CN109667343B - 混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构，包括混凝土柱，混凝土柱内埋藏有型钢，混凝土柱之间连接有混凝土梁，混凝土梁内埋藏有若干上部贯通钢筋和下部纵筋，其中下部纵筋端部设置有弯钩，弯钩埋藏于混凝土柱内，上部贯通钢筋贯穿混凝土柱，型钢上端高度低于上部贯通钢筋的高度。采用上述技术方案，设置混凝土柱两侧的下部纵筋不贯通型钢，与将下部纵筋贯通型钢的受力是相同的，不贯通型钢可以使型钢减少了受力薄弱点。通过将下部纵筋端部设置有埋藏于混凝土柱内的弯钩，提高了混凝土梁两端的抗负弯矩能力，并且配合贯穿混凝土柱的上部贯通钢筋，提高了混凝土梁中部的抗正弯矩能力。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工的技术领域，尤其是涉及一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构及施工方法。
背景技术
目前，钢结构已广泛应用于超高层建筑和大跨度空间结构领域，因此很多高层建筑中钢结构与混凝土混合使用，即钢柱外侧包裹混凝土，也就是我们日常所说的劲性钢结构。由于混凝土柱中设有型钢，因此一般采用在型钢开孔的方式使得梁的纵向钢筋通长布置，以此来提高梁的抗拉性能。
但由于在型钢上开孔的方式使得型钢在开孔位置形成应力集中区，降低了型钢的抗压性能，地震时在开孔位置容易失效损坏，对人员财产造成损失。
并且因为梁的纵向钢筋与混凝土是粘接的形式，当纵向钢筋受力时，纵向钢筋在型钢混凝土柱的边缘位置所受应力最大，因此，纵向钢筋和混凝土之间需要较大的粘结力。当粘结力不足后，钢筋和混凝土之间会产生相对滑移，最终产生粘结劈裂破坏，存在改进空间。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构及施工方法，在不降低型钢的抗压性能的同时，还具有强锚固的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构，包括混凝土柱，所述混凝土柱内埋藏有型钢，所述混凝土柱之间连接有混凝土梁，所述混凝土梁内埋藏有若干上部贯通钢筋和下部纵筋，其中下部纵筋端部设置有弯钩，所述弯钩埋藏于混凝土柱内，所述上部贯通钢筋贯穿所述混凝土柱，所述型钢上端高度低于所述上部贯通钢筋的高度。
采用上述技术方案，根据平截面假定，钢筋和混凝土是粘接成一个整体共同受力的，所受应力是一致的，不存在将下部纵筋贯通型钢后，混凝土柱两侧的下部纵筋通过各自受拉而产生一对外力产生平衡的情况。所以设置混凝土柱两侧的下部纵筋不贯通型钢，与将下部纵筋贯通型钢的受力是相同的，都是单独受力，不存在力的传导，但是下部纵筋不贯通型钢可以使型钢减少了受力薄弱点，整体结构强度更高。在混凝土梁受力的过程中，混凝土梁的中部受到最大的正弯矩，在混凝土梁的两侧受到最大的负弯矩，通过将下部纵筋端部设置有埋藏于混凝土柱内的弯钩，提高了混凝土梁两端的抗负弯矩能力，并且配合贯穿混凝土柱的上部贯通钢筋，提高了混凝土梁中部的抗正弯矩能力。混凝土梁在受力过程中，下部纵筋主要起抗弯的作用，因为钢筋与混凝土的的弹性模量不同，在受相同应变的情况下，钢筋所受的应力更大，通过在下部纵筋端部设置有弯钩，可以提高下部纵筋的抗拉能力。
优选的，所述弯钩包括平直段和弯折段，其中平直段的长度为l，弯折段长度为h，l和h满足下列关系式：
h＝15×d
当下部纵筋选用光面钢筋时，a＝0.064；当下部纵筋为带肋钢筋时，a＝0.056；fy为钢筋的抗拉设计强度，ft为混凝土的轴心抗拉设计强度，d为下部纵筋的直径。
采用上述技术方案，将弯钩分为平直段和弯折段，并通过计算公式得出平直段和弯折段的长度，因为混凝土梁所使用的钢筋直径与混凝土梁的设计长度有关，根据公式可知，当混凝土梁的长度越长，平直段和弯折段的长度也越长，同样可以满足混凝土梁所述的负弯矩和拉力。
优选的，所述弯钩的弯折段呈波浪型。
采用上述技术方案，将弯钩的弯折段设置为波浪型，提高了弯钩与混凝土的接触面积，进而提高了弯钩与混凝土之间的粘接力，下部纵筋轴向受拉时弯钩不易与混凝土脱离，提高了整体的结构强度。
优选的，所述弯钩的弯曲方向均向上。
采用上述技术方案，因为混凝土梁所受的力一般为竖直向下，弯钩的平直段受到拉力和负弯矩，弯折段同时受到正、负弯矩。将弯钩的弯曲方向朝上，可以使弯折段的末端朝远离平直段的方向形变，若将弯钩的弯曲方向朝下，平直段下方的混凝土同时受到平直段和弯折段的压力，极易破裂损坏；通过将弯钩的弯曲方向朝上，分散了弯折段和平直段的施力方向，分散了混凝土的受力，提高了锚固点的整体结构强度。
优选的，所述弯钩弯曲角均为直角。
采用上述技术方案，将弯钩弯曲角度设置为直角，当混凝土梁受力时，下部纵筋受到沿轴线方向的拉力时，弯折段与拉力方向垂直，可以减少拉力的分力，使混凝土正面受力面积更大，锚固点的结构强度更好。
优选的，所述混凝土梁还设置有若干箍筋，所述箍筋与上部贯通钢筋和下部纵筋套接，所述箍筋固定有若干固定件，通过所述固定件连接所述上部贯通钢筋和下部纵筋。
采用上述技术方案，通过在混凝土梁设置有若干箍筋，箍筋套接在上部贯通钢筋和下部纵筋，箍筋用于提高该混凝土梁的整体强度，降低了混凝土梁发生剪压破坏的概率。并在箍筋上固定有若干用于连接上部贯通钢筋和下部纵筋的固定件，从而可以方便在安装该混凝土梁的钢筋结构时，将上部贯通钢筋和下部纵筋的位置进行限位，减少因上部贯通钢筋或下部纵筋之间的相对位置改变，并且在浇筑混凝土的时候上部贯通钢筋和下部纵筋不易移位，减少混凝土梁出现局部薄弱部位的情况，进而提高了该混凝土梁的整体承力强度。
优选的，所述固定件为与所述上部贯通钢筋和下部纵筋外径配合的卡扣，所述卡扣具有弹性。
采用上述技术方案，固定件为与上部贯通钢筋和下部纵筋外径配合的具有弹性的卡扣，通过卡扣与上部贯通钢筋和下部纵筋卡接配合，安装方便，在实现快速限位的同时提高了施工效率，通过卡扣卡接的方式，提高了箍筋与上部贯通钢筋和下部纵筋之间的连接强度，进而提高了混凝土梁的混凝土抗剪压破坏的能力，并且降低在浇筑混凝土的过程中使上部贯通钢筋或下部纵筋移位的可能性，使整体结构不易出现薄弱环节。
优选的，一种应用权利要求1-7任一所述的混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构的施工方法，其特征是：包括以下步骤：
1)将所述型钢放入浇筑模板；
2)将所述箍筋套接所述上部贯通钢筋和下部纵筋，并将上部贯通钢筋和下部纵筋与所述卡扣相互卡接；
3)在所述型钢上设置连接件，将所述上部贯通钢筋放置在所述连接件上方，通过所述连接件支撑所述上部贯通钢筋；
4)将所述下部纵筋靠近所述型钢的端部弯折，弯折长度大于h，并将下部纵筋的一部分插入混凝土柱的浇筑模板，插入部分长度大于l；
5)在所述箍筋外安装浇筑模板，在浇筑模板内浇筑混凝土。
采用上述技术方案，通过将型钢先安装好，可以为上部贯通钢筋和下部纵筋提供支撑力，使混凝土梁与混凝土柱一体浇注，提高整体结构强度。将卡扣与上部贯通钢筋卡接配合，可以提高箍筋与上部贯通钢筋的连接强度，进而使上部贯通钢筋和下部纵筋之间的连接更稳定，在浇筑混凝土时上部贯通钢筋和下部纵筋不容易移位，减少导致局部强度降低的情况。将弯钩的弯折段长度和平直段长度满足计算长度，使混凝土梁的的抗拉和抗弯能力复合设计要求。将弯折段调整为朝上弯曲后将下部纵筋与卡扣卡接，从而使弯折段保持向上弯曲，避免对混凝土柱的局部压力过大。完成混凝土梁的钢筋结构搭建后浇注混凝土，完成混凝土梁与混凝土柱之间的锚固结构的安装。
优选的，步骤中的连接件长度可调，根据施工要求调整连接件长度。
采用上述技术方案，通过设置连接件长度可调，通过连接件支撑混凝土梁的上部贯通钢筋和下部纵筋，便于在使用过程中调节相邻混凝土梁之间的水平关系，提高施工效率。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过在混凝土梁内埋藏有上部贯通钢筋和下部纵筋，其中上部贯通钢筋贯穿混凝土柱上端设置，下部纵筋端部设置有埋藏在混凝土柱内的弯钩，通过弯钩的设置可以在不贯穿混凝土柱内的型钢，即不减少型钢的抗压性能的情况下，使下部纵筋也能达到较好的抗弯能力和抗拉性能，其中弯钩的平直段起到抗负弯矩的作用，弯折段起到抗拉的作用；
2.通过将弯钩的弯曲方向朝上设置，并且设置弯钩弯曲角度为直角，可以使弯折段的末端朝远离平直段的方向形变，减轻对平直段附近的混凝土的压力，减少混凝土发生剪压破碎的概率；将弯钩弯曲角度设置为直角，当下部纵筋受到沿轴线方向的拉力时，弯折段与拉力方向垂直，可以减少拉力的分力，使混凝土正面受力面积更大，锚固点的结构强度更好，从而提高了下部纵筋的抗拉能力；
3.通过在型钢上方设置有长度可调节的连接件，连接件用于支撑上部贯通纵筋，并且通过调节连接件的长度可以便于调节相邻上部贯通钢筋的水平度，便于施工。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为实施例1的上部贯通钢筋和下部纵筋的结构示意图；
图3为图2中A处的放大图；
图4为图2中B处的放大图；
图5为实施例1的上部贯通钢筋和下部纵筋的另一角度结构示意图；
图6为图5中C处的放大图；
图7为实施例2中弯钩的结构示意图。
附图标记：1、混凝土柱；11、型钢；2、混凝土梁；21、上部贯通钢筋；22、下部纵筋；23、弯钩；231、平直段；232、弯折段；3、箍筋；31、卡扣；4、螺杆；41、螺母；42、插接件；5、支撑架；6、浇筑模板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1至图2所示，本发明公开的一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构，包括混凝土柱1，混凝土柱1内埋藏有型钢11，相邻混凝土梁2之间连接有混凝土梁2，混凝土梁2内沿混凝土梁2长度方向水平埋藏有上部贯通钢筋21以及下部纵筋22，其中上部贯通钢筋21位于下部纵筋22上方。上部贯通钢筋21贯穿混凝土柱1上端，且型钢11上端高度低于上部贯通钢筋21使上部贯通钢筋21不与型钢11接触。
如图3所示，下部纵筋22靠近混凝土柱1的端部固定有竖直向上弯曲的弯钩23，弯钩23的弯曲角度为直角，弯钩23分为平直段231以及弯折段232，并且弯钩23插入并埋藏在混凝土柱1的混凝土中，弯钩23不与混凝土柱1中的型钢11接触。其中弯钩23的平直段231和弯折段232的长度与钢筋的直径和设计强度有关；令平直段231的长度为l，弯折段232长度为h，l和h满足下列关系式：
h＝15×d
当下部纵筋22选用光面钢筋时，a＝0.064；当下部纵筋22为带肋钢筋时，a＝0.056；其中ft为钢筋的抗拉设计强度，ft为混凝土的轴心抗拉设计强度，d为下部纵筋22的直径。
如图4所示，混凝土梁2沿长度方向还套接有若干箍筋3，箍筋3套接在上部贯通钢筋21与下部纵筋22外周，箍筋3为矩形框，箍筋3的内侧面固定有若干带有弹性的卡扣31，卡扣31为薄片金属，卡扣31与上部贯通钢筋21和下部纵筋22的外径配合，通过卡扣31与上部贯通钢筋21和下部纵筋22卡接的形式，实现通过箍筋3对上部贯通钢筋21和下部纵筋22的限位，并将上部贯通钢筋21和下部纵筋22的固定，从而在浇筑混凝土时上部贯通钢筋21或下部纵筋22不容易移位，减少因上部贯通钢筋21或下部纵筋22移位导致的局部薄弱位置。
如图5至图6所示，型钢11上方设置有连接件，连接件包括螺杆4，所述螺杆4上套接有支撑架5，所述螺杆4上还套接有与螺杆4螺纹配合的螺母41，所述螺母41与所述支撑架5下端面抵接，所述螺杆4下端固定有与所述型钢11插接固定的插接件42，插接件42为相互留有与型钢11厚配合的缝隙的圆柱，通过缝隙插接在型钢11上，实现对连接件的限位。支撑架5对上部贯通钢筋21起支撑作用，从而实现将混凝土梁2的钢筋框架支撑在型钢11上，并可以将混凝土梁2与混凝土柱1一体浇筑。
本实施例的实施原理为：
在安装该混凝土梁2与型钢11混凝土柱1的锚固结构时，先将型钢11竖直放置并放入浇筑模板6中，然后通过箍筋3将上部贯通钢筋21和下部纵筋22套接，并将上部贯通钢筋21和下部纵筋22均与卡扣31卡接配合，将再将上部贯通钢筋21放置在支撑架5上，通过转动螺母41调节相邻上部贯通钢筋21之间的水平高度至一致。
将下部纵筋22靠近混凝土柱1的一端弯折形成弯钩23，并使弯折段232长度大于h，然后将弯钩23插入混凝土柱1的浇筑模板6内，使插入的平直段231部分长度大于l。并转动下部纵筋22使弯折段232竖直向上，通过卡扣31的限位保持弯折段232竖直向上的状态。
最后在箍筋3外安装浇筑模板6，并在浇筑模板6内浇筑混凝土，混凝土梁2与混凝土柱1一体成型。
实施例2：
如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于，所述弯折段232呈波浪型，从而在相同的高度下提高了弯折段232与混凝土柱1的混凝土之间的粘接面积，进而提高了混凝土梁2的抗拉性能。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (1)
1.一种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构，包括混凝土柱(1)，所述混凝土柱(1)内埋藏有型钢(11)，其特征是：所述混凝土柱(1)之间连接有混凝土梁(2)，所述混凝土梁(2)内埋藏有若干上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)，其中下部纵筋(22)端部设置有弯钩(23)，所述弯钩(23)埋藏于混凝土柱(1)内，所述上部贯通钢筋(21)贯穿所述混凝土柱(1)，所述型钢(11)上端高度低于所述上部贯通钢筋(21)的高度；
所述弯钩(23)包括平直段(231)和弯折段(232)，其中平直段(231)的长度为l，弯折段(232)长度为h，l和h满足下列关系式：
h＝15×d
当下部纵筋(22)选用光面钢筋时，a＝0.064；当下部纵筋(22)为带肋钢筋时，a＝0.056；fy为钢筋的抗拉设计强度，ft为混凝土的轴心抗拉设计强度，d为下部纵筋的直径；
所述弯钩(23)的弯折段(232)呈波浪型；
所述弯钩(23)的弯曲方向均向上；
所述弯钩弯曲角均为直角；
所述混凝土梁(2)还设置有若干箍筋(3)，所述箍筋(3)与上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)套接，所述箍筋(3)固定有若干固定件，通过所述固定件连接所述上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)；
所述固定件为与所述上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)外径配合的卡扣(31)，所述卡扣(31)具有弹性；
该种混凝土梁与型钢混凝土柱锚固结构的施工方法，包括以下步骤：
1)将所述型钢(11)放入浇筑模板(6)；
2)将所述箍筋(3)套接所述上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)，并将上部贯通钢筋(21)和下部纵筋(22)与所述卡扣(31)相互卡接；
3)在所述型钢(11)上设置连接件，将所述上部贯通钢筋(21)放置在所述连接件上方，通过所述连接件支撑所述上部贯通钢筋(21)；
4)将所述下部纵筋(22)靠近所述型钢(11)的端部弯折形成弯钩，并将下部纵筋(22)的一部分插入混凝土柱(1)的浇筑模板(6)；
5)在所述箍筋(3)外安装浇筑模板(6)，在浇筑模板(6)内浇筑混凝土；
步骤3)中的连接件长度可调，根据施工要求调整连接件长度；
连接件包括螺杆(4)，所述螺杆(4)上套接有支撑架(5)，所述螺杆(4)上还套接有与螺杆(4)螺纹配合的螺母(41)，所述螺母(41)与所述支撑架(5)下端面抵接，所述螺杆(4)下端固定有与所述型钢(11)插接固定的插接件(42)，插接件(42)为相互留有与型钢(11)厚度配合的缝隙的圆柱，通过缝隙插接在型钢(11)上，实现对连接件的限位,支撑架(5)对上部贯通钢筋(21)起支撑作用，从而实现将混凝土梁(2)的钢筋框架支撑在型钢(11)上，并可以将混凝土梁(2)与混凝土柱(1)一体浇筑。
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