CN108532751B

CN108532751B - 装配式混凝土梁柱节点及施工方法

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Publication number: CN108532751B
Application number: CN201810526175.4A
Authority: CN
Inventors: 黄冀卓; 庄元婷
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2038-05-29
Also published as: CN108532751A

Abstract

本发明涉及一种装配式混凝土梁柱节点及施工方法，装配式混凝土梁柱节点包括连接件，连接件包括柱端连接部和梁端连接部，柱端连接部连接预制柱，梁端连接部连接预制梁，柱端连接部与梁端连接部固接，柱端连接部预埋在预制柱中，梁端连接部与预制梁后浇连接，在梁端连接部外套设U型板。本发明的梁柱构件之间通过预埋在预制柱中的连接件进行连接，节点受力明确，连接可靠，构造简单，施工方便，能够有效地提高生产效率。

Description

装配式混凝土梁柱节点及施工方法

技术领域

本发明涉及一种装配式混凝土梁柱节点及施工方法。

背景技术

预制混凝土结构与传统的现浇混凝土结构相比，在质量、施工速度、环境保护等方面都有突出优点，因此要加快建筑工业化的进程，就必须大力发展装配式结构体系。

预制装配式混凝土结构的施工可以分为两个阶段，一是在工厂中预制构件，二是在工地上进行安装拼接。工厂化的加工可以保证预制构件的质量，而现场构件的拼接需要在保证构件质量的同时采用较简单的施工工序，同时节点间的连接需要遵循传力明确、安全可靠、经济合理的原则。现有的装配式框架梁柱节点大多采用湿连接，具有布筋复杂、不易操作、质量不易保证的缺点。而常用的干连接又存在构造复杂、传力不直接、施工工序较多、造价较高等问题。

发明内容

针对目前装配式混凝土梁柱连接存在的问题，为满足传力明确、安全可靠、施工方便、经济合理的设计原则，本发明提出了一种装配式混凝土梁柱节点及其安装施工方法，梁柱构件之间通过预埋在预制柱中的连接件进行连接，节点受力明确，连接可靠，构造简单，施工方便，能够有效地提高生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：装配式混凝土梁柱节点包括连接件，连接件包括柱端连接部和梁端连接部，柱端连接部连接预制柱，梁端连接部连接预制梁，柱端连接部与梁端连接部固接，柱端连接部预埋在预制柱中，梁端连接部与预制梁后浇连接，在梁端连接部外套设U型板。

进一步地，梁端连接部包括箱型梁，箱型梁内壁设栓钉；柱端连接部包括箱型柱，箱型柱与箱型梁连接的箱型柱外壁设栓钉。

进一步地，箱型梁的腹板外壁设U型卡扣，U型板的腹板内壁设U型卡扣，箱型梁的U型卡扣与U型板的U型卡扣搭扣实现U型板与梁端连接部的连接。

进一步地，箱型梁的上翼缘上设置有开口和排气孔。

进一步地，预制柱包括混凝土、箍筋、纵筋，纵筋搭接在柱端连接部内壁；预制梁包括混凝土、箍筋、纵筋，预制梁梁端的纵筋伸出的长度等于箱型梁的长度，预制梁的长度等于梁构件的长度减去两端的后浇混凝土长度。

进一步地，预制柱和预制梁内预埋挂钩；预制梁的梁端混凝土表面凿毛。

进一步地，柱端连接部与梁端连接部焊接。

进一步地，箱型梁的长度为一倍的预制梁截面高度；开口宽度为箱型梁截面的宽度且开口长度不超过箱型梁长度的20%，开口的边缘与柱端连接部的翼缘表面之间的距离不小于50%的箱型梁长度；U型板的长度大于箱型梁，U型板的高度大于箱型梁，U型板的上表面与预制梁的上表面平齐，U型板采用花纹钢板；箱型柱的长度为1.5-2倍的预制梁高。

装配式混凝土梁柱节点的施工方法如下：

（1）在工厂进行连接件的制作：完成柱端连接部的制作，即箱型柱翼缘外壁设置栓钉；完成梁端连接部的制作，包括在箱型梁翼缘内壁和腹板内壁设置栓钉、腹板外壁设置U型卡扣、在箱型梁的上翼缘开排气孔；然后将梁端连接部与柱端连接部进行连接；

（2）在工厂完成U型板的制作，即在U型板腹板内壁焊接U型卡扣；

（3）先定位好连接件在预制柱中的位置，将预制柱的纵筋插入到柱端连接部后进行箍筋的绑扎，预埋挂钩，然后立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并蒸汽养护至设计强度后脱模；

（4）进行预制梁纵筋的架立、箍筋的绑扎，预埋挂钩，然后立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并蒸汽养护至设计强度后脱模；

（5）在工厂完成上述构件的制作后运至施工现场，将U型板沿着箱型梁的长度方向插入，利用U型卡扣将U型板固定在连接件的梁端连接部上；接着将预制梁伸出的纵筋插入到梁端连接部的箱型梁内；然后通过箱型梁的上翼缘开口浇筑混凝土，从而完成预制梁与预制柱的连接。

进一步地，包括所述装配式混凝土梁柱节点的框架的施工方法如下：

（1）在工厂完成预制梁、预埋有连接件的柱构件的制作后将其运至施工现场，将U型板固定在连接件的梁端连接部上，接着将预制梁伸出的纵筋插入梁端连接部的箱型梁内，然后通过箱型梁的上翼缘开口浇筑高性能混凝土或微膨胀混凝土，从而完成一根梁与一根柱的连接；

（2）采用上述同样的方法将预制梁另一端的柱构件与预制梁连接在一起，从而完成一榀简单框架的连接，然后将其吊装、固定到相应位置；

（3）在已经固定、完成的简单框架基础上，吊装预制梁，重复步骤（1）完成预制梁与柱构件的连接；

（4）吊装柱构件或者已经完成的简单框架，重复步骤（1）完成预制梁与柱构件或简单框架的连接；

（5）根据不同的结构布置，重复步骤（4）。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：梁柱构件之间通过预埋在预制柱中的连接件进行连接，节点受力明确，连接可靠，构造简单，施工简单方便，质量易控、造价低，能够有效地提高生产效率；弯矩、剪力由预制梁传递给箱型梁，然后再传递到预制柱；轴力一部分通过栓钉传递给箱型梁再传给预制柱，一部分直接通过预制梁传递给预制柱；箱型柱外壁和箱型梁上的栓钉可以起到抗拉作用，防止在拉力作用下梁构件被拔出；箱型梁上的栓钉还可传递一定的弯矩，从而减小混凝土梁与箱型梁之间的挤压作用，以避免混凝土梁在与箱型梁连接的区段被压碎；采用连接件连接预制梁与预制柱，避免了湿连接中常见的布筋复杂问题，预制混凝土梁中的钢筋无需穿过柱，通过栓钉、箱型梁、箱型柱等共同保证节点的连接强度；由于在工厂已经将箱型梁与箱型柱焊接在一起，又将箱型柱预埋在混凝土柱中，因此在施工现场只需将预制梁插入到箱型梁内，最后浇筑混凝土即可，避免了常见的干式连接中现场焊接的问题，施工简单、操作方便；箱型梁既可作为浇筑梁端混凝土的模板，又可作为施工阶段预制梁的支撑；而U型板可直接作为浇筑混凝土保护层的模板，因此该节点不需要临时支撑和模板，提高了生产效率，降低了综合造价。

附图说明

图1为本发明中连接件的结构示意图；

图2为本发明中梁端连接部的结构示意图；

图3为本发明中柱端连接部的结构示意图；

图4为本发明中箱型梁与U型板连接后的结构示意图；

图5为本发明进行梁柱连接前的结构示意图；

图6为本发明完成梁柱连接后的结构示意图；

图7为框架结构平面布置图图例1；

图8为框架结构平面布置图图例2；

图9为框架结构平面布置图图例3；

图10为框架结构平面布置图图例4。

图中：1-连接件，2-柱端连接部，3-梁端连接部，4-栓钉，5-U型板，6-U型卡扣，7-箱型柱，8-箱型梁，9-预制柱，10-预制梁，11-后浇混凝土，12-纵筋，C-预埋有连接件的柱构件；B-梁构件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参见图1至图6，本实施例提供了一种装配式混凝土梁柱节点，包括了连接件1、U型板5、预制柱9、预制梁10和后浇混凝土11。在工厂中分别完成连接件1、U型板5、预制柱9、预制梁10的制作，其中连接件1的柱端连接部2预埋在预制柱9中。将制作完成后的构件运至施工现场后，将U型板5通过U型卡扣6固定在连接件1中的梁端连接部3上，连接件1的梁端连接部3与预制梁10进行后浇连接，通过后浇混凝土11实现连接，从而完成预制柱9和预制梁10的连接。

参见图1，所述的连接件1包括柱端连接部2、梁端连接部3。梁端连接部3通过焊缝连接在柱端连接部2的翼缘外壁上。

参见图2，所述的梁端连接部3，包括箱型梁8、栓钉4和腹板外壁上的U型卡扣6。箱型梁8的翼缘、腹板内壁焊有栓钉4，腹板外壁上焊有U型卡扣6。

箱型梁材质为钢，长度较短。箱型柱材质为钢，长度较短。U型板材质为钢，厚度较薄。

参见图3，所述的柱端连接部2，包括箱型柱7和栓钉4。栓钉4根据构造要求布置在箱型柱7与预制梁10连接的水平高度处。

参见图4，U型板5的腹板内壁焊有U型卡扣6，其通过U型卡扣6固定在梁端连接部3中的箱型梁8上。

参见图5、图6，所述预制柱9的纵筋12搭接在柱端连接部2的内壁上；所述的预制梁10，现场将其两端伸出的钢筋12插入到梁端连接部3内；所述的梁端后浇混凝土11则通过梁端连接部3的上翼缘开孔进行浇筑；所述的U型板5通过U型卡扣6固定在梁端连接部3上。

在箱型梁翼缘、腹板内壁都焊有栓钉，栓钉既可防止混凝土梁被拉出，也可防止现浇混凝土的收缩，栓钉的数量由梁端所受的弯矩和轴力共同决定；箱型梁的截面高度、宽度为预制梁的截面高度、宽度分别减去保护层厚度，以便混凝土梁的钢筋搭接在其上；箱型梁的长度取一倍的预制梁截面高度；由于需要现场浇筑梁端混凝土，箱型梁的上翼缘需要开长度为150cm左右、宽度为箱型梁截面宽度的开口，且应保证开口长度不超过箱型梁长度的20%；箱型梁的开洞位置应保证洞口边缘与柱端连接件的翼缘表面距离不小于50%的箱型梁长度；箱型梁上翼缘设有排气孔，以便浇筑梁端混凝土时进行排气，从而保证混凝土的密实度；箱型梁腹板外壁上焊有U型卡扣，其数量和尺寸根据箱型梁的长度进行调整确定，U型卡扣的截面净宽大于其腹板厚度，从而留出一定的空隙以便U型板上相对应的U型卡扣能够顺利插入。

箱型柱的截面高度、宽度为混凝土柱的截面高度、宽度分别减去保护层厚度，其既可保护柱端连接部，也可避免混凝土柱的纵筋穿过箱型梁；箱型柱的长度为1.5-2倍的预制梁高左右；箱型柱外壁的栓钉可防止混凝土梁被拉出，也可防止现浇混凝土的收缩，其数量根据构造要求进行布置。

U型板为U型截面；其长度略大于箱型梁，预制梁可以搭接在其上；U型板的高度大于箱型梁，与预制梁的上表面平齐；其厚度较小，仅作为浇筑箱型梁外包混凝土的模板；U型板采用花纹钢板，以增强与后期抹灰的粘结性；U型板的下翼缘外表面与混凝土梁不平齐，后期通过抹灰实现平齐；U型板与箱型梁通过U型卡扣进行搭接。

所述的预制柱，包括混凝土、箍筋、纵筋，由于柱端连接件的存在，节点核芯区可不用布置箍筋；混凝土柱的纵筋搭接在柱端连接件内壁；根据需要在预制柱内预埋挂钩，后期调平缆绳穿过挂钩，对预制梁进行临时固定和调平。

所述的预制梁，包括混凝土、箍筋、纵筋，预制梁梁端的钢筋伸出的长度等于箱型梁的长度，其在工厂预制的混凝土长度等于混凝土梁的长度减去两端需现浇的混凝土长度；将预制部分的梁端混凝土表面凿毛，增强与后期现浇混凝土的粘结性；根据需要在预制梁内预埋挂钩，后期调平缆绳穿过挂钩，对预制梁进行临时固定和调平。

所述的梁端后浇混凝土，可采用高性能混凝土或微膨胀混凝土。箱型梁外包的混凝土可以起到防火、防腐的作用，从而保护关键构件。在箱型梁外浇筑混凝土保护层，可以起到防火、防腐的作用，从而保护重要的受力构件。

一种装配式混凝土梁柱节点的施工方法：

（1）在工厂进行连接件1的制作：先完成柱端连接件2的制作，即箱型柱7翼缘外壁焊接栓钉4；接着完成梁端连接部3的制作，包括箱型梁8的翼缘、腹板内壁焊接栓钉4和腹板外壁焊接U型卡扣6、上翼缘开排气孔；然后再通过焊缝将梁端连接部3与柱端连接部2进行连接；

（2）完成U型板5的制作，即在U型板5的腹板内壁焊接U型卡扣6；

（3）先定位好连接件1在混凝土柱9中的位置，将混凝土柱9的纵筋12插入到柱端连接部2后进行箍筋的绑扎，预埋挂钩，然后立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并蒸汽养护至设计强度后脱模；

（4）进行混凝土梁10钢筋的架立、绑扎，预埋挂钩，然后立模板、浇筑混凝土、振捣密实，并蒸汽养护至设计强度后脱模；

（5）在工厂完成上述构件的制作后运至施工现场，将U型板5沿着箱型梁8的长度方向插入，利用U型卡扣6将U型板5固定在梁端连接部3的箱型梁8上；接着将混凝土梁10伸出的纵筋12插入到梁端连接部3的箱型梁8内；最后通过梁端连接部3中的箱型梁8上翼缘开孔浇筑高性能混凝土11（或微膨胀混凝土），从而完成梁柱连接。

一种包括装配式混凝土梁柱节点的框架的施工方法如下：

（1）在工厂制作完成预制梁10、预埋有连接件1的柱构件9后，运至施工现场，利用U型卡扣6将U型板5固定在连接件1的梁端连接部3上，接着将预制梁10伸出的纵筋12插入梁端连接部3中的箱型梁8内，然后通过梁端连接部3中的箱型梁8上翼缘开孔浇筑高性能混凝土11（或微膨胀混凝土），从而完成一根梁与一根柱的连接；

（2）采用上述同样的方法将预制梁10另一端的柱构件9与其连接在一起，从而完成一榀简单框架的连接，然后将其吊装、固定到相应位置；

（3）在已经固定、完成的框架基础上，吊装预制梁10，重复步骤（1）完成预制梁10与柱构件9的连接；将调平缆绳穿过柱构件9、预制梁10上预埋的挂钩，利用调平仪器对预制梁10进行调平；

（4）吊装柱构件9或者已经完成的简单框架，重复步骤（1）完成调平后的预制梁10与柱9（或简单框架）的连接，然后除去缆绳、切除挂钩；

（5）根据不同的结构布置，重复上述步骤（4）。

C代表预埋有连接件的柱构件；b代表梁构件，C和b的下标代表不同位置的构件。

当框架结构的平面布置图如图7所示时，按照一种装配式混凝土梁柱连接节点相应框架安装施工步骤中的（1）-（4）先进行一榀框架的安装，即C₁₁→b₁₂→C₁₃。完成各榀框架的安装后，按照（C₁₁→b₁₂→C₁₃）→b₂→（C₃₁→b₃₂→C₃₃）的顺序进行安装，即先吊装、固定第一榀框架，接着按照步骤（3）、（4）完成预制梁和第二榀框架的安装。

当框架结构的平面布置图如图9所示，按照上述步骤，其安装顺序为：（C₁₁→b₁₂→C₁₃）→b₂→（C₃₁→b₃₂→C₃₃）→b₄→（C₅₁→b₅₂→C₅₃）→b₆→（C₇₁→b₇₂→C₇₃）。

当框架结构的平面布置图如图10所示，其安装顺序为：（C₁₁→b₁₂→C₁₃）→b₂→（C₃₁→b₃₂→C₃₃）→b₄→（C₅₁→b₅₂→C₅₃）→b₆→（C₇₁→b₇₂→C₇₃）→b₈→C₉→b₁₀。需要说明的是，本框架结构中的最后一根梁b₁₀不采用插入的方式，与预制梁b₁₀相对应连接件中的箱型梁先为U型截面，接着在施工现场从上放入预制梁，然后焊接箱型梁的上翼缘盖板，最后浇筑梁端混凝土，从而完成连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种装配式混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：装配式混凝土梁柱节点包括连接件，连接件包括柱端连接部和梁端连接部，柱端连接部连接预制柱，梁端连接部连接预制梁，柱端连接部与梁端连接部固接，柱端连接部预埋在预制柱中，梁端连接部与预制梁后浇连接，在梁端连接部外套设U型板；

梁端连接部包括箱型梁，箱型梁内壁设栓钉；柱端连接部包括箱型柱，箱型柱与箱型梁连接的箱型柱外壁设栓钉；

箱型梁的腹板外壁设U型卡扣，U型板的腹板内壁设U型卡扣，箱型梁的U型卡扣与U型板的U型卡扣搭扣实现U型板与梁端连接部的连接；

预制步骤如下：（1）在工厂进行连接件的制作：完成柱端连接部的制作，即箱型柱翼缘外壁设置栓钉；完成梁端连接部的制作，包括在箱型梁翼缘内壁和腹板内壁设置栓钉、腹板外壁设置U型卡扣、在箱型梁的上翼缘开排气孔；然后将梁端连接部与柱端连接部进行连接；

（5）在工厂完成上述构件的制作后运至施工现场，将U型板沿着箱型梁的长度方向插入，利用U型卡扣将U型板固定在连接件的梁端连接部上；接着将预制梁伸出的纵筋插入到梁端连接部的箱型梁内；然后通过箱型梁的上翼缘开口浇筑混凝土，从而完成预制梁与预制柱的连接；

预制柱包括混凝土、箍筋、纵筋，纵筋搭接在柱端连接部内壁；预制梁包括混凝土、箍筋、纵筋，预制梁梁端的纵筋伸出的长度等于箱型梁的长度，预制梁的长度等于梁构件的长度减去两端的后浇混凝土长度；

施工步骤如下：（1）在工厂完成预制梁、预埋有连接件的柱构件的制作后将其运至施工现场，将U型板固定在连接件的梁端连接部上，接着将预制梁伸出的纵筋插入梁端连接部的箱型梁内，然后通过箱型梁的上翼缘开口浇筑高性能混凝土或微膨胀混凝土，从而完成一根梁与一根柱的连接；

（5）根据不同的结构布置，重复步骤（4）。

2.根据权利要求1所述的装配式混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：箱型梁的上翼缘上设置有开口和排气孔。

3.根据权利要求1所述的装配式混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：预制柱和预制梁内预埋挂钩；预制梁的梁端混凝土表面凿毛。

4.根据权利要求1所述的装配式混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：柱端连接部与梁端连接部焊接。

5.根据权利要求2所述的装配式混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：箱型梁的长度为一倍的预制梁截面高度；开口宽度为箱型梁截面的宽度且开口长度不超过箱型梁长度的20%，开口的边缘与柱端连接部的翼缘表面之间的距离不小于50%的箱型梁长度；U型板的长度大于箱型梁，U型板的高度大于箱型梁，U型板的上表面与预制梁的上表面平齐，U型板采用花纹钢板；箱型柱的长度为1.5-2倍的预制梁高。