CN108374489B - 一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法，其中装配式混凝土柱脚节点结构包括钢筋混凝土基础和预制钢筋混凝土柱；钢筋混凝土基础的顶面、对应预制钢筋混凝土柱连接的位置处为毛面；在钢筋混凝土基础中、对应预制钢筋混凝土柱中竖向钢筋的位置处设有基础锚固钢筋，在基础锚固钢筋的上部套设有竖向的灌浆套筒；所述灌浆套筒的顶部与钢筋混凝土基础的顶部平齐；预制钢筋混凝土柱的下部设有一圈外包钢板；所述外包钢板上开设有排气孔和注浆孔；预制钢筋混凝土柱内、对应外包钢板的位置处还预埋有顶板、横隔板、竖隔板、注浆管和排气管。本发明解决了装配式结构柱脚节点变形能力和力学性能的不足而导致柱脚破坏的技术问题。

Description

一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法
技术领域
本发明属于装配式结构建筑领域，特别是一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法。
背景技术
目前国内外常用的装配式框架结构中，其柱脚节点主要采用灌浆套筒连接。灌浆套筒连接的柱脚受力较大，柱中纵筋在柱脚和基础的接缝处受力最大，其余纵筋由于有混凝土包裹则钢筋受力相对较小，这样导致纵筋变形集中在接缝处。在罕遇地震荷载下，接缝处纵筋容易因为变形过大而断裂，导致装配式建筑的结构破坏。同时灌浆套筒一般采用对每个套筒的逐一灌浆，接缝处节点施工效率较低。传统装配式柱脚连接节点套筒设置在柱脚内，对柱脚混凝土削弱较大，容易导致柱脚破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法，要解决装配式结构柱脚节点变形能力和力学性能的不足而导致柱脚破坏的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种装配式混凝土柱脚节点结构，包括有钢筋混凝土基础以及连接在钢筋混凝土基础顶部的预制钢筋混凝土柱；所述钢筋混凝土基础的顶面、对应预制钢筋混凝土柱连接的位置处为毛面；在钢筋混凝土基础中、对应预制钢筋混凝土柱中竖向钢筋的位置处设有基础锚固钢筋，在基础锚固钢筋的上部套设有竖向的灌浆套筒；所述灌浆套筒的顶部与钢筋混凝土基础的顶部平齐；
所述预制钢筋混凝土柱的下部、沿着预制钢筋混凝土柱的外侧面设有一圈外包钢板；所述外包钢板上、沿竖向间隔开设有排气孔和注浆孔；所述预制钢筋混凝土柱内、对应外包钢板的位置处还预埋有顶板、横隔板、竖隔板、注浆管和排气管；所述顶板连接在外包钢板的顶部，在顶板的中部开设有过浆口，在顶板的边部、对应预制钢筋混凝土柱中竖向钢筋穿过的位置处开设有第一穿筋孔；所述横隔板连接在外包钢板的内部，且位于顶板的正下方；在横隔板上、对应外包钢板上的排气孔设有进气孔；所述排气管连接在排气孔与进气孔之间；在横隔板上、对应外包钢板上的注浆孔设有出浆孔；所述注浆管连接在注浆孔与出浆孔之间；在横隔板的边部、应第一穿筋孔的位置处设有第二穿筋孔；所述竖隔板设在外包钢板的内部、位于顶板与横隔板之间；
所述预制钢筋混凝土柱中的竖向钢筋穿设在顶板的第一穿筋孔和横隔板的第二穿筋孔中；所述竖向钢筋位于顶板与横隔板之间的部位上有套设有隔离套；所述竖向钢筋的下端超出预制钢筋混凝土柱的底端、伸入钢筋混凝土基础中的灌浆套筒中；所述预制钢筋混凝土柱与钢筋混凝土基础之间留有间隙，在间隙中灌有灌缝材料。
优选的，所述基础锚固钢筋呈L形，包括有竖边和横边；所述竖边的上段插设在灌浆套筒中。
优选的，所述预制钢筋混凝土柱的截面呈矩形；其中，外包钢板的高度为柱截面长边长度的1～3倍，外包钢板的厚度为8mm～30mm。
优选的，所述顶板的边缘与预制钢筋混凝土柱的外侧面平齐；其中，顶板上的过浆口呈矩形，顶板的厚度为10mm～30mm。
优选的，所述竖隔板的水平切面呈十字形，并且竖隔板四端的竖向侧边与外包钢板之间焊接连接、将横隔板与顶板之间的空间分隔成四个空腔单元；所述横隔板设置在外包钢板的内部、距离外包钢板底端30mm～50mm的位置处。
优选的，所述隔离套套设在竖向钢筋外侧，并将其内部的竖向钢筋与预制钢筋混凝土柱隔离开；其中，隔离套的长度为竖向钢筋直径的3～20倍。
优选的，所述隔离套内的竖向钢筋的横截面面积为隔离套外部的竖向钢筋截面面积的50%～90%。
一种装配式混凝土柱脚节点结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤一、绑扎钢筋混凝土基础内的钢筋笼和灌浆套筒，并支设基础模板。
步骤二、浇筑混凝土形成钢筋混凝土基础。
步骤三、制作预制钢筋混凝土柱。
步骤四、将预制钢筋混凝土柱运送到现场并临时就位。
步骤五、在钢筋混凝土基础的顶部、对应预制钢筋混凝土柱的连接位置处设置矩形框；在矩形框中灌满深度不小于20mm的灌缝材料，并让灌缝材料流入并灌满灌浆套筒。
步骤六、将预制钢筋混凝土柱放下，调整标高及垂直度并用支设临时支撑。
步骤七、将灌缝材料自注浆孔注入，经过出浆孔流出，确保灌缝材料充满预制钢筋混凝土柱与钢筋混凝土基础的拼接缝。
步骤八、待拼接缝内的灌缝材料达到强度要求后，拆除预制钢筋混凝土柱柱脚的矩形框及柱临时支撑，完成柱脚节点施工。
优选的，步骤三中制作预制钢筋混凝土柱的具体方法为。
步骤1：绑扎柱钢筋笼。
步骤2：在待浇筑预制钢筋混凝土柱的下部、沿着预制钢筋混凝土柱的外侧面设置一圈外包钢板。
步骤3：在外包钢板的内部、靠近其底端位置处设置横隔板。
步骤4：在横隔板上设置竖隔板，并且在横隔板的进气孔与外包钢板的排气孔之间连接排气管，在横隔板的出浆孔与外包钢板的注浆孔之间连注浆管。
步骤5：在外包钢板的顶部连接顶板。
步骤6：将绑扎好的柱钢筋笼中竖向钢筋的下端对应穿设在顶板的第一穿筋孔和横隔板的第二穿筋孔中，并且在竖向钢筋位于横隔板与顶板之间的部位上设置隔离套。
步骤7：支设柱模板，并浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土柱。
优选的，步骤五中所述的矩形框的横截面与预制钢筋混凝土柱的横截面相适应，矩形框的高度为不小于10mm。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明公开的是一种装配式混凝土柱脚节点结构及其施工方法，其中，装配式混凝土柱脚节点结构中预制钢筋混凝土柱的下部、沿着预制钢筋混凝土柱的外侧面设有一圈外包钢板，以加强对柱底混凝土的约束作用；同时在外包钢板内设置横隔板和竖隔板，此处外包钢板和横隔板协同作用更好的起到对柱脚混凝土的约束作用，降低了柱脚在较大转角时的破坏程度，提高了柱脚节点结构的延性水平及承载力。
2、本发明的装配式混凝土柱脚节点结构中竖向钢筋的下部、位于顶板与横隔板之间的部位上有套设有隔离套，隔离套中包裹的竖向钢筋部分为无粘段，并将无粘段钢筋的横截面面积减缩为原截面面积的50%-90%，在地震力下可以率先屈服，从而起到耗能减震的作用，提高柱脚节点的耗能能力和延性水平。
3、本发明的装配式混凝土柱脚节点结构中灌浆套筒的位置由传统设置在柱中改为在基础中预埋，方便灌浆，施工速度和质量更容易保证。
4、本发明通过设置外包钢板及横隔板提高了对柱脚混凝土的约束作用，提高了柱脚节点的延性及承载力，省去了柱脚密集箍筋的设置，构造简单，施工方便。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明中预制钢筋混凝土柱的下部设置外包钢板的正面结构示意图。
图2是装配式混凝土柱脚节点结构纵向剖面的结构示意图。
图3是本发明中预制钢筋混凝土柱的下部设置外包钢板的纵向剖面的结构示意图。
图4是本发明中外包钢板的平面结构示意图。
图5是本发明中基础顶面的结构示意图。
图6是本发明中外包钢板中的横隔板上设置进气孔和出浆孔的结构示意图。
图7是本发明中外包钢板连接在钢筋混凝土基础顶部毛面位置处的平面结构示意图。
图8为本发明中基础锚固钢筋的结构示意图。
附图标记：1－预制钢筋混凝土柱、2－钢筋混凝土基础、3－竖向钢筋、3.1-柱纵筋无粘段、3.2－柱纵筋有粘段、3.3－柱纵筋基础内锚固段、4－基础锚固钢筋、4.1－竖边、4.2－横边、5－横隔板、6－外包钢板、7－灌缝材料、8－灌浆套筒、9－注浆孔、10－排气孔、11－隔离套、12－竖隔板、13－顶板、14－注浆管、15－毛面、16－排气管、17－过浆口、18－进气孔、19－第一穿筋孔、20－出浆孔、21－第二穿筋孔。
具体实施方式
如图1-8所示，这种装配式混凝土柱脚节点结构，包括有钢筋混凝土基础2以及连接在钢筋混凝土基础2顶部的预制钢筋混凝土柱1；所述钢筋混凝土基础2的顶面、对应预制钢筋混凝土柱1连接的位置处为毛面15；在钢筋混凝土基础2中、对应预制钢筋混凝土柱1中竖向钢筋3的位置处设有基础锚固钢筋4，在基础锚固钢筋4的上部套设有竖向的灌浆套筒8；所述灌浆套筒8的顶部与钢筋混凝土基础2的顶部平齐；
所述预制钢筋混凝土柱1的下部、沿着预制钢筋混凝土柱1的外侧面设有一圈外包钢板6；所述外包钢板6上、沿竖向间隔开设有排气孔10和注浆孔9；所述预制钢筋混凝土柱1内、对应外包钢板6的位置处还预埋有顶板13、横隔板5、竖隔板12、注浆管14和排气管16；所述顶板13连接在外包钢板6的顶部，在顶板13的中部开设有过浆口17，在顶板13的边部、对应预制钢筋混凝土柱1中竖向钢筋3穿过的位置处开设有第一穿筋孔19；所述横隔板5连接在外包钢板6的内部，且位于顶板13的正下方；在横隔板5上、对应外包钢板6上的排气孔10设有进气孔18；所述排气管16连接在排气孔10与进气孔18之间；浇筑预制钢筋混凝土柱1的混凝土时，混凝土自该侧浇筑，出气孔的设置保证浇筑时气泡能顺利排出；在横隔板5上、对应外包钢板6上的注浆孔9设有出浆孔20；所述注浆管14连接在注浆孔9与出浆孔20之间；在横隔板5的边部、应第一穿筋孔19的位置处设有第二穿筋孔21；所述竖隔板12设在外包钢板6的内部、位于顶板13与横隔板5之间；所述预制钢筋混凝土柱1中、沿柱身边缘布置有竖向钢筋3；该竖向钢筋3穿设在顶板13的第一穿筋孔19和横隔板5的第二穿筋孔21中；所述竖向钢筋3位于顶板13与横隔板5之间的部位上有套设有隔离套11；所述竖向钢筋3的下端超出预制钢筋混凝土柱1的底端、伸入钢筋混凝土基础2中的灌浆套筒8中；所述预制钢筋混凝土柱1与钢筋混凝土基础2之间留有间隙，在间隙中灌有灌缝材料7；所述灌缝材料7充满灌浆套筒8内腔，该灌缝材料7将竖向钢筋和基础锚固钢筋4连接。
本实施例中，所述竖向钢筋3包括柱纵筋无粘段3.1、柱纵筋有粘段3.2和柱纵筋基础内锚固段3.3；所述柱纵筋无粘段3.1为隔离套11中包裹的部分，与柱混凝土之间无粘结；所述柱纵筋基础内锚固段3.3为竖向钢筋3伸入钢筋混凝土基础2中的部分。
本实施例中，所述外包钢板6与预制钢筋混凝土柱1一体预制，外包钢板6的底边与钢筋混凝土基础2的上表面之间留有间隙，在间隙中灌有灌缝材料7；所述外包钢板6为四块钢板通过坡口熔透焊缝互相连接，以保证其在极限受力下不容易破坏。
本实施例中，所述基础锚固钢筋4呈L形，包括有竖边4.1和横边4.2；所述竖边4.1的上段插设在灌浆套筒8中。
本实施例中，所述预制钢筋混凝土柱1的截面呈矩形；其中，外包钢板6的高度为柱截面长边长度的1～3倍，外包钢板6的厚度为8mm～30mm，外包钢板6的外表面与预制钢筋混凝土柱1的外表面平齐或者凸出于预制钢筋混凝土柱1的外表面。
本实施例中，所述顶板13的边缘与预制钢筋混凝土柱1的外侧面平齐；其中，顶板13上的过浆口17呈矩形，顶板13的厚度为10mm～30mm，材质为Q235B或Q345B的钢材。
本实施例中，所述竖隔板12的水平切面呈十字形，并且竖隔板12四端的竖向侧边与外包钢板6之间焊接连接、将横隔板5与顶板13之间的空间分隔成四个空腔单元；所述横隔板5设置在外包钢板6的内部、距离外包钢板6底端30mm～50mm的位置处。
本实施例中，所述隔离套11套设在竖向钢筋3外侧，并将其内部的竖向钢筋3与预制钢筋混凝土柱1隔离开；其中，隔离套11的长度为竖向钢筋3直径的3～20倍；所述隔离套11为硬质套管，采用内径大于中部无粘结段直径的塑料管或钢管，或者所述隔离套11为在中部无粘结段满涂专用防腐润滑油脂后再包裹该段的塑料布层。
本实施例中，所述隔离套11内的竖向钢筋3的横截面面积为隔离套11外部的竖向钢筋3截面面积的50%～90%，所述隔离套11内的竖向钢筋3为通过切削加工形成的截面削弱，截面削弱采用减小削弱段钢筋截面直径的方式或者采用切削钢筋上下侧或左右侧形成缺口的方式；所述外包钢板6高度范围内的预制钢筋混凝土柱1中不设置箍筋。
本实施例中，所述预制钢筋混凝土柱1的柱底面为粗糙面。
这种装配式混凝土柱脚节点结构的施工方法，包括步骤如下。
步骤一、绑扎钢筋混凝土基础2内的钢筋笼和灌浆套筒8，并支设基础模板。
步骤二、浇筑混凝土形成钢筋混凝土基础2。
步骤三、制作预制钢筋混凝土柱1。
步骤四、将预制钢筋混凝土柱1运送到现场并临时就位。
步骤五、在钢筋混凝土基础2的顶部、对应预制钢筋混凝土柱1的连接位置处设置矩形框；在矩形框中灌满深度不小于20mm的灌缝材料7，并让灌缝材料7流入并灌满灌浆套筒8。
步骤六、将预制钢筋混凝土柱1放下，调整标高及垂直度并用支设临时支撑。
步骤七、将灌缝材料7自注浆孔9注入，经过出浆孔20流出，确保灌缝材料7充满预制钢筋混凝土柱1与钢筋混凝土基础2的拼接缝。
步骤八、待拼接缝内的灌缝材料7达到强度要求后，拆除预制钢筋混凝土柱1柱脚的矩形框及柱临时支撑，完成柱脚节点施工。
本实施例中，步骤三中制作预制钢筋混凝土柱1的具体方法为。
步骤1：绑扎柱钢筋笼。
步骤2：在待浇筑预制钢筋混凝土柱1的下部、沿着预制钢筋混凝土柱1的外侧面设置一圈外包钢板6。
步骤3：在外包钢板6的内部、靠近其底端位置处设置横隔板5。
步骤4：在横隔板5上设置竖隔板12，并且在横隔板5的进气孔18与外包钢板6的排气孔10之间连接排气管16，在横隔板5的出浆孔20与外包钢板6的注浆孔9之间连注浆管14。
步骤5：在外包钢板6的顶部连接顶板13。
步骤6：将绑扎好的柱钢筋笼中竖向钢筋3的下端对应穿设在顶板13的第一穿筋孔19和横隔板5的第二穿筋孔21中，并且在竖向钢筋3位于横隔板5与顶板13之间的部位上设置隔离套11。
步骤7：支设柱模板，并浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土柱1。
本实施例中，步骤五中所述的矩形框的横截面与预制钢筋混凝土柱1的横截面相适应，矩形框的高度为不小于10mm。

Claims (7)

1.一种装配式混凝土柱脚节点结构，包括有钢筋混凝土基础（2）以及连接在钢筋混凝土基础（2）顶部的预制钢筋混凝土柱（1）；其特征在于：所述钢筋混凝土基础（2）的顶面、对应预制钢筋混凝土柱（1）连接的位置处为毛面（15）；在钢筋混凝土基础（2）中、对应预制钢筋混凝土柱（1）中竖向钢筋（3）的位置处设有基础锚固钢筋（4），在基础锚固钢筋（4）的上部套设有竖向的灌浆套筒（8）；所述灌浆套筒（8）的顶部与钢筋混凝土基础（2）的顶部平齐；所述预制钢筋混凝土柱（1）的截面呈矩形；其中，外包钢板（6）的高度为柱截面长边长度的1～3倍，外包钢板（6）的厚度为8mm～30mm；
所述预制钢筋混凝土柱（1）的下部、沿着预制钢筋混凝土柱（1）的外侧面设有一圈外包钢板（6）；所述外包钢板（6）上、沿竖向间隔开设有排气孔（10）和注浆孔（9）；所述预制钢筋混凝土柱（1）内、对应外包钢板（6）的位置处还预埋有顶板（13）、横隔板（5）、竖隔板（12）、注浆管（14）和排气管（16）；所述顶板（13）连接在外包钢板（6）的顶部，在顶板（13）的中部开设有过浆口（17），在顶板（13）的边部、对应预制钢筋混凝土柱（1）中竖向钢筋（3）穿过的位置处开设有第一穿筋孔（19）；所述横隔板（5）连接在外包钢板（6）的内部，且位于顶板（13）的正下方；在横隔板（5）上、对应外包钢板（6）上的排气孔（10）设有进气孔（18）；所述排气管（16）连接在排气孔（10）与进气孔（18）之间；在横隔板（5）上、对应外包钢板（6）上的注浆孔（9）设有出浆孔（20）；所述注浆管（14）连接在注浆孔（9）与出浆孔（20）之间；在横隔板（5）的边部、应第一穿筋孔（19）的位置处设有第二穿筋孔（21）；所述竖隔板（12）设在外包钢板（6）的内部、位于顶板（13）与横隔板（5）之间；
所述预制钢筋混凝土柱（1）中的竖向钢筋（3）穿设在顶板（13）的第一穿筋孔（19）和横隔板（5）的第二穿筋孔（21）中；所述竖向钢筋（3）位于顶板（13）与横隔板（5）之间的部位上有套设有隔离套（11）；所述竖向钢筋（3）的下端超出预制钢筋混凝土柱（1）的底端、伸入钢筋混凝土基础（2）中的灌浆套筒（8）中；所述预制钢筋混凝土柱（1）与钢筋混凝土基础（2）之间留有间隙，在间隙中灌有灌缝材料（7）；所述隔离套（11）套设在竖向钢筋（3）外侧，并将其内部的竖向钢筋（3）与预制钢筋混凝土柱（1）隔离开；其中，隔离套（11）的长度为竖向钢筋（3）直径的3～20倍；所述隔离套（11）内的竖向钢筋（3）的横截面面积为隔离套（11）外部的竖向钢筋（3）截面面积的50%～90%。
2.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土柱脚节点结构，其特征在于：所述基础锚固钢筋（4）呈L形，包括有竖边（4.1）和横边（4.2）；所述竖边（4.1）的上段插设在灌浆套筒（8）中。
3.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土柱脚节点结构，其特征在于：所述顶板（13）的边缘与预制钢筋混凝土柱（1）的外侧面平齐；其中，顶板（13）上的过浆口（17）呈矩形，顶板（13）的厚度为10mm～30mm。
4.根据权利要求1所述的一种装配式混凝土柱脚节点结构，其特征在于：所述竖隔板（12）的水平切面呈十字形，并且竖隔板（12）四端的竖向侧边与外包钢板（6）之间焊接连接、将横隔板（5）与顶板（13）之间的空间分隔成四个空腔单元；所述横隔板（5）设置在外包钢板（6）的内部、距离外包钢板（6）底端30mm～50mm的位置处。
5.一种权利要求1-4中任意一项所述的装配式混凝土柱脚节点结构的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、绑扎钢筋混凝土基础（2）内的钢筋笼和灌浆套筒（8），并支设基础模板；
步骤二、浇筑混凝土形成钢筋混凝土基础（2）；
步骤三、制作预制钢筋混凝土柱（1）；
步骤四、将预制钢筋混凝土柱（1）运送到现场并临时就位；
步骤五、在钢筋混凝土基础（2）的顶部、对应预制钢筋混凝土柱（1）的连接位置处设置矩形框；在矩形框中灌满深度不小于20mm的灌缝材料（7），并让灌缝材料（7）流入并灌满灌浆套筒（8）；
步骤六、将预制钢筋混凝土柱（1）放下，调整标高及垂直度并用支设临时支撑；
步骤七、将灌缝材料（7）自注浆孔（9）注入，经过出浆孔（20）流出，确保灌缝材料（7）充满预制钢筋混凝土柱（1）与钢筋混凝土基础（2）的拼接缝；
步骤八、待拼接缝内的灌缝材料（7）达到强度要求后，拆除预制钢筋混凝土柱（1）柱脚的矩形框及柱临时支撑，完成柱脚节点施工。
6.根据权利要求5所述的装配式混凝土柱脚节点结构的施工方法，其特征在于：步骤三中制作预制钢筋混凝土柱（1）的具体方法为：
步骤1：绑扎柱钢筋笼；
步骤2：在待浇筑预制钢筋混凝土柱（1）的下部、沿着预制钢筋混凝土柱（1）的外侧面设置一圈外包钢板（6）；
步骤3：在外包钢板（6）的内部、靠近其底端位置处设置横隔板（5）；
步骤4：在横隔板（5）上设置竖隔板（12），并且在横隔板（5）的进气孔（18）与外包钢板（6）的排气孔（10）之间连接排气管（16），在横隔板（5）的出浆孔（20）与外包钢板（6）的注浆孔（9）之间连注浆管（14）；
步骤5：在外包钢板（6）的顶部连接顶板（13）；
步骤6：将绑扎好的柱钢筋笼中竖向钢筋（3）的下端对应穿设在顶板（13）的第一穿筋孔（19）和横隔板（5）的第二穿筋孔（21）中，并且在竖向钢筋（3）位于横隔板（5）与顶板（13）之间的部位上设置隔离套（11）；
步骤7：支设柱模板，并浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土柱（1）。
7.根据权利要求6所述的装配式混凝土柱脚节点结构的施工方法，其特征在于：步骤五中所述的矩形框的横截面与预制钢筋混凝土柱（1）的横截面相适应，矩形框的高度为不小于10mm。
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