CN110130488A - 一种新型装配式建筑节点及其施工形式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式建筑节点及其施工形式，主要由钢筋、普通混凝土或高性能混凝土或活性粉末混凝土（RPC）构成。其特征在于，采用异形普通混凝土结构工厂预埋U形钢筋或者T形钢筋，交错布置。上部下部钢筋采用重叠部位钢筋搭接、焊接、灌浆或者套筒连接等。后浇段浇筑活性粉末混凝土或普通混凝土或高性能混凝土。该节点适用于梁梁节点、梁柱节点以及剪力墙节点连接。该节点受力形式优越，加入U形钢筋或T形钢筋，抗剪性能强，新旧混凝土界面接触面积大连接可靠，施工效率大大提高，钢筋锚固长度亦有所降低。安全性高、粘结性强、抗震性能好，可广泛运用于预制构件中，实现装配式建筑高效、安全指数高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型装配式建筑节点，属于建筑结构设计技术领域。。
背景技术
装配式建筑高效环保，极大符合我国可持续发展战略，利于实现绿色环保低碳的目标。预制建筑规模逐渐增大，巧妙改变传统建筑方法，相关组件合理组装，规范化、信息化，利用优势十分明显。
在实际节点工程中，经常见到节点部位现场浇筑混凝土来完成梁、柱、楼板连接，一般其节点部位钢筋采用的是弯折锚固或焊接，或两者联合使用，形成半装配式结构。虽然混凝土质量满足要求，但其浇筑量大、工期长、成本高，同时其焊接质量较难得到保证，节点部位的下部钢筋密集，不利于施工过程振捣，另外促使截面有效高度减小，承载力削弱。
专利文献CN108396861钢筋节点处通过螺母管相连接，并采用高强灌浆材料保证连接强度，减少节点处钢筋的密集度，保证节点连接质量。节点处抗震性能不够优良，成本较高，抗剪性能不能得到提高且粘结性能有待改进。
专利文献CN106638955A中梁端预埋钢板采用高强度螺栓通过套筒预留螺栓孔和钢板预留螺栓孔与钢管套筒连接。本发明提高预制装配式框架结构整体的稳定性，增强装配式结构构件连接性能。界面主要通过套筒承担受力，受力形式单一，连接不够优越。
专利文献CN108951852A和专利CN108487458A文献中，预制柱通过连接件连接固定，预制梁连接件连接固定同时外伸钢筋套筒连接，两者都是通过灌浆管孔注入高强水泥砂浆，安全性稳定性较好，安装效率得到很大提升。但节点部位主要还靠连接件受力直至破坏。
活性粉末混凝土和普通混凝土联合运用于装配式建筑中，案例较少，国内外研究正在实现二者的相互协调性，使两者扬长避短。
发明内容
为解决上述技术存在的问题，本发明提供了一种新型装配式建筑节点，该节点有效改善抗剪问题，接合部位连接可靠，安全性高、粘结性强、抗震性能好，可广泛运用于预制构件中，实现装配式建筑高效且安全指数高的特点。
本发明公开了一种装配式建筑节点，主要由钢筋、普通混凝土或活性粉末混凝土（RPC）构成。其特征在于，采用异形普通混凝土结构工厂预埋U形钢筋或者T 形钢筋，交错布置。上部下部构造钢筋和受力钢筋采用重叠部位钢筋捆扎固结、灌浆或者套筒连接等。后浇段浇筑活性粉末混凝土或高性能混凝土或普通混凝土。该节点适用于梁梁节点、梁柱节点以及剪力墙节点连接。
新型装配式建筑节点，涉及以下施工形式：
1）预制异形混凝土结构
工厂依据施工所用图纸制备合适的异形结构，工厂浇筑形成外伸异形混凝土结构。预埋改变结构受力形式的抗剪钢筋分为两种：U形钢筋和T形钢筋。埋置方式交错布置。U形钢筋或T形钢筋可沿异形侧面横向布置或侧向布置，均匀排列。
普通混凝土达到设计强度后，对结构异形凸出部位粗糙处理，结构内部架立钢筋和受力钢筋分别外伸相应长度，钢筋的连接形式分为：①后续组装重叠，呈错位撘接固定②灌浆。构件预制时，将钢筋插入到套筒中，密封好空隙，固定钢筋、套筒。预制为异形结构，现场进行连接，另一异形结构的钢筋对齐插入到套筒中，预制灌浆孔灌入浆料。③钢筋螺纹半灌浆接头，钢筋灌浆接头连接件的一端是灌浆接头，另一端是螺纹接头。④钢筋锚固板锚固。
2）点焊扁平大U形筋，形成环箍段
将两部分异形混凝土结构组装，保持同一直线上。上部架立钢筋和下部受力钢筋上分别插入扁平大U形钢筋，对于接触部位进行点焊，形成环箍段，依据所需数量布置钢筋。满足箍筋的基本要求。
3）支模，浇筑活性粉末混凝土或普通混凝土
可沿斜面均匀放置细长钢筋。对于节点部位，进行混凝土浇筑。边浇筑边振捣，若浇筑的是活性粉末混凝土该结构属于自密实构件。浇筑的普通混凝土连接可靠。
进一步，所述架立钢筋和受力主筋外混凝土保护层厚度不低于30mm。
进一步地，所述U形钢筋或T形钢筋依据截面形式可取相应的长度和直径。
更进一步，所述扁平大U形筋采用点焊，构造形成环箍段。
所述的新型装配式建筑节点的梁梁节点包含两个外伸异形梁端，中间现浇活性粉末混凝土或者普通混凝土，相邻两个梁端部位分别设置两个吊装孔，便于吊装。梁柱节点包括两种构造形式：一个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端、两个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端。相邻梁端保持在同一直线上，相邻柱端则与梁端垂直。未浇筑部位上部下部钢筋同时点焊扁平U形筋，现场拼接完成之后进行混凝土浇筑。钢筋与混凝土机械咬合，连接可靠。边振捣边浇筑，直至密实状态。同时该柱端梁端分别也设置吊装孔，各两个。
进一步，所述外伸异形混凝土结构采用普通混凝土，后浇段采用活性粉末混凝土或高性能混凝土或普通混凝土。
后浇普通混凝土锚固长度为15d，后浇高性能混凝土钢筋锚固长度为12d,后浇活性粉末混凝土锚固长度为10d。
与现有技术相比，本发明节点之间可靠连接，两种混凝土组合发生效益。众所周知，普通混凝土和活性粉末混凝土属于两种材料，强度不同，二者收缩率存在较大差异，结合处易产生变形和裂缝。此时U形钢筋或者T形钢筋，起到约束作用，增加结构粘结性，减少收缩产生不利影响，保证两者有力整合消除材料带来的不均匀性。同时因普通混凝土裂缝产生呈15到75度，U形钢筋或T形钢筋改变受力形式，抗剪强度很大提升。采用的活性粉末混凝土实现了普通混凝土和活性粉末混凝土的有机组合，扬长避短，两者协调发挥优势，对结构强度、耐久性、抗震性能等有利，施工效率方面也产生显著效果。活性粉末混凝土具有自密实特性，消除了施工中因大量气泡引起的质量问题。若后浇混凝土为普通混凝土，较普通装配式混凝土构件，本发明制出的节点连接更可靠，抗震性能更优越。
本发明提出的新型装配式建筑节点生产效率高，施工现场利于管理，对产业化发展提供了巨大意义。浇筑活性粉末混凝土，突破了传统浇筑普通混凝土和高强砂浆的方式，上下交错伸出架立钢筋和受力主筋，外伸钢筋连接方式不局限于螺栓、套筒、灌浆、焊接可依据不同的施工工况设置，扁平U形筋点焊，可广泛运用于装配式建筑中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）改变传力途径，原本构件界面结合部位产生15度-75度斜裂缝，加入U形钢筋或者T形钢筋后，由原混凝土承担力传递于U形钢筋或者T形钢筋，混凝土和钢筋同时受力，传力途径得到改变。上部下部钢筋叠合处连接形式有搭接、套筒、捆绑、灌浆等方式，形式多样。对于提高工程的质量和劳动生产率有重要意义。并降低了成本，节省施工场地。
2）改变剪切破坏形式，15度-75度斜裂缝变为竖直裂缝，钢筋承担剪力。防止发生脆性破坏。斜截面处U形钢筋摆放形式多样。受力形式良好。
3）抗剪承载力大幅度提升，界面承载力较普通构件得到极大提升。
4）如今装配式混凝土后浇段和旧混凝土界面粘结不强，其结合面是最容易发生破坏部位。本发明新旧混凝土之间连接可靠，布置合理有效阻止二者之间错位和滑移。新混凝土依浇筑种类不同，锚固长度可以得到减少。减少了钢筋用量。
5）抗震性能整体性好。各结构之间连接坚固，结构间协同受力，共同抵抗水平侧向力。优化了设计，满足抗震设计规范。地震来临之际，避免因局部弱化、形成薄弱点而产生应力集中和变形，可降低地震波带来的对空间结构影响，减少生命财产损失，保证结构的合理使用。
6）本发明构件延性效果很好。建筑物要求“强节点”、“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等和塑性铰有局部延性，故本发明结构改变界面连接形式，改善了梁端、柱端、剪力墙的抗剪性，对局部延展性产生很好的效果，确保了建筑的安全性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为抗剪连接件为U形钢筋梁梁节点正立面图；
图2为抗剪连接件为U形钢筋梁梁节点简图；
图3为抗剪连接件为U形圈筋梁梁节点俯视图图；
图4为抗剪连接件为U形钢筋梁柱节点正立面图；
图5为抗剪连接件为U形钢筋梁柱节点简图形式一；
图6为抗剪连接件为U形钢筋梁柱节点简图形式二；
图7为抗剪连接件为U形钢筋剪力墙正立图；
图8为抗剪连接件为U形钢筋剪力墙节点简图；
图9为抗剪连接件为U形钢筋剪力墙节点俯视图；
图中：1：梁节点预制异形混凝土梁；2：外伸架立钢筋；3：外伸受力钢筋；4：U形钢筋；5：现浇活性粉末混凝土；6：扁平大U形钢筋；7：梁柱节点预制异形混凝土梁；8：梁柱节点预制异形混凝土柱。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本发明的节点。主要阐述后浇段为活性粉末混凝土和抗剪连接件为U形钢筋的装配式节点。
见图1-7。发明的节点包括梁梁节点和梁柱节点，梁梁节点包含两个外伸异形梁端，中间现浇活性粉末混凝土，相邻两个梁端部位分别设置两个吊装孔，便于吊装。梁柱节点包括两种构造形式：一个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端、两个外伸异形梁端部下部钢筋同时点焊扁平U形钢筋和T形钢筋，现场拼接完成之后进行活性粉末混凝土或者普通混凝土浇筑。钢筋与混凝和两个外伸异形柱端。相邻梁端保持在同一直线上，相邻柱端则与梁端垂直。未浇筑部位上部下部钢筋同时点焊扁平U形筋，现场拼接完成之后支模进行普通混凝土或活性粉末混凝土浇筑。钢筋与混凝土机械咬合，连接可靠。边振捣边浇筑，直至密实状态。该柱端梁端分别也设置吊装孔，各两个。
如图1，本发明对梁梁节点进行详细说明，该节点采用U形钢筋，后浇活性粉末混凝土且钢筋交接重叠部位用钢筋捆扎制得。如图1梁梁节点包括两个预制外伸异形梁端1、外伸架立钢筋2、外伸受力钢筋3和U形钢筋4、现浇活性粉末混凝土5。通过预设的梁端的两个吊装孔使两个预制外伸异形梁端处于同一水平线上，下部梁端间距300mm，下部梁端间距700mm。上部外伸架立钢筋2和下部外伸受力钢筋3两者交错布置，重叠部位长度为7d，重叠部位搭接。实际工程应用中可根据情况采用焊接锚固、套筒连接等方式。U形钢筋位置亦可横向纵向有序布置。斜面可放置细长钢筋加强界面承载力。再进行利用扁平大U形筋6点焊于上部外伸架立钢筋2和下部外伸受力钢筋3，类似于箍筋作用，在合理位置均匀布置3道。现场组装并支模开始浇筑现浇活性粉末混凝土6，边浇筑边振捣，保证施工质量。
如图2为抗剪连接件为U形钢筋梁梁节点立面图，外伸U形钢筋4一半埋置于普通混凝土中，另一半则处于后浇的活性粉末混凝土5中，U形钢筋长度为150mm，宽度为80mm。U形钢筋错落布置。或选取T形钢筋宽度为100mm，长度为80mm。直径均为8mm。
工厂预制达到强度之后，对其进行打磨粗糙，加强粘结性。现场吊装的吊装孔距梁端150mm处，间距200mm。吊装后预制外伸异形梁端均处于同一直线上。
根据装配式梁梁节点的图1-3，下面对装配式梁柱节点的4-6进行简要概述。梁柱节点包括两种构造形式：一个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端、两个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端。相邻梁端保持在同一直线上。下面只对两个外伸异形梁端8和两个外伸异形柱端9进行说明。外伸异形梁端和外伸异形柱端两者相互垂直。柱端界面有两种构造形式，突出部位同一侧排列和异侧排列。未浇筑部位上部下部钢筋同时点焊扁平U形筋，现场拼接完成之后进行活性粉末混凝土5浇筑。钢筋与混凝土机械咬合，连接可靠。边振捣边浇筑，直至密实状态。同时该柱端梁端分别也设置吊装孔，各两个。拼接后进行后浇亦可浇筑普通混凝土。
下面对新型装配式节点的剪力墙节点作简要概述。
剪力墙呈异形结构，如图7-9所示。该异形剪力墙呈不规则形状，促使墙的横向方向连接可靠，互相咬合，抵抗来自横向方向的水平力。该异形剪力墙在现场施工前工厂预埋U形钢筋或者T形钢筋。对于剪力墙的剪切承载力有极大提升，抵抗来自纵向方向水平力。该异形剪力墙工厂预制成如图两种形式，之后运输至现场施工。通过预设的吊装孔吊装，两个异形剪力墙外伸钢筋的连接形式分为：①外伸钢筋呈错位撘接，钢筋捆扎固定。②灌浆。构件预制时，将钢筋插入到套筒中，密封好空隙，固定钢筋、套筒。预制为异形结构，现场进行连接，另一异形结构的钢筋对齐插入到套筒中，预制灌浆孔灌入浆料。③钢筋螺纹半灌浆接头，钢筋灌浆接头连接件的一端是灌浆接头，另一端是螺纹接头。④钢筋锚固板锚固。后浇混凝土类型可选择普通混凝土和活性粉末混凝土。
普通混凝土采用C30。普通混凝土的配合比为水泥：粉煤灰：砂：碎石：减水剂：水=284：76：744：1016：5.76：160。
该例中活性粉末混凝土配合比为水泥：粉煤灰：硅灰：石英砂：水：减水剂：钢纤维=690:240:172:187.34:962.5:27.55:160，水胶比为0.17，砂胶比为0.87，减水剂2.8%，钢纤维掺量（体积分数）占2%。
若浇筑的是高性能混凝土，则高性能混凝土的配合比为水泥：粉煤灰：矿粉：砂：石子：水：减水剂=376 ：48 ：73：621：1261：128：8.96。
Claims (8)
1.本发明公开了一种装配式建筑节点，主要由钢筋、普通混凝土或活性粉末混凝土（RPC）构成，其特征在于，采用异形普通混凝土结构工厂预埋U形钢筋或者T 形钢筋，交错布置，上上部下部构造钢筋和受力钢筋采用重叠部位钢筋捆扎固结、灌浆或者套筒连接等，后浇段浇筑活性粉末混凝土或普通混凝土或高性能混凝土，该节点适用于梁梁节点、梁柱节点以及剪力墙节点连接。
2.根据权利要求1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于，涉及以下施工形式：
a、预制异形混凝土结构
依图纸工厂浇筑外伸异形混凝土结构，预埋改变结构受力形式的抗剪钢筋采用U形钢筋或T形钢筋，可沿异形侧面横向布置或侧向布置，均匀排列，结构内部架立钢筋和受力钢筋分别外伸相应长度，钢筋的连接形式依据情况布置；
b、点焊扁平大U形筋，形成环箍段
将两部分异形混凝土结构组装，保持同一直线上，上部架立钢筋和下部受力钢筋上分别插入扁平大U形钢筋替代原始箍筋，接触部位进行点焊，形成环箍段；
c、支模，浇筑活性粉末混凝土或普通混凝土或高性能混凝土
可沿斜面均匀放置细长钢筋，对于节点部位，进行混凝土浇筑，边浇筑边振捣。
3.根据权利要求1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于，所述架立钢筋和受力主筋外混凝土保护层厚度不低于30mm。
4.根据权利要求1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于：梁梁节点包含两个外伸异形梁端，中间现浇活性粉末混凝土或者普通混凝土或高性能混凝土，相邻两个梁端部位分别设置两个吊装孔，便于吊装。
5.根据权利要求1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于：梁柱节点包括两种构造形式：一个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端、两个外伸异形梁端和两个外伸异形柱端，相邻梁端保持在同一直线上，相邻柱端则与梁端垂直，该柱端梁端分别也设置吊装孔，各两个。
6.根据权利要求书1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于，外伸异形混凝土结构采用普通混凝土。
7.根据权利要求书1所述的新型装配式建筑节点，其特征在于，后浇区域采用普通混凝土或高性能混凝土或活性粉末混凝土。
8.根据权利要求书1所述的新型装配式建筑节点，后浇段浇筑完成后进行标准条件下养护，直至达到强度。
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2019
- 2019-06-17 CN CN201910519201.5A patent/CN110130488A/zh active Pending
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