CN108661169B - 一种装配式边框架梁构件及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式边框架梁构件，包括：边框架梁底筋、附加钢筋；其中，边框架梁底筋中的最外侧底筋不伸入框架柱内，且与框架柱边平齐；附加钢筋代替最外侧底筋锚入框架柱内，以使附加钢筋与最外侧底筋之间错位搭接。本申请克服了装配式边框架梁最外侧底筋与框架柱角部钢筋碰撞的难题，减少了建筑物的整体荷载，降低了混凝土预制量和构件预制难度，从而达到了标准化、快速便捷施工，节约了工期及成本，提高了施工效率。同时，由于结构梁凸出房间部分大大减少，既满足了建筑功能，也为后期业主使用提供了宽敞的空间。此外，本申请还提供了一种具体上述相同技术优点的装配式边框架梁设计方法。

Description

一种装配式边框架梁构件及设计方法

技术领域

本发明涉及装配式建筑工程技术领域，特别是涉及一种装配式边框架梁构件以及装配式边框架梁设计方法。

背景技术

近年来国家及地方大力推进住宅产业化进程。其中，上海市要求在2016年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑，外环线以外超过50％；2017年起外环线外在50％基础上逐年增加。同时，对采用混凝土结构体系建造的装配式建筑单体预制装配率进行了相应规定且逐步提高，从2016年开始，单体预制率不低于40％。

随着装配式建筑的发展和大力推广，出现了各种各样的技术问题，现有装配式规范和图集提供的参考做法就显得捉襟见肘，严重制约装配式建筑技术的发展。按照国家现有规范，装配整体式框架结构的计算基本等同现浇结构，但是由于框架柱竖向钢筋之间的连接大多采用灌浆套筒的原因，造成框架柱中最外侧一排钢筋实际保护层厚度远远大于传统现浇结构中的20mm，从灌浆套筒内侧至框架柱外边达到86mm以上，导致预制边框架梁最外侧底筋无法锚入框架柱纵筋内侧。

目前，普遍采用框架梁设计时，内偏100mm，然后梁外侧面附加节点的形式(100mm宽，高度同梁高)来解决建筑外立面及建筑外墙落点的需求，参见图1现有装配式边框架梁的示意图。这种做法存在以下几个问题：

(1)框架梁内偏100mm，会妨碍建筑内部空间的使用，甚至不满足建筑功能的要求，尤其是楼梯间周围的框架梁，一旦内偏，对楼梯的净宽和使用将会造成很大的影响。

(2)每层梁侧面增加较大荷载，即100mm宽，高度同梁高的钢筋混凝土节点，这样在设计计算时，就会对相关结构配筋造成一定的影响，尤其是下层框架边柱和基础。

(3)框架梁内偏100mm，对结构整体模型的计算指标有很大影响，这些指标的调整，也会进一步影响到构件的截面及配筋大小的变化。

(4)框架梁侧面外挂节点，在装配式施工图设计和后期详图设计时，大大增加了建筑、结构及相关专业设计师的工作量。

(5)框架梁侧面外挂节点与框架梁组成一个构件整体预制，既增加了模具本身钢材的使用量，也加大了构件自身的吨位，给构件的运输和吊装也直接带来了一定的影响。

(6)框架梁侧面外挂节点与框架梁组成一个构件整体预制，增加了很多侧面U型箍筋和纵向构造纵筋，不仅增加了材料的使用量，也直接加大了构件生产厂家工人的工作量及难度。

基于以上目前常用做法的诸多不利影响，寻求新的装配式边框架梁的设计生产方法显得十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种装配式边框架梁构件以及装配式边框架梁设计方法，以解决现有边框架梁对混凝土预制量和构件预制难度要求较高、影响施工效率的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种装配式边框架梁构件，其特征在于，包括：边框架梁底筋、附加钢筋；

其中，所述边框架梁底筋中的最外侧底筋不伸入框架柱内，且与框架柱边平齐；

所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，以使所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接。

可选地，所述附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

可选地，所述附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

可选地，所述附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为44d-52d，其中，d为钢筋的直径。

本发明还提供了一种装配式边框架梁设计方法，包括：

进行结构建模，将边框架梁与框架柱的外侧边平齐布置；

根据所述边框架梁的最外侧底筋和框架柱的外侧钢筋位置，确定附加钢筋的布置位置，以使所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，并且所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接；

生成装配式边框架梁对应的构件设计模型。

可选地，所述附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

可选地，所述附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

可选地，所述附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为44d-52d，其中，d为钢筋的直径。

可选地，在所述生成装配式边框架梁对应的构件设计模型之后还包括：

根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产，其中，所述附加钢筋采用整体浇筑的方式。

可选地，在所述根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产之后还包括：

按照施工顺序逐根平行对生产的装配式边框架梁构件进行吊装，安装好之后再吊装下一个构件；

边框架梁侧面纵向构造钢筋的预制端预埋有钢筋机械连接套筒，吊装完毕后，采用短钢筋连接锚入框架柱现浇节点区；

按照现浇结构的原理和顺序，将边框架梁上部钢筋及相关梁柱箍筋绑扎，采用混凝土将框架梁柱节点区浇筑完毕。

本发明所提供的装配式边框架梁构件，包括：边框架梁底筋、附加钢筋；其中，边框架梁底筋中的最外侧底筋不伸入框架柱内，且与框架柱边平齐；附加钢筋代替最外侧底筋锚入框架柱内，以使附加钢筋与最外侧底筋之间错位搭接。本申请克服了现有装配式边框架梁最外侧底筋无法锚入框架柱的缺陷，采用附加钢筋代替边框架梁最外侧底筋伸入框架柱，边框架梁最外侧底筋正常布置但不锚入支座的方法，从而实现了边框架梁与框架柱边平齐的正常设计方法，不再采用边框架梁外侧附加节点的方法来实现建筑外立面和墙体砌筑落点需求，克服了装配式边框架梁最外侧底筋与框架柱角部钢筋碰撞的难题，减少了建筑物的整体荷载，降低了混凝土预制量和构件预制难度，从而达到了标准化、快速便捷施工，节约了工期及成本，提高了施工效率。同时，由于结构梁凸出房间部分大大减少，既满足了建筑功能，也为后期业主使用提供了宽敞的空间。

本申请所提供的装配式边框架梁构件有如下优点：

(1)实现了预制框架梁实际尺寸与现浇等同，对建筑功能和内部使用空间不因装配式而产生不利影响。

(2)实现了结构建模计算时，边框架梁与框架柱边平齐，计算与实际完全符合，基本达到预制等同现浇的理念。

(3)实现了结构荷载正常输入，无任何额外荷载增加，减轻了结构自重，减小了框架梁柱及基础的配筋。

(4)无论是装配式施工图设计阶段，还是后期详图设计，均大大降低了建筑、结构及相关专业设计师的工作量。

(5)减少了模具本身钢材的使用量及构件自身的吨位，给构件的运输和吊装带来了便捷。

(6)预制框架梁内部钢筋简洁明了，便于构件生产。

此外，本申请还提供了一种具体上述相同技术优点的装配式边框架梁设计方法。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有装配式边框架梁的示意图；

图2为本发明所提供的装配式边框架梁构件的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为本发明所提供的装配式边框架梁设计方法的一种具体实施方式流程图；

图4为本发明所提供的装配式边框架梁设计方法的另一种具体实施方式的流程图；

图5为本发明实施例中边梁端支座设计示意图；

图6为本发明实施例中边梁中间支座设计示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的装配式边框架梁构件的一种具体实施方式的结构示意图如图2所示，包括：边框架梁底筋、附加钢筋；

其中，所述边框架梁底筋中的最外侧底筋不伸入框架柱内，且与框架柱边平齐；

所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，以使所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接。

边框架梁与框架柱边平齐，因后期预制框架梁侧未附加节点，荷载并未增加；框架柱保护层厚度加大，是因框架柱竖向钢筋采用灌浆套筒连接而内偏的要求。装配式边框架梁最外侧底筋不伸出预制框架梁构件本身，是考虑最外侧底筋与框架柱角部钢筋碰撞，采用附加钢筋与最外侧底筋错位搭接的做法。

其中，附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

具体地，要根据预制边框架梁最外侧底筋和预制框架柱外侧钢筋位置，合理布置同直径等强度附加钢筋。综合考虑构件生产和施工误差，作为一种优选实施方式，附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

同直径等强度附加钢筋下料时，要保证附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为预设值。作为一种优选实施方式，预设值可以为44d-52d，其中，d为钢筋的直径。例如选择47D，该数值是根据最新现浇和装配式结构规范图集，按照常规三级钢筋、C30混凝土、三级抗震等，考虑各种计算系数后，取最不利情况选取的结果。

进一步地，装配式边框架梁构件生产时，附加钢筋整体浇筑，不能采用在预制梁端预埋机械连接套筒，然后再机械连接短钢筋锚固的形式。

此外，本发明还提供了一种装配式边框架梁设计方法，如图3所示，该方法具体包括：

步骤S101：进行结构建模，将边框架梁与框架柱的外侧边平齐布置；

步骤S102：根据所述边框架梁的最外侧底筋和框架柱的外侧钢筋位置，确定附加钢筋的布置位置，以使所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，并且所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接；

步骤S103：生成装配式边框架梁对应的构件设计模型。

其中，附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

具体地，要根据预制边框架梁最外侧底筋和预制框架柱外侧钢筋位置，合理布置同直径等强度附加钢筋。综合考虑构件生产和施工误差，作为一种优选实施方式，附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

同直径等强度附加钢筋下料时，要保证附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为预设值。作为一种优选实施方式，预设值可以为44-52d，其中，d为钢筋的直径。该数值是根据最新现浇和装配式结构规范图集，按照常规三级钢筋、C30混凝土、三级抗震等，考虑各种计算系数后，取最不利情况选取的结果。

进一步地，装配式边框架梁构件生产时，附加钢筋整体浇筑，不能采用在预制梁端预埋机械连接套筒，然后再机械连接短钢筋锚固的形式。

在上述任一实施例的基础上，本申请实施例在所述生成装配式边框架梁对应的构件设计模型之后还包括：根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产，其中，所述附加钢筋采用整体浇筑的方式。

进一步地，在所述根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产之后还包括：

按照施工顺序逐根平行对生产的装配式边框架梁构件进行吊装，安装好之后再吊装下一个构件；

边框架梁侧面纵向构造钢筋的预制端预埋有钢筋机械连接套筒，吊装完毕后，采用短钢筋连接锚入框架柱现浇节点区；

按照现浇结构的原理和顺序，将边框架梁上部钢筋及相关梁柱箍筋绑扎，采用混凝土将框架梁柱节点区浇筑完毕。

本发明所提供的装配式边框架梁设计方法的另一种具体实施方式的流程图如图4所示，该方法包括：

步骤S201：结构建模计算时，边框架梁与框架柱边平齐，结构荷载正常输入。

除了考虑框架柱竖向钢筋因采用灌浆套筒连接的要求，保护层厚度加大外，其余计算方法均等同现浇。

步骤S202：装配式施工图设计阶段，框架梁柱正常布置。

要给出边框架梁与边框架柱预制构件连接节点，并适当给出典型预制构件的模板图和配筋图，供详图深化单位采用和借鉴。

步骤S203：装配式详图深化阶段，要根据预制边框架梁最外侧底筋和预制框架柱外侧钢筋位置，合理布置同直径等强度附加钢筋。

综合考虑构件生产和施工误差，建议布置在预制框架柱钢筋内侧10mm左右位置。

步骤S204：装配式边框架梁最外侧底筋下料时，不伸出预制框架梁构件本身，其余钢筋正常下料。

步骤S205：同直径等强度附加钢筋下料时，要保证与预制框架梁内部最外侧底筋搭接端长度为47d。

参照图5以及图6，对边梁端支座以及边梁中间支座，伸入框架柱锚固端则有所不同。对于边梁端支座，则下料长度及做法同现浇结构；对于边梁中间支座，考虑到底筋均采用钢筋机械连接(一级接头)，则下料长度及做法同预制框架梁其余受力底筋。

步骤S206：装配式边框架梁构件生产时，附加钢筋与其它底筋一样，整体浇筑在一起，形成一个整体预制构件。

步骤S207：装配式边框架梁吊装时，要合理安排施工顺序，逐根平行吊装，安装好之后，再吊装下一个构件。

步骤S208：框架梁侧面纵向构造钢筋，预制端预埋有钢筋机械连接套筒，吊装完毕后，现场采用同直径等强度短钢筋连接锚入框架柱现浇节点区。

步骤S209：按照现浇结构的原理和顺序，将框架梁上部钢筋及相关梁柱箍筋绑扎牢固，进而采用等强度或更高强度的混凝土将框架梁柱节点区浇筑完毕。

本申请克服了现有装配式边框架梁最外侧底筋无法锚入框架柱的缺陷，采用附加钢筋代替边框架梁最外侧底筋伸入框架柱，边框架梁最外侧底筋正常布置但不锚入支座的方法，从而实现了边框架梁与框架柱边平齐的正常设计方法，不再采用边框架梁外侧附加节点的方法来实现建筑外立面和墙体砌筑落点需求，克服了装配式边框架梁最外侧底筋与框架柱角部钢筋碰撞的难题，减少了建筑物的整体荷载，降低了混凝土预制量和构件预制难度，从而达到了标准化、快速便捷施工，节约了工期及成本，提高了施工效率。同时，由于结构梁凸出房间部分大大减少，既满足了建筑功能，也为后期业主使用提供了宽敞的空间。

本申请具有如下优点：

(1)实现了预制框架梁实际尺寸与现浇等同，对建筑功能和内部使用空间不因装配式而产生不利影响。

(2)实现了结构建模计算时，边框架梁与框架柱边平齐，计算与实际完全符合，基本达到预制等同现浇的理念。

(3)实现了结构荷载正常输入，无任何额外荷载增加，减轻了结构自重，减小了框架梁柱及基础的配筋。

(4)无论是装配式施工图设计阶段，还是后期详图设计，均大大降低了建筑、结构及相关专业设计师的工作量。

(5)减少了模具本身钢材的使用量及构件自身的吨位，给构件的运输和吊装带来了便捷。

(6)预制框架梁内部钢筋简洁明了，便于构件生产。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的装配式边框架梁构件以及装配式边框架梁设计方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种装配式边框架梁构件，其特征在于，包括：边框架梁底筋、附加钢筋；

其中，所述边框架梁底筋中的最外侧底筋不伸入框架柱内，且与框架柱边平齐；

所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，以使所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接。

2.如权利要求1所述的装配式边框架梁构件，其特征在于，所述附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

3.如权利要求2所述的装配式边框架梁构件，其特征在于，所述附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

4.如权利要求3所述的装配式边框架梁构件，其特征在于，所述附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为44d-52d，其中，d为钢筋的直径。

5.一种装配式边框架梁设计方法，其特征在于，包括：

进行结构建模，将边框架梁与框架柱的外侧边平齐布置；

根据所述边框架梁的最外侧底筋和框架柱的外侧钢筋位置，确定附加钢筋的布置位置，以使所述附加钢筋代替所述最外侧底筋锚入框架柱内，并且所述附加钢筋与所述最外侧底筋之间错位搭接；

生成装配式边框架梁对应的构件设计模型。

6.如权利要求5所述的装配式边框架梁设计方法，其特征在于，所述附加钢筋为与所述最外侧底筋的直径、强度均相同的钢筋。

7.如权利要求6所述的装配式边框架梁设计方法，其特征在于，所述附加钢筋布置在所述框架柱的外侧钢筋内侧10-30mm位置处。

8.如权利要求7所述的装配式边框架梁设计方法，其特征在于，所述附加钢筋与所述边框架梁底筋中的最外侧底筋之间的搭接端长度为44-52d，其中，d为钢筋的直径。

9.如权利要求5至8任一项所述的装配式边框架梁设计方法，其特征在于，在所述生成装配式边框架梁对应的构件设计模型之后还包括：

根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产，其中，所述附加钢筋采用整体浇筑的方式。

10.如权利要求9所述的装配式边框架梁设计方法，其特征在于，在所述根据所述装配式边框架梁对应的构件设计模型进行生产之后还包括：

按照施工顺序逐根平行对生产的装配式边框架梁构件进行吊装，安装好之后再吊装下一个构件；

边框架梁侧面纵向构造钢筋的预制端预埋有钢筋机械连接套筒，吊装完毕后，采用短钢筋连接锚入框架柱现浇节点区；

按照现浇结构的原理和顺序，将边框架梁上部钢筋及相关梁柱箍筋绑扎，采用混凝土将框架梁柱节点区浇筑完毕。

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