CN108035437A - 一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点及连接方法 - Google Patents

一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点及连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点及连接方法,预制高强高延性混凝土梁柱节点的四端、预制钢筋混凝土柱两端、预制钢筋混凝土梁两端均有预留纵筋,预留纵筋端部设有锚固板,预制钢筋混凝土梁和预制高强高延性混凝土梁柱节点的梁上部梁纵筋及梁箍筋均裸露,预制钢筋混凝土柱和预制高强高延性混凝土梁柱节点的柱底端中部均有预留芯柱。由于高强高延性混凝土有较高的抗拉强度和拉伸应变硬化的特点,因此可以减少甚至免去预留箍筋的使用,避免梁钢筋弯锚,解决节点区钢筋拥挤的问题。节点梁柱纵筋在节点核心区不断开,避免在应力复杂的节点核心区进行钢筋连接,转而在弯矩较小的柱反弯点处连接,大幅提高结构的整体性和抗震性能。

Description

一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点及连接方法
技术领域
本发明属于装配式混及连接方法凝土结构技术领域,具体涉及一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点及连接方法。
背景技术
在预制混凝土结构中框架结构形式是最常用的结构形式之一。由于其构件相对于盒子结构、预制装配式大板结构或预制装配式剪力墙结构要轻,预制混凝框架结构在构件的运输上更具有优势。并且装配式框架结构是高层框架结构体系之一,在国外已有预制混凝土框架结构在高层中的工程应用。
在梁柱节点处进行预制梁和柱的连接是装配式框架结构中常用的连接方式,但现场后浇混凝土难以保证浇筑质量,而且在强烈地震作用下,框架梁柱节点核心区产生较大的剪力,致使节点核心区剪切刚度明显下降并产生严重损伤,各次大地震的震害调查发现:在整体倒塌的建筑物中,预制梁、柱构件破坏较轻,而主要的倒塌原因是框架结构内各个构件间的连接破坏。由于预制构件在工厂预制能很好的保证预制构件的质量,因此,将框架节点在工厂预制是保证节点区混凝土浇筑质量的有效方式。
将节点区进行预制,需要在梁柱受力较小的地方进行连接,并且应该保证后浇混凝土的质量。目前,我国的装配式框架结构主要采用套筒灌浆连接钢筋,然后在节点核心区后浇普通混凝土,主要存在以下几个问题:(1)由于装配式构件体积大、质量重、连接构造复杂,再加上中国的建筑行业劳动力水平较低,加大了精细化程度要求较高的装配式建筑施工的难度;(2)套筒灌浆连接和约束桨锚连接均存在对中困难,操作复杂等缺点,施工中钢筋一旦冲突或误差较大将无法进行安装,影响工期,造成浪费;(3)向套筒中灌浆时,对套筒内部的状态难以确定,灌浆的质量难以检验和把握,因此,存在一定的安全隐患;(4)由于混凝土本身的脆性,在地震作用难以保证节点区的抗震性能。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的上述技术问题,提供一种施工简便,安全可靠的高强高延性混凝土装配式框架预制节点。
本发明提供的技术方案如下:
一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,包括预制钢筋混凝土柱、预制高强高延性混凝土梁柱节点和预制钢筋混凝土梁,所述预制高强高延性混凝土梁柱节点的四端、预制钢筋混凝土柱两端、预制钢筋混凝土梁两端均有预留纵筋,所述预留纵筋端部设有锚固板,所述预制钢筋混凝土梁和预制高强高延性混凝土梁柱节点的梁上部梁纵筋及梁箍筋均裸露,所述预制钢筋混凝土柱和预制高强高延性混凝土梁柱节点的柱底端中部均有预留芯柱;
所述预制高强高延性混凝土梁柱节点和预制钢筋混凝土梁通过预留纵筋在搭接段搭接,预制钢筋混凝土梁上部与楼板一块现浇混凝土,所述预制高强高延性混凝土梁柱节点通过预制芯柱支撑在下部预制钢筋混凝土柱上,两者通过预留纵筋在搭接段搭接,上部预制钢筋混凝土柱通过预制芯柱支撑在预制高强高延性混凝土梁柱节点上,两者通过预留纵筋在搭接段搭接,所述两端预留纵筋搭接处均设有螺旋箍筋,搭接段均后浇高强高延性混凝土。
所述搭接段预留纵筋外侧设有预留箍筋。
所述预制高强高延性混凝土梁柱节点包括高强高延性混凝土预制柱端和高强高延性混凝土预制梁端,所述高强高延性混凝土预制柱端高度H为0~2倍的柱宽,所述高强高延性混凝土预制梁端长度L为0~2倍的梁高。
所述预留芯柱为预制钢筋混凝土柱截面的1/2-2/3。
所述预留纵筋在搭接段搭接长度为8~15倍的预留纵筋直径。
所述螺旋箍筋直径为4~8mm,箍筋间距为20~30mm,环向直径为2~4倍的预留纵筋直径。
所述锚固板为圆形或方形钢板,厚度为10~20mm,直径或边长为预留纵筋的2~3倍。
所述高强高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维、钢纤维和水,其中,按质量百分比计,水泥:粉煤灰:硅灰:砂:水=1:0-0.3:0.1-0.4:0.76:0.22-0.32;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数,PE纤维的体积掺量为1%-1.5%,钢纤维的体积掺量为0.5%-2%。
所述水泥为P.O. 52.5R硅酸盐水泥;所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰;所述硅灰的烧失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面积大于15000 m2/kg;所述砂的最大粒径为1.26mm;所述PE纤维的长度为6~12mm、直径为20µm以上、抗拉强度为3000MPa以上、弹性模量为85GPa以上;所述钢纤维钢纤维为带钩镀铜钢纤维,直径0.22 mm,长度13mm,抗拉强度2800MPa。
本发明还提供了一种高强高延性混凝土装配式框架连接方法,使用高强高延性混凝土装配式框架预制节点,包括以下步骤:
步骤1)预制高强高延性混凝土梁柱节点通过预制芯柱支撑在下部预制钢筋混凝土柱上,再通过预留纵筋在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和下部预制钢筋混凝土柱连接;
步骤2)将预制钢筋混凝土梁吊装至预定位置,通过预留纵筋在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和左右预制钢筋混凝土连接;
步骤3)待预制楼板吊装完成后,绑扎楼板钢筋,浇筑混凝土后浇层,形成叠合板。
本发明的有益效果是:
(1)节点核心区和梁柱端部采用高强高延性混凝土进行预制,能够保证节点区良好的受力和抗震性能。
(2)将装配式框架结构中构件的连接转移到梁柱受力较小的位置,能够保证构件连接的可靠性。
(3)利用高强高延性混凝土超高的强度和粘结性能能大幅度缩短钢筋的搭接长度,新旧混凝土连接可靠。
(4)高强高延性混凝土具有较高的抗拉强度和拉伸应变硬化的特点,因此,可以减少甚至免去箍筋的使用,避免梁钢筋弯锚,解决节点区钢筋拥挤的问题。
(5)高强高延性混凝土具有超高强度、高延性的特点,构件抗震性能提高,可以在高烈度区使用。
(6)该节点柱纵筋在节点核心区不断开,避免了在应力复杂的节点核心区进行钢筋连接,转而在弯矩较小的柱反弯点处连接,大幅提高结构的整体性和抗震性能。
(7)该种高强高延性混凝土装配式框架节点及其连接方式由于不使用套筒,因此,工厂制作方便,现象便于安装,减少工序,无需专业人员质量容易控制,符合我国现状。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明预制梁柱构件拼装图;
图2是本发明预制梁柱构件后浇高强高延性混凝土连接完成图。
图中:1、预制钢筋混凝土柱;2、预制高强高延性混凝土梁柱节点;3、预制钢筋混凝土梁;4、预留纵筋;5、梁上部梁纵筋;6、梁箍筋;7、螺旋箍筋;8、锚固板;9、预制芯柱;10、预留箍筋。
具体实施方式
实施例1:
本实施例提供了一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,包括预制钢筋混凝土柱1、预制高强高延性混凝土梁柱节点2和预制钢筋混凝土梁3,所述预制高强高延性混凝土梁柱节点2的四端、预制钢筋混凝土柱1两端、预制钢筋混凝土梁3两端均有预留纵筋4,所述预留纵筋4端部设有锚固板8,所述预制钢筋混凝土梁3和预制高强高延性混凝土梁柱节点2的梁上部梁纵筋5及梁箍筋6均裸露,所述预制钢筋混凝土柱1和预制高强高延性混凝土梁柱节点2的柱底端中部均有预留芯柱;
所述预制高强高延性混凝土梁柱节点2和预制钢筋混凝土梁3通过预留纵筋4在搭接段搭接,预制钢筋混凝土梁3上部与楼板一块现浇混凝土,所述预制高强高延性混凝土梁柱节点2通过预制芯柱9支撑在下部预制钢筋混凝土柱1上,两者通过预留纵筋4在搭接段搭接,上部预制钢筋混凝土柱1通过预制芯柱9支撑在预制高强高延性混凝土梁柱节点2上,两者通过预留纵筋4在搭接段搭接,所述两端预留纵筋4搭接处均设有螺旋箍筋7,搭接段均后浇高强高延性混凝土。
其中,高强高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维、钢纤维和水,其中,按质量百分比计,水泥:粉煤灰:硅灰:砂:水=1:0-0.3:0.1-0.4:0.76:0.22-0.32;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数,PE纤维的体积掺量为1%-1.5%,钢纤维的体积掺量为0.5%-2%。
由于高强高延性混凝土具有较高的抗拉强度和拉伸应变硬化的特点,因此,可以减少甚至免去预留箍筋10的使用,避免梁钢筋弯锚,解决节点区钢筋拥挤的问题。
如图1所示,预制梁柱构件包括预制钢筋混凝土柱1、预制高强高延性混凝土梁柱节点2和预制钢筋混凝土梁3。预制高强高延性混凝土梁柱节点2采用高强高延性混凝土进行预制,节点梁柱纵筋在节点核心区不断开,避免了在应力复杂的节点核心区进行钢筋连接,转而在弯矩较小的柱反弯点处连接,大幅提高结构的整体性和抗震性能。
由于不使用套筒,因此,工厂制作方便,现象便于安装,减少工序,无需专业人员质量容易控制,符合我国现状。
实施例2:
在实施例1的基础上,本实施例提供了一种如图2所示的高强高延性混凝土装配式框架预制节点,所述搭接段预留纵筋4外侧设有预留箍筋10。
高强高延性混凝土可以减少甚至免去预留箍筋10的使用,但也可少量使用,一方面可避免梁钢筋弯锚,解决节点区钢筋拥挤的问题,另一方面增加节点的连接可靠性。
在本实施例中,预制高强高延性混凝土梁柱节点2包括高强高延性混凝土预制柱端和高强高延性混凝土预制梁端,所述高强高延性混凝土预制柱端高度H为0~2倍的柱宽,所述高强高延性混凝土预制梁端长度L为0~2倍的梁高。
预留芯柱为预制钢筋混凝土柱1截面的1/2-2/3。预留纵筋4在搭接段搭接长度为8~15倍的预留纵筋4直径。螺旋箍筋7直径为4~8mm,箍筋间距为20~30mm,环向直径为2~4倍的预留纵筋4直径。锚固板8为圆形或方形钢板,厚度为10~20mm,直径或边长为预留纵筋4的2~3倍。
装配施工步骤:步骤1)预制高强高延性混凝土梁柱节点2通过预制芯柱9支撑在下部预制钢筋混凝土柱1上,再通过预留纵筋4在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋7,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和下部预制钢筋混凝土柱1连接;
步骤2)将预制钢筋混凝土梁3吊装至预定位置,通过预留纵筋4在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋7,绑扎搭接段预留纵筋4外侧的预留箍筋10,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和左右预制钢筋混凝土连接。
其中,所述水泥为P.O. 52.5R硅酸盐水泥;所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰;所述硅灰的烧失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面积大于15000 m2/kg;所述砂的最大粒径为1.26mm;所述PE纤维的长度为6~12mm、直径为20µm以上、抗拉强度为3000MPa以上、弹性模量为85GPa以上;所述钢纤维钢纤维为带钩镀铜钢纤维,直径0.22 mm,长度13mm,抗拉强度2800MPa。
高强高延性混凝土超高的强度和粘结性能能大幅度缩短钢筋的搭接长度,新旧混凝土连接可靠。高强高延性混凝土具有超高强度、高延性的特点,构件抗震性能提高,可以在高烈度区使用。
实施例3:
参考图1、图2,本实施例的高强高延性混凝土装配式框架节点中,预制钢筋混凝土柱1的截面尺寸为长500mm宽500mm,预制钢筋混凝土梁3的截面尺寸为宽300mm长600mm;预留纵筋4在搭接段搭接长度8mm;螺旋箍筋7直径为5mm,箍筋间距为25mm,环向直径为3倍的预留纵筋4直径;锚固板8为圆形,厚度为15mm,直径或边长为预留纵筋4的3倍;高强高延性混凝土预制柱端高度H为1倍的柱宽,高强高延性混凝土预制梁端长度L为1倍的梁高。
实施例4:
在实施例1的基础上,本实施例提供了一种高强高延性混凝土装配式框架连接方法,使用高强高延性混凝土装配式框架预制节点,包括以下步骤:
步骤1)预制高强高延性混凝土梁柱节点2通过预制芯柱9支撑在下部预制钢筋混凝土柱1上,再通过预留纵筋4在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋7,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和下部预制钢筋混凝土柱1连接;
步骤2)将预制钢筋混凝土梁3吊装至预定位置,通过预留纵筋4在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋7,然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和左右预制钢筋混凝土连接;
步骤3)待预制楼板吊装完成后,绑扎楼板钢筋,浇筑混凝土后浇层,形成叠合板。
本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术,此处不再一一详细说明。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:包括预制钢筋混凝土柱(1)、预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)和预制钢筋混凝土梁(3),所述预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)的四端、预制钢筋混凝土柱(1)两端、预制钢筋混凝土梁(3)两端均有预留纵筋(4),所述预留纵筋(4)端部设有锚固板(8),所述预制钢筋混凝土梁(3)和预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)的梁上部梁纵筋(5)及梁箍筋(6)均裸露,所述预制钢筋混凝土柱(1)和预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)的柱底端中部均有预留芯柱;
所述预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)和预制钢筋混凝土梁(3)通过预留纵筋(4)在搭接段搭接,预制钢筋混凝土梁(3)上部与楼板一块现浇混凝土,所述预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)通过预制芯柱(9)支撑在下部预制钢筋混凝土柱(1)上,两者通过预留纵筋(4)在搭接段搭接,上部预制钢筋混凝土柱(1)通过预制芯柱(9)支撑在预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)上,两者通过预留纵筋(4)在搭接段搭接,所述两端预留纵筋(4)搭接处均设有螺旋箍筋(7),搭接段均后浇高强高延性混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述搭接段预留纵筋(4)外侧设有预留箍筋(10)。
3.根据权利要求1所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)包括高强高延性混凝土预制柱端和高强高延性混凝土预制梁端,所述高强高延性混凝土预制柱端高度H为0~2倍的柱宽,所述高强高延性混凝土预制梁端长度L为0~2倍的梁高。
4.根据权利要求所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述预留芯柱为预制钢筋混凝土柱(1)截面的1/2-2/3。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述预留纵筋(4)在搭接段搭接长度为8~15倍的预留纵筋(4)直径。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述螺旋箍筋(7)直径为4~8mm,箍筋间距为20~30mm,环向直径为2~4倍的预留纵筋(4)直径。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述锚固板(8)为圆形或方形钢板,厚度为10~20mm,直径或边长为预留纵筋(4)的2~3倍。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述高强高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维、钢纤维和水,其中,按质量百分比计,水泥:粉煤灰:硅灰:砂:水=1:0-0.3:0.1-0.4:0.76:0.22-0.32;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数,PE纤维的体积掺量为1%-1.5%,钢纤维的体积掺量为0.5%-2%。
9.根据权利要求8所述的一种高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于:所述水泥为P.O. 52.5R硅酸盐水泥;所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰;所述硅灰的烧失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面积大于15000 m2/kg;所述砂的最大粒径为1.26mm;所述PE纤维的长度为6~12mm、直径为20µm以上、抗拉强度为3000MPa以上、弹性模量为85GPa以上;所述钢纤维钢纤维为带钩镀铜钢纤维,直径0.22 mm,长度13mm,抗拉强度2800MPa。
10.一种高强高延性混凝土装配式框架连接方法,使用权利要求1所述的高强高延性混凝土装配式框架预制节点,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1)预制高强高延性混凝土梁柱节点(2)通过预制芯柱(9)支撑在下部预制钢筋混凝土柱(1)上,再通过预留纵筋(4)在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋(7),然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和下部预制钢筋混凝土柱(1)连接;
步骤2)将预制钢筋混凝土梁(3)吊装至预定位置,通过预留纵筋(4)在搭接段搭接,在搭接处缠绕螺旋箍筋(7),然后浇高强高延性混凝土,将高强高延性混凝土梁柱节点和左右预制钢筋混凝土连接;
步骤3)待预制楼板吊装完成后,绑扎楼板钢筋,浇筑混凝土后浇层,形成叠合板。
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