CN108978928A - 一种装配式墙脚连接节点及其施工方法 - Google Patents
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Classifications
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- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B2/00—Walls, e.g. partitions, for buildings; Wall construction with regard to insulation; Connections specially adapted to walls
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- E04B1/38—Connections for building structures in general
- E04B1/41—Connecting devices specially adapted for embedding in concrete or masonry
Abstract
一种装配式墙脚连接节点及其施工方法，节点包括竖向对应拼接的上侧墙体和下侧构件，上侧墙体的钢筋包括预埋的上侧钢筋笼的上侧纵筋，下侧构件的钢筋包括下侧钢筋笼的下侧纵筋，下侧纵筋包括竖部筋，竖部筋为部分无粘结纵筋，部分无粘结纵筋由上至下分为上部锚固段、埋入下侧构件内的中部无粘结段以及埋入下侧构件内的下部锚固段，上部锚固段伸入灌浆套筒内与上侧纵筋通过灌浆料连接，中部无粘结段与下侧构件混凝土无粘结，下部锚固段与下侧构件混凝土粘结锚固。本发明下侧锚固钢筋上设置无粘结段，提高了节点的变形能力，大幅降低结构在地震中的损伤程度，保证纵向受力钢筋在设计罕遇地震作用下不发生过大变形，从而避免纵向受力筋破坏。
Description
技术领域
本发明属于装配式结构建筑领域，特别是一种装配式墙体的连接节点及其施工方法。
背景技术
目前国内外常用的装配式框架剪力墙结构中，其墙竖向节点主要采用灌浆套筒连接。灌浆套筒连接的墙竖向受力较大，墙中纵筋在墙竖向和基础的接缝处受力最大，其余纵筋由于有混凝土包裹则受力相对较小，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，从而降低装配式结构的延性。基于上述原因，装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014规定装配式结构中，剪力墙结构底部加强部位的剪力墙宜采用现浇混凝土。
发明内容
本发明的目的是提供一种装配式墙脚连接节点及其施工方法，要解决装配式结构墙竖向连接节点的变形能力不足，造成节点的脆性破坏，结构抗震性能不足的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种装配式墙脚连接节点，包括竖向对应拼接的上侧墙体和下侧构件，所述上侧墙体为预制钢筋混凝土墙，所述下侧构件为钢筋混凝土构件，
所述上侧墙体的底部沿墙体的宽度方向间隔设置预埋有一组灌浆套筒，所述灌浆套筒的底端面与上侧墙体的底端面平齐，所述上侧墙体的钢筋包括预埋的上侧钢筋笼的上侧纵筋，所述上侧纵筋的个数与灌浆套筒的个数相同，所述上侧纵筋的底端部穿入灌浆套筒的上半部，
所述下侧构件的钢筋包括下侧钢筋笼的下侧纵筋，所述下侧纵筋对应上侧纵筋设置，下侧纵筋的个数与灌浆套筒的个数也相同，所述下侧纵筋的顶端部伸出下侧构件的顶端面并穿入灌浆套筒的下半部，
所述上侧墙体和下侧构件的拼缝处以及灌浆套筒内充满有灌浆料，
所述下侧纵筋包括竖部筋，所述竖部筋为部分无粘结纵筋，所述部分无粘结纵筋由上至下分为上部锚固段、埋入下侧构件内的中部无粘结段以及埋入下侧构件内的下部锚固段，所述上部锚固段伸入灌浆套筒内与上侧纵筋通过灌浆料连接，中部无粘结段与下侧构件混凝土无粘结，下部锚固段与下侧构件混凝土粘结锚固，
所述中部无粘结段的外侧表面包裹有将其与下侧构件混凝土隔离的无粘层。
上侧墙体的约束边缘构件范围内的所有下侧纵筋均为部分无粘结纵筋，上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋为全粘结纵筋。
上侧墙体的约束边缘构件范围内的所有下侧纵筋均为部分无粘结纵筋，上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋包括至少一道部分无粘结纵筋，其余为全粘结纵筋。
所述中部无粘结段的长度为钢筋直径的3倍-20倍，所述中部无粘结段顶端面与下侧构件的顶端面的距离为1倍-10倍的钢筋直径。
所述无粘层包括涂满中部无粘段的外侧表面防腐润滑油脂层和防腐润滑油脂层的外侧包裹的塑料布层。
所述中部无粘结段上设有颈缩段，所述颈缩段的横截面面积减缩为原截面面积的50%-90%，所述颈缩段为通过切削加工形成的截面削弱段，所述截面削弱段为相对原轮廓线同圆心内缩直径削切钢筋截面形成，或者所述截面削弱段为相对原轮廓线带状切削钢筋截面的上下侧或左右侧形成。
所述上侧墙体的中央开有竖向的上侧通孔，所述下侧构件对应位置开有下侧通孔，上侧通孔和下侧通孔对齐穿入有预应力筋，所述预应力筋与混凝土之间的粘结方式为全无粘结或者部分无粘结。
所述下侧构件为钢筋混凝土基础，下侧纵筋呈L型，还包括水平部筋，所述水平部筋与下侧构件混凝土粘结锚固，所述水平部筋以预应力筋为中心轴，在预应力筋的两侧对称朝相反的方向设置。
所述下侧构件为预制钢筋混凝土墙，所述下侧纵筋呈竖向直线。
这种装配式墙脚连接节点的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，在工厂绑扎上侧钢筋笼和灌浆套筒，然后支设模板浇筑混凝土形成上侧墙体，上侧墙体上预设上侧通孔，然后将上侧墙体运送到现场；
步骤二，设计下侧纵筋的布置范围，设计下侧纵筋中无粘结纵筋的尺寸以及中部无粘结段的长度和设置位置；
步骤三，加工下侧纵筋，绑扎下侧钢筋笼并支设模板，将下侧纵筋放置在模板内的预定位置并在下侧纵筋的中部无粘结段的外侧表面施工无粘层，随后浇筑下侧构件混凝土形成下侧构件，下侧构件上预设下侧通孔；
当下侧构件为钢筋混凝土基础时，本步骤在现场施工或者在工厂预制，当下侧构件为预制钢筋混凝土墙时，本步骤在工厂施工；
步骤四，上侧墙体吊装前对灌浆连接区域合理划分成若干连通灌浆仓位并设置垫块后采用座浆料进行封仓，每个仓位留一个灌浆套筒的注浆口，其他套筒注浆口封堵住；
步骤五、吊装上侧墙体，将下侧纵筋的上部锚固段插入灌浆套筒内，并设置上侧墙体的临时支撑固定保证拼缝的宽度；从每个仓位注浆口注浆充满拼缝，随后充满各个灌浆套筒并自出浆口流出，将各个钢筋连接套筒灌实；
步骤六、待灌浆套筒内的灌浆料达到强度要求后，拆除临时支撑；
步骤七、将上侧通孔和下侧通孔对齐，然后穿入进行预应力筋进行张拉，张拉完成后对张拉孔进行灌缝，完成装配式墙脚连接节点的施工。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明的连接节点中，下侧锚固钢筋上设置无粘结段，提高了节点的变形能力，大幅降低结构在地震中的损伤程度。本发明将钢筋变形分布到整个钢筋无粘结段，大大降低钢筋的最大应变，保证受力钢筋在设计罕遇地震作用下不发生过大变形，从而避免钢筋破坏。
本发明还可以通过将无粘结段进行截面削弱，降低钢筋应变渗透效应，进一步将钢筋变形集中在截面削弱段，降低可能发生的套筒连接破坏或有粘结段钢筋屈服破坏风险。
本发明的连接节点改善剪力墙竖向连接节点构造，改善了装配式结构中墙竖向连接处节点变形的能力和力学性能，提高节点变形能力，避免了节点的脆性破坏，提高结构抗震性能。本发明墙竖向连接节点只需少量灌浆，抗震性能良好，具有施工速度快，震后易修复，施工方便等特点。
本发明为了进一步提高预制墙变形能力，降低结构在设计罕遇地震作用下破坏程度，可将上侧构件的墙底端外包一定厚度和高度的钢板，降低墙竖向混凝土受压破坏程度。
本发明适用于多高层公共建筑，如学校、办公楼、公寓、医院等。
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是本发明实施例一中的墙与基础之间的竖向连接节点示意图。
图2是图1中局部放大示意图。
图3是图1中A-A剖面的示意图。
图4是图1中B-B剖面的示意图。
图5是本发明涉及实例的基础锚固钢筋的耗能钢筋颈缩段示意图。
图6是图5中剖面即截面削弱方式一的示意图。
图7是图5中剖面即截面削弱方式二的示意图。
图8是本发明实施例二中的墙与墙之间的竖向连接节点示意图。
附图标记：1－上侧墙体、2－下侧构件、3－上侧纵筋、4－灌浆套筒、5－约束边缘构件、6－下侧纵筋、6a－竖部筋、61－上部锚固段、62－中部无粘结段、621－颈缩段、63－下部锚固段、6b－水平部筋、7－灌浆料、8－下侧构件混凝土、9－上侧通孔、10－下侧通孔、11－预应力筋、12－注浆口、13－出浆口、14－墙体水平分布筋、15－墙体拉筋、16－原轮廓线、17－外包钢板、18－无粘层。
具体实施方式
实施例一参见图1-4所示，一种装配式墙脚连接节点，包括竖向对应拼接的上侧墙体1和下侧构件2，所述上侧墙体为预制钢筋混凝土墙，所述下侧构件2为钢筋混凝土基础。
所述上侧墙体1的底部沿墙体的宽度方向间隔设置预埋有一组灌浆套筒4，所述灌浆套筒4的底端面与上侧墙体1的底端面平齐，所述上侧墙体1的钢筋包括预埋的上侧钢筋笼的上侧纵筋3，所述上侧纵筋3的个数与灌浆套筒4的个数相同，所述上侧纵筋3的底端部穿入灌浆套筒4的上半部。上侧钢筋笼包括墙体水平分布筋14和墙体拉筋15。
所述下侧构件2的钢筋包括下侧钢筋笼的下侧纵筋6，所述下侧纵筋6对应上侧纵筋3设置，下侧纵筋6的个数与灌浆套筒4的个数也相同，所述下侧纵筋6的顶端部伸出下侧构件2的顶端面并穿入灌浆套筒4的下半部。
所述上侧墙体1和下侧构件2的拼缝处以及灌浆套筒4内充满有灌浆料7。此拼缝在安装过程中作为消除安全误差的措施。所述拼接缝的宽度为20-30mm。所述灌浆料为抗压强度45MPa以上的高强快硬水泥基灌浆料或者钢纤维、碳纤维或其他纤维快硬水泥基灌浆料或者聚合物砂浆料。
所述下侧纵筋6包括竖部筋6a和水平部筋6b，所述竖部筋为部分无粘结纵筋，所述部分无粘结纵筋由上至下分为上部锚固段61、埋入下侧构件2内的中部无粘结段62以及埋入下侧构件2内的下部锚固段63，所述上部锚固段61伸入灌浆套筒4内与上侧纵筋3通过灌浆料7连接，中部无粘结段62与下侧构件混凝土8无粘结，下部锚固段63与下侧构件混凝土8粘结锚固。所述中部无粘结段62的外侧表面包裹有将其与下侧构件混凝土8隔离的无粘层18。所述无粘层包括涂满中部无粘段的外侧表面防腐润滑油脂层和防腐润滑油脂层的外侧包裹的塑料布层。
所述上侧墙体的约束边缘构件5范围内的所有下侧纵筋均为部分无粘结纵筋。上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋6为全粘结纵筋或者上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋6包括至少一道部分无粘结纵筋，其余为全粘结纵筋。所述水平部筋6b与下侧构件混凝土8粘结锚固。
所述中部无粘结段的长度需要经过计算确定，应进行屈曲稳定验算以保证其不至于发生屈曲破坏、以保证结构在设计极限荷载情况下钢筋不至于产生过大塑性变形而导致结构破坏为准，一般为钢筋直径的3倍-20倍，所述中部无粘结段62顶端面与下侧构件2的顶端面的距离为1倍-10倍的钢筋直径。
参见图5所示，进一步的在其它实施例中，所述中部无粘结段62上设有颈缩段621，所述颈缩段的横截面面积减缩为原截面面积的50%-90%，所述颈缩段为通过切削加工形成的截面削弱段，参见图6所示，所述截面削弱段为相对原轮廓线16同圆心内缩直径削切钢筋截面形成，参见图7所示，或者所述截面削弱段为相对原轮廓线16带状切削钢筋截面的上下侧或左右侧形成。
所述上侧墙体1的中央开有竖向的上侧通孔9，所述下侧构件2对应位置开有下侧通孔10，上侧通孔和下侧通孔对齐穿入有预应力筋11，所述预应力筋11与混凝土之间的粘结方式为全无粘结或者部分无粘结。所述水平部筋6b以预应力筋11为中心轴，在预应力筋11的两侧对称朝相反的方向设置。
当所述上侧墙体的形状为L型或十字型，对应下侧构件的形状为L型或十字型。
本发明实施时，可将上侧墙体的底端部的外侧围合外包钢板17，降低墙竖向混凝土受压破坏程度。
实施二参见图8所示，与实施例一不同的是，所述下侧构件2为预制钢筋混凝土墙，所述下侧纵筋2呈竖向直线。
这种装配式墙脚连接节点的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，在工厂绑扎上侧钢筋笼和灌浆套筒4，然后支设模板浇筑混凝土形成上侧墙体1，上侧墙体上预设上侧通孔9，然后将上侧墙体运送到现场；
步骤二，设计下侧纵筋6的布置范围，设计下侧纵筋6中无粘结纵筋的尺寸以及中部无粘结段62的长度和设置位置；
步骤三，加工下侧纵筋6，绑扎下侧钢筋笼并支设模板，将下侧纵筋6放置在模板内的预定位置并在下侧纵筋6的中部无粘结段62的外侧表面施工无粘层，随后浇筑下侧构件混凝土8形成下侧构件，下侧构件2上预设下侧通孔10；
当下侧构件为钢筋混凝土基础时，本步骤在现场施工或者在工厂预制，当下侧构件为预制钢筋混凝土墙时，本步骤在工厂施工；
步骤四，上侧墙体吊装前对灌浆连接区域合理划分成若干连通灌浆仓位并设置垫块后采用座浆料进行封仓，每个仓位留一个灌浆套筒的注浆口12，其他套筒注浆口封堵住；
步骤五、吊装上侧墙体1，将下侧纵筋6的上部锚固段61插入灌浆套筒4内，并设置上侧墙体1的临时支撑固定保证拼缝的宽度；从每个仓位注浆口注浆充满拼缝，随后充满各个灌浆套筒并自出浆口13流出，将各个钢筋连接套筒4灌实；
步骤六、待灌浆套筒内的灌浆料达到强度要求后，拆除临时支撑；
步骤七、将上侧通孔9和下侧通孔10对齐，然后穿入进行预应力筋11进行张拉，张拉完成后对张拉孔进行灌缝，完成装配式墙脚连接节点的施工。
实际施工中，同时为了监测锚固钢筋的应变状态，可以在连接节点角部的四根基础锚固钢筋上的中部无粘结段设置应变片，在实际工程中可抽取关键受力墙竖向节点进行中部无粘结段应变监测。
预制钢筋混凝土墙的底部一定范围内还可以围合有外包钢板，进一步提高墙体底部混凝土延性、减轻预制墙体在地震作用下破坏程度。当在墙体底部采用外包钢板处理时，墙体底部外包钢板通过栓钉与预制墙体浇筑在一起，其厚度应通过计算确定，以满足对墙竖向混凝土的约束要求保证设计极限荷载下墙竖向混凝土不被压坏为准。外包钢板高度应通过计算确定，保证罕遇地震荷载下预制墙外包钢板上端附近墙截面不会发生破坏。
Claims (10)
1.一种装配式墙脚连接节点，包括竖向对应拼接的上侧墙体（1）和下侧构件（2），所述上侧墙体为预制钢筋混凝土墙，所述下侧构件为钢筋混凝土构件，
所述上侧墙体（1）的底部沿墙体的宽度方向间隔设置预埋有一组灌浆套筒（4），所述灌浆套筒（4）的底端面与上侧墙体（1）的底端面平齐，所述上侧墙体（1）的钢筋包括预埋的上侧钢筋笼的上侧纵筋（3），所述上侧纵筋（3）的个数与灌浆套筒（4）的个数相同，所述上侧纵筋（3）的底端部穿入灌浆套筒（4）的上半部，
所述下侧构件（2）的钢筋包括下侧钢筋笼的下侧纵筋（6），所述下侧纵筋（6）对应上侧纵筋（3）设置，下侧纵筋（6）的个数与灌浆套筒（4）的个数也相同，所述下侧纵筋（6）的顶端部伸出下侧构件（2）的顶端面并穿入灌浆套筒（4）的下半部，
所述上侧墙体（1）和下侧构件（2）的拼缝处以及灌浆套筒（4）内充满有灌浆料（7），其特征在于：
所述下侧纵筋（6）包括竖部筋（6a），所述竖部筋包括部分无粘结纵筋，所述部分无粘结纵筋由上至下分为上部锚固段（61）、埋入下侧构件（2）内的中部无粘结段（62）以及埋入下侧构件（2）内的下部锚固段（63），所述上部锚固段（61）伸入灌浆套筒（4）内与上侧纵筋（3）通过灌浆料（7）连接，中部无粘结段（62）与下侧构件混凝土（8）无粘结，下部锚固段（63）与下侧构件混凝土（8）粘结锚固，
所述中部无粘结段（62）的外侧表面包裹有将其与下侧构件混凝土（8）隔离的无粘层（18）。
2.根据权利要求1所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：上侧墙体的约束边缘构件（5）范围内的所有下侧纵筋均为部分无粘结纵筋，上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋（6）为全粘结纵筋。
3.根据权利要求1所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：上侧墙体的约束边缘构件（5）范围内的所有下侧纵筋均为部分无粘结纵筋，上侧墙体的非约束边缘构件范围内的下侧纵筋（6）包括至少一道部分无粘结纵筋，其余为全粘结纵筋。
4.根据权利要求1的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述中部无粘结段（62）的长度为钢筋直径的3倍-20倍，所述中部无粘结段（62）顶端面与下侧构件（2）的顶端面的距离为1倍-10倍的钢筋直径。
5.根据权利要求1所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述无粘层包括涂满中部无粘段的外侧表面防腐润滑油脂层和防腐润滑油脂层的外侧包裹的塑料布层。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述中部无粘结段（62）上设有颈缩段（621），所述颈缩段的横截面面积减缩为原截面面积的50%-90%，所述颈缩段为通过切削加工形成的截面削弱段，所述截面削弱段为相对原轮廓线（16）同圆心内缩直径削切钢筋截面形成，或者所述截面削弱段为相对原轮廓线（16）带状切削钢筋截面的上下侧或左右侧形成。
7.根据权利要求6所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述上侧墙体（1）的中央开有竖向的上侧通孔（9），所述下侧构件（2）对应位置开有下侧通孔（10），上侧通孔和下侧通孔对齐穿入有预应力筋（11），所述预应力筋（11）与混凝土之间的粘结方式为全无粘结或者部分无粘结。
8.根据权利要求7所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述下侧构件（2）为钢筋混凝土基础，下侧纵筋呈L型，还包括水平部筋（6b），所述水平部筋（6b）与下侧构件混凝土（8）粘结锚固，所述水平部筋（6b）以预应力筋（11）为中心轴，在预应力筋（11）的两侧对称朝相反的方向设置。
9.根据权利要求7所述的装配式墙脚连接节点，其特征在于：所述下侧构件（2）为预制钢筋混凝土墙，所述下侧纵筋（2）呈竖向直线。
10.根据权利要求8或9所述的装配式墙脚连接节点的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，在工厂绑扎上侧钢筋笼和灌浆套筒（4），然后支设模板浇筑混凝土形成上侧墙体（1），上侧墙体上预设上侧通孔（9），然后将上侧墙体运送到现场；
步骤二，设计下侧纵筋（6）的布置范围，设计下侧纵筋（6）中无粘结纵筋的尺寸以及中部无粘结段（62）的长度和设置位置；
步骤三，加工下侧纵筋（6），绑扎下侧钢筋笼并支设模板，将下侧纵筋（6）放置在模板内的预定位置并在下侧纵筋（6）的中部无粘结段（62）的外侧表面施工无粘层，随后浇筑下侧构件混凝土（8）形成下侧构件，下侧构件（2）上预设下侧通孔（10）；
当下侧构件为钢筋混凝土基础时，本步骤在现场施工或者在工厂预制，当下侧构件为预制钢筋混凝土墙时，本步骤在工厂施工；
步骤四，上侧墙体吊装前对灌浆连接区域合理划分成若干连通灌浆仓位并设置垫块后采用座浆料进行封仓，每个仓位留一个灌浆套筒的注浆口（12），其他套筒注浆口封堵住；
步骤五、吊装上侧墙体（1），将下侧纵筋（6）的上部锚固段（61）插入灌浆套筒（4）内，并设置上侧墙体（1）的临时支撑固定保证拼缝的宽度；从每个仓位注浆口注浆充满拼缝，随后充满各个灌浆套筒并自出浆口（13）流出，将各个钢筋连接套筒（4）灌实；
步骤六、待灌浆套筒内的灌浆料达到强度要求后，拆除临时支撑；
步骤七、将上侧通孔（9）和下侧通孔（10）对齐，然后穿入进行预应力筋（11）进行张拉，张拉完成后对张拉孔进行灌缝，完成装配式墙脚连接节点的施工。
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2018
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