CN108265824A - 一种装配式高延性混凝土梁柱节点及连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种装配式高延性混凝土梁柱节点和连接方法，预制钢筋混凝土上下柱通过对应的下预留纵筋和上预留纵筋搭接，搭接后外侧固设节点处箍筋，上预留纵筋和下预留纵筋端头设有调平锚固板，由梁上部纵筋穿过预制钢筋混凝土左右梁的若干箍筋、预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱搭接段实现梁柱节点处的连接，梁柱节点后浇高延性混凝土，预制钢筋混凝土梁上部后浇混凝土。使用高延性混凝土可以大幅度缩短钢筋的搭接长度，减少甚至免去梁柱节点区箍筋的使用，避免梁钢筋弯锚，解决节点区钢筋拥挤的问题，同时提高梁柱节点区的抗震性能；该连接不使用套筒，工厂制作方便，便于安装，减少工序，无需专业人员，质量容易控制。
Description
技术领域
本发明属于装配式混凝土结构技术领域，具体涉及一种装配式高延性混凝土梁柱节点及连接方法。
背景技术
装配整体式混凝土结构是由预制构件通过可靠的方式进行连接并现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成的装配式混凝土结构，装配式结构的安全主要取决于预制构件的连接。可靠的连接质量可以实现按设计的要求传递规定的内力，并且不会引起使用和观感上的问题。如果接头连接质量存在缺陷，轻则引起裂缝、渗漏等使用上的问题，重则影响构件与构件、构件与支撑结构之间力的传递，造成承载力及安全方面的问题，甚至引起结构发生塌跨等严重后果。各次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梁柱节点的破坏。
目前，我国装配式结构构件钢筋连接的主要方式有钢筋套筒灌浆连接和钢筋浆锚搭接连接两种形式。但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，因此，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。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的上述问题，提供一种施工简便，安全可靠的梁柱节点。
本发明提供的技术方案如下：
一种装配式高延性混凝土梁柱节点，包括预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁，预制钢筋混凝土柱包括预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱，预制钢筋混凝土梁包括预制钢筋混凝土左梁和预制钢筋混凝土右梁，所述预制钢筋混凝土柱包括混凝土预制柱、柱纵筋，所述柱纵筋穿过混凝土预制柱的上下端分别形成上预留纵筋和下预留纵筋，其中，至少预制钢筋混凝土柱四角的上预留纵筋和下预留纵筋端头设有调平锚固板，所述预制钢筋混凝土梁包括混凝土预制梁和设于混凝土预制梁内的若干箍筋，所述若干箍筋上部裸露；
所述预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱通过对应的上预留纵筋和下预留纵筋搭接，搭接后外侧固设节点处箍筋，所述预制钢筋混凝土左梁和预制钢筋混凝土右梁被支撑在预制钢筋混凝土下柱上，由梁上部纵筋依次穿过预制钢筋混凝土左梁的若干箍筋、预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土上柱搭接段、预制钢筋混凝土右梁的若干箍筋实现梁柱节点处的连接，所述梁柱节点后浇高延性混凝土，所述预制钢筋混凝土梁上部若干箍筋的裸露部分后浇混凝土。
所述预制钢筋混凝土柱的每个上预留纵筋和下预留纵筋端头均固设有调平锚固板，所述上预留纵筋和下预留纵筋搭接处设有螺旋箍筋。
所述预制钢筋混凝土柱的柱端塑性铰区、预制钢筋混凝土梁的梁端塑性铰区均采用高延性混凝土预制，所述梁端塑性铰区上方对应的箍筋裸露部分后浇高延性混凝土。
所述上预留纵筋和下预留纵筋搭接的搭接长度为5~15倍的柱纵筋直径。
所述调平锚固板为圆形或方形钢板，厚度为10~20mm，直径或边长为柱纵筋的2~3倍，与上预留纵筋和下预留纵筋通过螺纹连接。
所述高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PE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=1：0.9：0.1：0.76：0.28；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%，钢纤维的体积掺量为0.5%~1%。
所述螺旋箍筋直径为4~8mm，箍筋肢距为30~80mm，环向直径为2~4倍的柱纵筋直径。
所述柱端塑性铰区高度为不大于两倍的预制钢筋混凝土柱宽，所述梁端塑性铰区长度为不大于两倍的预制钢筋混凝土梁高。
本发明还提供了一种装配式高延性混凝土梁柱节点连接方法，采用装配式高延性混凝土梁柱节点，包括以下步骤：
步骤1）将预制钢筋混凝土下柱和预制钢筋混凝土左梁和预制钢筋混凝土右梁定位安装，然后安装预制钢筋混凝土上柱，通过预制钢筋混凝土上柱的下预留纵筋端头的调平锚固板在预制钢筋混凝土下柱上进行竖向支撑和水平调平，同时绑扎梁上部纵筋和节点处箍筋；
步骤2）支模板，先浇筑梁柱节点处的高延性混凝土，等高延性混凝土终凝后，进行梁上部混凝土的浇筑，实现梁柱节点连接。
本发明的有益效果是：
（1）利用高延性混凝土的高强度和粘结性能，大幅度缩短钢筋的搭接长度，新旧混凝土连接可靠。
（2）使用柱纵筋5端头的调平锚固板和柱纵筋搭接段螺旋箍筋，提高钢筋搭接性能，进一步减少搭接长度。
（3）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，可以减少甚至免去梁柱节点区箍筋的使用，避免梁钢筋弯锚，解决节点区钢筋拥挤的问题。
（4）梁柱节点区使用具有高强度、高延性的高延性混凝土，节点的抗震性能提高，符合强节点的设计要求。
（5）该连接方式不使用套筒，因此，工厂制作方便，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是本发明第一种实施方式的连接结构示意图；
图2是本发明第二种实施方式的连接结构示意图；
图3是本发明第三种实施方式的结构示意图；
图4是搭接段上预留纵筋和下预留纵筋搭接示意图。
图中：1、预制钢筋混凝土下柱；2、预制钢筋混凝土上柱；3、预制钢筋混凝土左梁；4、预制钢筋混凝土右梁；5、柱纵筋；6、螺旋箍筋；7、调平锚固板；8、后浇高延性混凝土；9、后浇混凝土；10、梁上部纵筋；11、节点处箍筋；12、下柱端塑性铰区；13、上柱端塑性铰区；14、左梁端塑性铰区；15、右梁端塑性铰区。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种如图1所示的装配式高延性混凝土梁柱节点，包括预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁，预制钢筋混凝土柱包括预制钢筋混凝土下柱1和预制钢筋混凝土上柱2，预制钢筋混凝土梁包括预制钢筋混凝土左梁3和预制钢筋混凝土右梁4，所述预制钢筋混凝土柱包括混凝土预制柱、柱纵筋5，所述柱纵筋5穿过混凝土预制柱的上下端分别形成上预留纵筋和下预留纵筋，其中，至少预制钢筋混凝土柱四角的上预留纵筋和下预留纵筋端头设有调平锚固板7，所述预制钢筋混凝土梁包括混凝土预制梁和设于混凝土预制梁内的若干箍筋，所述若干箍筋上部裸露；
所述预制钢筋混凝土下柱1和预制钢筋混凝土上柱2通过对应的上预留纵筋和下预留纵筋搭接，搭接后外侧固设节点处箍筋11，所述预制钢筋混凝土左梁3和预制钢筋混凝土右梁4被支撑在预制钢筋混凝土下柱1上，由梁上部纵筋10依次穿过预制钢筋混凝土左梁3的若干箍筋、预制钢筋混凝土下柱1和预制钢筋混凝土上柱2搭接段、预制钢筋混凝土右梁4的若干箍筋实现梁柱节点处的连接，所述梁柱节点后浇高延性混凝土8，所述预制钢筋混凝土梁上部若干箍筋的裸露部分后浇混凝土9。
本实施例利用高延性混凝土的高强度和粘结性能，大幅度缩短钢筋的搭接长度，新旧混凝土连接可靠；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，可以减少甚至免去梁柱节点区箍筋的使用，避免梁钢筋弯锚，解决节点区钢筋拥挤的问题；梁柱节点区使用具有高强度、高延性的高延性混凝土，节点的抗震性能提高，符合强节点的设计要求；该连接不使用套筒，因此，工厂制作方便，便于现象安装，减少工序，无需专业人员，质量容易控制。
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所示的装配式高延性混凝土梁柱节点，所述预制钢筋混凝土柱的每个上预留纵筋和下预留纵筋端头均固设有调平锚固板7，所述上预留纵筋和下预留纵筋搭接处设有螺旋箍筋6。
在本实施例中，上预留纵筋和下预留纵筋搭接的搭接长度为5~15倍的柱纵筋5直径。调平锚固板7为圆形或方形钢板，厚度为10~20mm，直径或边长为柱纵筋5的2~3倍，与上预留纵筋和下预留纵筋通过螺纹连接。螺旋箍筋6直径为4~8mm，箍筋肢距为30~80mm，环向直径为2~4倍的柱纵筋5直径。
施工过程：
步骤1）将预制钢筋混凝土下柱1和预制钢筋混凝土左梁3和预制钢筋混凝土右梁4定位安装，在预制钢筋混凝土下柱1的上预留纵筋放置螺旋箍筋6，然后安装预制钢筋混凝土上柱2，使预制钢筋混凝土上柱2的下预留纵筋穿进螺旋箍筋6，并通过预制钢筋混凝土上柱2的下预留纵筋端头的调平锚固板7在预制钢筋混凝土下柱1上进行竖向支撑和水平调平，同时绑扎梁上部纵筋10和节点处箍筋11；
步骤2）支模板，先浇筑梁柱节点处的高延性混凝土，等高延性混凝土终凝后，若干箍筋的裸露部分进行混凝土浇筑，实现梁柱节点连接。
本实施例同时使用调平锚固板7和柱纵筋5搭接段螺旋箍筋6，提高钢筋搭接性能，进一步减少搭接长度。上预留纵筋和下预留纵筋搭接示意图如图4所示。
实施例3：
在实施例1或实施例2的基础上，本实施例提供了一种如图3所示的装配式高延性混凝土梁柱节点，所述预制钢筋混凝土柱的柱端塑性铰区、预制钢筋混凝土梁的梁端塑性铰区均采用高延性混凝土预制，所述梁端塑性铰区上方对应的箍筋裸露部分后浇高延性混凝土8。
如图3所示，柱端塑性铰区包括下柱端塑性铰区12和上柱端塑性铰区13，梁端塑性铰区包括左梁端塑性铰区14和右梁端塑性铰区15。塑性铰区及箍筋裸露部分后浇高延性混凝土8，利用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，进一步提高梁柱节点区的抗震性能。
在本实施例中，柱端塑性铰区高度为不大于两倍的预制钢筋混凝土柱宽，所述梁端塑性铰区长度为不大于两倍的预制钢筋混凝土梁高。
在以上实施例中，所述高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PE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=1：0.9：0.1：0.76：0.28；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%，钢纤维的体积掺量为0.5%~1%。
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；所述钢纤维钢纤维采用上海某公司生产的带钩镀铜钢纤维，直径0.22 mm，长度13mm，抗拉强度2800MPa。
实施例4：
本实施例提供了一种装配式高延性混凝土梁柱节点连接方法，采用实施例1提供的装配式高延性混凝土梁柱节点，包括以下步骤：
步骤1）将预制钢筋混凝土下柱1和预制钢筋混凝土左梁3和预制钢筋混凝土右梁4定位安装，然后安装预制钢筋混凝土上柱2，通过预制钢筋混凝土上柱2的下预留纵筋端头的调平锚固板7在预制钢筋混凝土下柱1上进行竖向支撑和水平调平，同时绑扎梁上部纵筋10和节点处箍筋11；
步骤2）支模板，先浇筑梁柱节点处的高延性混凝土，等高延性混凝土终凝后，进行梁上部混凝土的浇筑，实现梁柱节点连接。
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 (9)
1.一种装配式高延性混凝土梁柱节点，包括预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁，预制钢筋混凝土柱包括预制钢筋混凝土下柱（1）和预制钢筋混凝土上柱（2），预制钢筋混凝土梁包括预制钢筋混凝土左梁（3）和预制钢筋混凝土右梁（4），其特征在于：所述预制钢筋混凝土柱包括混凝土预制柱、柱纵筋（5），所述柱纵筋（5）穿过混凝土预制柱的上下端分别形成上预留纵筋和下预留纵筋，其中，至少预制钢筋混凝土柱四角的上预留纵筋和下预留纵筋端头设有调平锚固板（7），所述预制钢筋混凝土梁包括混凝土预制梁和设于混凝土预制梁内的若干箍筋，所述若干箍筋上部裸露；
所述预制钢筋混凝土下柱（1）和预制钢筋混凝土上柱（2）通过对应的上预留纵筋和下预留纵筋搭接，搭接后外侧固设节点处箍筋（11），所述预制钢筋混凝土左梁（3）和预制钢筋混凝土右梁（4）被支撑在预制钢筋混凝土下柱（1）上，由梁上部纵筋（10）依次穿过预制钢筋混凝土左梁（3）的若干箍筋、预制钢筋混凝土下柱（1）和预制钢筋混凝土上柱（2）搭接段、预制钢筋混凝土右梁（4）的若干箍筋实现梁柱节点处的连接，所述梁柱节点后浇高延性混凝土（8），所述预制钢筋混凝土梁上部若干箍筋的裸露部分后浇混凝土（9）。
2.根据权利要求1所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述预制钢筋混凝土柱的每个上预留纵筋和下预留纵筋端头均固设有调平锚固板（7），所述上预留纵筋和下预留纵筋搭接处设有螺旋箍筋（6）。
3.根据权利要求1所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述预制钢筋混凝土柱的柱端塑性铰区、预制钢筋混凝土梁的梁端塑性铰区均采用高延性混凝土预制，所述梁端塑性铰区上方对应的箍筋裸露部分后浇高延性混凝土（8）。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述上预留纵筋和下预留纵筋搭接的搭接长度为5~15倍的柱纵筋（5）直径。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述调平锚固板（7）为圆形或方形钢板，厚度为10~20mm，直径或边长为柱纵筋（5）的2~3倍，与上预留纵筋和下预留纵筋通过螺纹连接。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述高延性混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PE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=1：0.9：0.1：0.76：0.28；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5%，钢纤维的体积掺量为0.5%~1%。
7.根据权利要2所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述螺旋箍筋（6）直径为4~8mm，箍筋肢距为30~80mm，环向直径为2~4倍的柱纵筋（5）直径。
8.根据权利要2所述的一种装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于：所述柱端塑性铰区高度为不大于两倍的预制钢筋混凝土柱宽，所述梁端塑性铰区长度为不大于两倍的预制钢筋混凝土梁高。
9.一种装配式高延性混凝土梁柱节点连接方法，采用权利要求1所述的装配式高延性混凝土梁柱节点，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将预制钢筋混凝土下柱（1）和预制钢筋混凝土左梁（3）和预制钢筋混凝土右梁（4）定位安装，然后安装预制钢筋混凝土上柱（2），通过预制钢筋混凝土上柱（2）的下预留纵筋端头的调平锚固板（7）在预制钢筋混凝土下柱（1）上进行竖向支撑和水平调平，同时绑扎梁上部纵筋（10）和节点处箍筋（11）；
步骤2）支模板，先浇筑梁柱节点处的高延性混凝土，等高延性混凝土终凝后，进行梁上部混凝土的浇筑，实现梁柱节点连接。
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