，并将现场穿装的顶部的水平的纵筋与预制梁中的箍筋Ⅱ绑扎搭接；

在节点连接区侧面设置模板，与设计的叠合楼板搭接，整体浇筑C30混凝土连接层，混凝土连接层达到拆模强度后即可拆模，完成柱梁节点连接区的施工。

三、工程评价：

与该试点工程中，与另一幢6层住宅楼全现浇实施例相对比，在主体结构实施过程部分，由于预制柱均采用灌浆套筒连接，无须等待混凝土凝结，大大缩短了工期，工期缩短了约35%；由于预制梁、柱和叠合楼板均采用工厂预制，生产效率大大提高，虽然增加了一部分生产费用和运输费用，但在现场安装过程中需要的人力也大为减少，工期也大大减少，故成产成本降低了约30%。

在后期的施工质量检测中，工程地基与桩基工程评价得分为89.26分，结构工程评价得分92.39分，工程结构质量综合得分91.46分；报监理单位认真检查验评后得分，工程地基与桩基工程评价得分为88.59分，结构工程评价得分91.09分，工程结构质量综合得分90.16分，大于工程结构施工质量优良工程的评价总得分基准线85分，且工程亮点较多，故本工程结构质量评定为“优良”。

Claims (3)

1.一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构，包括预制柱(1)和预制梁(2)，在所述的预制柱(1)的侧面对应位于节点连接部位设置预制梁(2)，所述的预制柱(1)是横截面呈矩形的混凝土立柱，所述的预制柱(1)包括竖筋(8)、箍筋Ⅰ(6-1)、混凝土层和灌浆套筒(4)，所述的箍筋Ⅰ(6-1)自上至下均布地绑扎在竖筋(8)上，混凝土层将竖筋(8)、箍筋Ⅰ(6-1)均包容在其中，在所述的预制柱(1)的上端段、下端段上对应位于每层楼层的反弯点或者每两层楼层的反弯点处均布对称地分别设置灌浆套筒(4)，所述的预制梁(2)是横截面呈矩形的混凝土梁，所述的预制梁(2)包括水平的位于预制梁(2)的顶部、底部的纵筋(5)、腰筋、箍筋Ⅱ(6-2)和混凝土层，所述的箍筋Ⅱ(6-2)自左至右均布地绑扎在纵筋(5)上，混凝土层将纵筋(5)、腰筋、箍筋Ⅱ(6-2)均包容在其中，其特征是：此一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构还包括连接钢筋即受拉纵筋(5-1)、U形钢筋(7)、毛化层和混凝土连接层(3)，在所述的预制柱(1)上对应位于与预制梁(2)的节点连接部位均布设置上排的受拉纵筋(5-1)和下排的U形钢筋(7)，所述的受拉纵筋(5-1)、U形钢筋(7)的直径与数量均按照设计设置，所述的受拉纵筋(5-1)、U形钢筋(7)均向左水平外伸出预制柱(1)，所述的受拉纵筋(5-1)的右端段呈向下垂直折弯状，所述的受拉纵筋(5-1)的左端段呈向后垂直折弯状，所述的受拉纵筋(5-1)的右段与箍筋Ⅰ(6-1)相绑扎并埋设在预制柱(1)内，所述的受拉纵筋(5-1)的左段即外伸段与预制梁(2)的右端段即连接段的顶部的纵筋(5)和箍筋Ⅱ(6-2)相对应绑扎，所述的U形钢筋(7)的左垂直段、右垂直段均向上伸，所述的U形钢筋(7)的右段和右垂直段与箍筋Ⅰ(6-1)相绑扎并埋设在预制柱(1)内，所述的U形钢筋(7)的外伸的左段和左垂直段与预制梁(2)的连接段的底部的纵筋(5)和箍筋Ⅱ(6-2)相对应绑扎，此外，在所述的预制柱(1)的节点表面上和在预制梁(2)的右端部表面上分别设置毛化层即混凝土拉毛层，在所述的预制柱(1)与预制梁(2)的节点部位设置混凝土连接层(3)。

2.根据权利要求1所述的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构，其特征在于所述的受拉纵筋(5-1)、U形钢筋(7)的直径与数量均按照设计设置。

3.根据权利要求1所述的一种装配整体式框架柱梁的边节点连接结构，其特征在于此连接段的长度为400mm～500mm。