CN110258788B - 一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法 - Google Patents

一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法,包括框架柱、框架梁、预应力筋和叠合楼板;框架梁截面上部开有预应力筋孔道;框架柱上设有连接孔道;预应力筋穿在预应力筋孔道和连接孔道中;框架梁底部与框架柱之间设有耗能装置;耗能装置包括锚固件、机械连接接头、内置锚固钢筋和耗能钢棒;锚固件连接在框架梁底部;机械连接接头预埋在框架柱中;内置锚固钢筋设置在框架柱中,内置锚固钢筋一端伸出框架柱外;框架柱中预埋有钢板,内置锚固钢筋的端部与钢板焊接连接;耗能钢棒水平连接在内置锚固钢筋与锚固件之间。本发明解决了传统的干式连接节点施工复杂、梁下部耗能钢筋安装不便、抗震性差、耗能器震后更换困难和结构可修复性差的技术问题。

Description

一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程领域,特别是一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法。
背景技术
目前,国内的装配式混凝土框架结构体系主要采用梁柱在节点连接处断开,分段预制,梁柱节点区域在施工现场现浇的装配整体式结构体系。梁柱节点干式连接体系仅限于框架柱上设置支撑框架梁的牛腿,两者通常通过钢板预埋件焊接或者插筋连接,这种连接结构传递梁端弯矩的能力较差、抗震性能差,主要用在厂房结构中。美国和日本有应用于民用建筑中,不带牛腿的预制预应力框架干式连接节点,主要存在以下问题,导致应用范围小:1.半干式连接节点处在梁的上下部均设置耗能钢筋,虽然大地震下耗能能力好,但导致节点施工复杂,尤其是梁下部的耗能钢筋,安装不方便。2.半干式连接节点处在梁的上下部均不设置耗能钢筋,仅通过单根或多根后张预应力钢筋连接,大地震下结构的耗能性能差,抗震性能不理想。3.半干式连接节点处,在框架梁的上部预留孔洞内设置耗能钢筋,施工复杂,需要在梁上设置较长的施工槽用于现场铺设耗能钢筋,框架梁形状及制作也复杂;该节点另一主要问题是耗能钢筋兼做抗剪钢筋,需要较大直径和数量,难以在预制截面内布设,且在边柱内的锚固长度经常会出现不足,导致这种节点抗剪性能差特别是当预应力筋失效时节点抗连续倒塌能力较差。4.不带现浇叠合层的半干式连接节点,虽然现场湿作业更少,但结构楼板整体性差、且楼层间的防水性能难以保证。5、耗能器震后更换困难,结构的可修复性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种框架梁与柱的半干式连接节点及其施工方法,要解决传统的干式连接节点施工复杂、梁下部的耗能钢筋安装不方便、结构耗能性能差、抗震性能差、在框架梁的上部预留孔洞内设置耗能钢筋施工复杂、节点抗剪性能差、结构楼板整体性差、楼层间的防水性能难以保证、耗能器震后更换困难以及结构的可修复性差的技术问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案。
一种框架梁与柱的半干式连接节点,包括有框架柱、框架梁、预应力筋和叠合楼板;所述框架梁的截面上部开设有预应力筋孔道;所述框架柱上、对应预应力筋孔道的位置处设置有连接孔道;所述预应力筋穿设在预应力筋孔道和连接孔道中,将框架柱与框架梁连接;在框架柱与框架梁之间的接缝处灌设有粘结材料;所述叠合楼板包括有预制板和现浇叠合层;所述预制板搭接在框架梁的顶部两侧;所述现浇叠合层浇筑在预制板的顶部;在框架梁的底部与框架柱之间设置有耗能装置;所述耗能装置包括有锚固件、机械连接接头、内置锚固钢筋和耗能钢棒;所述锚固件连接在框架梁的底部、且与框架柱之间留有间距;所述机械连接接头预埋在框架柱中、靠近框架梁一侧,并且机械连接接头与锚固件的高度对应;所述内置锚固钢筋水平设置在框架柱中,内置锚固钢筋的一端伸出框架柱的外侧,内置锚固钢筋的另一端埋设在框架柱中、且与机械连接接头连接;在框架柱中、对应内置锚固钢筋的端部位置处预埋有钢板;内置锚固钢筋的端部与钢板焊接连接;所述耗能钢棒水平连接在内置锚固钢筋与锚固件之间;在耗能钢棒的外侧套设有套管。
优选的,所述预应力筋孔道呈直线形,开设在框架梁的两端、且靠近框架梁的顶部位置处;所述框架梁的顶部、对应预应力筋孔道里端的位置处开设有安装槽;所述预应力筋有两根,分别布置在框架梁的两端;每根预应力筋的长度等于1/3梁跨长度;预应力筋的一端通过第一预应力筋锚头锚固在框架柱的侧面上,预应力筋的另一端通过第二预应力筋锚头锚固在安装槽中。
优选的,所述预应力筋孔道的两侧为直线段,位于框架梁的上部,并且每侧直线段的长度等于1/3梁跨长度;预应力筋孔道中部为曲线段,曲线段的底部位于框架梁的下部,并且曲线段的长度为1/3预应力筋孔道的长度;所述预应力筋通长布置在预应力筋孔道中,预应力筋孔道的两端通过第一预应力筋锚头锚固在两侧的框架柱的侧面上。
优选的,所述框架梁的横截面呈矩形;框架梁两侧的预制板搭设在框架梁的顶部,并且两侧的预制板之间留有间距;所述现浇叠合层浇筑在预制板的顶部和预制板之间的间距中。
优选的,所述框架梁的顶部、沿着框架梁的长轴设置有顶部凸起;所述框架梁两侧的预制板搭设在顶部凸起的两侧,并且顶部凸起的顶部与预制板的顶面平齐;所述现浇叠合层浇筑在预制板和顶部凸起上。
优选的,所述框架梁底部、靠近框架柱的一侧开设条形槽;所述耗能钢棒和锚固件设置在条形槽中。
优选的,所述耗能装置在框架梁的每侧均布置有两个,且平行间隔设置。
优选的,所述框架梁的底部、沿着框架梁的长轴设置有底部凸起;所述耗能装置布置在底部凸起的两侧。
优选的,所述内置锚固钢筋上设置有颈缩段,该颈缩段截面面积为内置锚固钢筋截面面积的50%~90%。
一种框架梁与柱的半干式连接节点的施工方法,包括步骤如下。
步骤一、在框架柱上、对应框架梁底部的位置处安装临时牛腿支撑。
步骤二、安装框架柱。
步骤三、安装框架梁。
步骤四、穿预应力筋。
步骤五、进行框架梁与框架柱接缝处粘结材料的施工。
步骤六、待粘结材料达到要求强度后,张拉预应力筋,并将预应力筋孔道灌实。
步骤七、安装预制板。
步骤八、拆除临时牛腿支撑。
步骤九、安装耗能装置。
步骤十、浇筑现浇叠合层;至此施工结束。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明的半干式连接节点在框架梁上浇筑混凝土现浇叠合层将叠合楼板和框架梁连成整体,该现浇叠合层和预楼板一起浇筑形成刚性整体楼盖(或屋盖)提高结构的整体性,同时保证楼层具有较好的防水性能。
2、本发明的半干式连接节点在框架梁内预留预应力筋孔道,在框架柱内留有连接孔道,通过穿过孔道的预应力筋将梁柱构件连接成整体;同时在框架梁底部与框架柱间设置耗能装置,解决了传统的干式连接节点施工复杂、梁下部的耗能钢筋安装不方便、结构耗能性能差、抗震性能差、在框架梁的上部预留孔洞内设置耗能钢筋施工复杂、节点抗剪性能差、耗能器震后更换困难以及结构的可修复性差的技术问题。
3、本发明在施工时在框架柱上设置临时牛腿支撑(在梁底标高部位),在施工阶段用于支撑框架梁;在施工时,该临时牛腿支撑通过螺栓与柱内预埋机械连接接头连接,预应力张拉完成后,拆除该临时牛腿支撑,以便进行后续耗能装置安装,安装方便。
4、本发明在施工时先安装框架柱,再将框架梁置于框架柱的临时牛腿支撑上,并将叠合楼板就位;然后穿连接梁柱之间的预应力筋,在梁柱间缝隙灌浆,之后穿连张拉预应力筋,初步形成稳定承载体系(如采用有粘结预应力筋需要将预应力筋孔道灌实);然后拆除临时牛腿支撑,之后安装耗能装置,最后浇筑叠合层混凝土;结构施工方便、梁下部的耗能钢筋安装方便、结构楼板整体性好、楼层间的防水性能能够保证的技术问题。
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是位于边部的框架柱与框架梁的半干式连接节点的结构示意图。
图2是位于中部的框架柱与框架梁的半干式连接节点的结构示意图。
图3是本发明中预应力筋孔道呈直线形且开设在框架梁的两端时的框架柱与框架梁连接结构示意图。
图4是本发明中框架梁的两端开设直线形预应力筋孔道的结构示意图。
图5是本发明中预应力筋孔道的两侧为直线段,中部为曲线段时的框架柱与框架梁连接结构示意图。
图6是本发明中框架梁的两侧开设直线形预应力筋孔道,中部开设曲线形预应力筋孔道的结构示意图。
图7是本发明中框架梁底部设置临时牛腿支撑的结构示意图。
图8是本发明中框架梁底部开设条形槽的结构示意图。
图9是本发明中框架梁底部设置一个耗能装置的结构示意图。
图10是本发明中框架梁底部设置两个耗能装置的结构示意图。
图11是本发明中两个耗能装置分别设置在框架梁的底部凸起两侧的结构示意图。
附图标记:1-框架柱、2-框架梁、3-预应力筋、4-预应力筋孔道、4.1-直线段、4.2-曲线段、5-连接孔道、6-粘结材料、7-耗能装置、7.1-锚固件、7.2-机械连接接头、7.3-内置锚固钢筋、7.4-耗能钢棒、8-钢板、9-套管、10-安装槽、11-第一预应力筋锚头、12-第二预应力筋锚头、13-叠合楼板、13.1-预制板、13.2-现浇叠合层、14-顶部凸起、15-条形槽、16-底部凸起、17-临时牛腿支撑。
具体实施方式
如图1-11所示,这种框架梁与柱的半干式连接节点,包括有框架柱1、框架梁2、预应力筋3和叠合楼板13;其特征在于:所述框架梁2的截面上部开设有预应力筋孔道4;所述框架柱1上、对应预应力筋孔道4的位置处设置有连接孔道5;所述预应力筋3穿设在预应力筋孔道4和连接孔道5中,将框架柱1与框架梁2连接;在框架柱1与框架梁2之间的接缝处灌设有粘结材料6;所述叠合楼板13包括有预制板13.1和现浇叠合层13.2;所述预制板13.1搭接在框架梁2的顶部两侧;所述现浇叠合层13.2浇筑在预制板13.1的顶部;在框架梁2的底部与框架柱1之间设置有耗能装置7;所述耗能装置7包括有锚固件7.1、机械连接接头7.2、内置锚固钢筋7.3和耗能钢棒7.4;所述锚固件7.1连接在框架梁2的底部、且与框架柱1之间留有间距;所述机械连接接头7.2预埋在框架柱1中、靠近框架梁2一侧,并且机械连接接头7.2与锚固件7.1的高度对应;所述内置锚固钢筋7.3水平设置在框架柱1中;内置锚固钢筋7.3的一端伸出框架柱1的外侧,内置锚固钢筋7.3的另一端埋设在框架柱1中、且与机械连接接头7.2连接;在框架柱1中、对应内置锚固钢筋7.3的端部位置处预埋有钢板8;内置锚固钢筋7.3的端部与钢板8焊接连接;所述耗能钢棒7.4水平连接在内置锚固钢筋7.3与锚固件7.1之间;在耗能钢棒7.4的外侧套设有套管9。
本实施例中,所述锚固钢筋7.3与机械连接接头7.2的连接端向柱内延伸,与钢板8焊接连接,耗能钢棒7.4的一端与锚固钢筋7.3焊接连接,耗能钢棒7.4的另一端用螺帽固定在锚固件7.1上,保证耗能装置7与框架梁2可靠连接。
本实施例中,耗能装置7中的耗能钢棒7.4有一定角度的倾斜,便于预应力失效后,更好发挥其对梁端的支撑作用,此时为了安装方便,柱内机械连接接头7.2高于锚固件7.1,且二者的连线与耗能钢棒7.4的倾斜角度一致。
本实施例中,耗能钢棒7.4的倾角为5°~10°。
本实施例中,所述预应力筋孔道4呈直线形,开设在框架梁2的两端、且靠近框架梁2的顶部位置处;所述框架梁2的顶部、对应预应力筋孔道4里端的位置处开设有安装槽10;所述预应力筋3有两根,分别布置在框架梁2的两端;预应力筋3的一端通过第一预应力筋锚头11锚固在框架柱1的侧面上,预应力筋3的另一端通过第二预应力筋锚头12锚固在安装槽10中。
本实施例中,所述预应力筋孔道4的两侧为直线段4.1,位于框架梁2的上部,并且每侧直线段4.1的长度为1/3预应力筋孔道4的长度;预应力筋孔道4中部为曲线段4.2,曲线段4.2的底部位于框架梁2的下部,并且曲线段4.2的长度为1/3预应力筋孔道4的长度;所述预应力筋3通长布置在预应力筋孔道4中,预应力筋孔道4的两端通过第一预应力筋锚头11锚固在两侧的框架柱1的侧面上。
本实施例中,所述直线段4.1为无粘结形式,所述曲线段4.2为全无粘结或者跨中有粘结形式。
本实施例中,所述框架梁2的横截面呈矩形;框架梁2两侧的预制板13.1搭设在框架梁2的顶部,并且两侧的预制板13.1之间留有间距;所述现浇叠合层13.2浇筑在预制板13.1的顶部和预制板13.1之间的间距中。
本实施例中,所述框架梁2的顶部、沿着框架梁2的长轴设置有顶部凸起14;所述框架梁2两侧的预制板13.1搭设在顶部凸起14的两侧,并且顶部凸起14的顶部与预制板13.1的顶面平齐;所述现浇叠合层13.2浇筑在预制板13.1和顶部凸起14上。
本实施例中,所述框架梁2底部、靠近框架柱1的一侧开设条形槽15;所述耗能钢棒7.4和锚固件7.1设置在条形槽15中,震后便于更换。
本实施例中,所述耗能装置7在框架梁2的每侧均布置有两个,且平行间隔设置。
本实施例中,所述框架梁2的底部、沿着框架梁2的长轴设置有底部凸起16;所述耗能装置7布置在底部凸起16的两侧。
本实施例中,所述内置锚固钢筋7.3上设置有颈缩段,该颈缩段截面面积为内置锚固钢筋7.3截面面积的50%-90%。
本实施例中,颈缩段的截面为内置锚固钢筋7.3截面的同圆心等比缩小或者颈缩段为内置锚固钢筋7.3的顶部和底部削弱。
这种所述的框架梁与柱的半干式连接节点,包括步骤如下。
步骤一、在框架柱1上、对应框架梁2底部的位置处安装临时牛腿支撑17。
步骤二、安装框架柱1。
步骤三、安装框架梁2。
步骤四、穿预应力筋3。
步骤五、进行框架梁2与框架柱1接缝处粘结材料6的施工。
步骤六、待粘结材料6达到要求强度后,张拉预应力筋3,并将预应力筋孔道4灌实。
步骤七、安装预制板13.1。
步骤八、拆除临时牛腿支撑17。
步骤九、安装耗能装置7。
步骤十、浇筑现浇叠合层13.2;至此施工结束。
本实施例中,临时牛腿支撑17通过螺栓与柱内预埋的机械连接接头7.2连接。
本实施例中,步骤五中梁柱间的粘结材料6可以采用抗压强度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。
本实施例中,安装框架梁2时,框架梁2与框架柱1之间设置梁柱接缝,梁柱接缝的宽度为10mm~30mm,用于调整安装误差,在后张预应力筋3张拉前,填筑高强的粘结材料6;框架柱1上设置临时牛腿支撑17,作为安装框架梁2的临时支撑。
上述实施例并非具体实施方式的穷举,还可有其它的实施例,上述实施例目的在于说明本发明,而非限制本发明的保护范围,所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种框架梁与柱的半干式连接节点,包括有框架柱(1)、框架梁(2)、预应力筋(3)和叠合楼板(13);其特征在于:所述框架梁(2)的截面上部开设有预应力筋孔道(4);所述框架柱(1)上、对应预应力筋孔道(4)的位置处设置有连接孔道(5);所述预应力筋(3)穿设在预应力筋孔道(4)和连接孔道(5)中,将框架柱(1)与框架梁(2)连接;在框架柱(1)与框架梁(2)之间的接缝处灌设有粘结材料(6);所述叠合楼板(13)包括有预制板(13.1)和现浇叠合层(13.2);所述预制板(13.1)搭接在框架梁(2)的顶部两侧;所述现浇叠合层(13.2)浇筑在预制板(13.1)的顶部;在框架梁(2)的底部与框架柱(1)之间设置有耗能装置(7);所述耗能装置(7)包括有锚固件(7.1)、机械连接接头(7.2)、内置锚固钢筋(7.3)和耗能钢棒(7.4);所述锚固件(7.1)连接在框架梁(2)的底部、且与框架柱(1)之间留有间距;所述机械连接接头(7.2)预埋在框架柱(1)中、靠近框架梁(2)一侧,并且机械连接接头(7.2)与锚固件(7.1)的高度对应;所述内置锚固钢筋(7.3)水平设置在框架柱(1)中,内置锚固钢筋(7.3)的一端伸出框架柱(1)的外侧,内置锚固钢筋(7.3)的另一端埋设在框架柱(1)中、且与机械连接接头(7.2)连接;在框架柱(1)中、对应内置锚固钢筋(7.3)的端部位置处预埋有钢板(8);内置锚固钢筋(7.3)的端部与钢板(8)焊接连接;所述耗能钢棒(7.4)水平连接在内置锚固钢筋(7.3)与锚固件(7.1)之间;耗能钢棒(7.4)的一端与锚固钢筋(7.3)焊接连接,耗能钢棒(7.4)的另一端用螺帽固定在锚固件(7.1)上,保证耗能装置(7)与框架梁(2)可靠连接;在耗能钢棒(7.4)的外侧套设有套管(9);所述内置锚固钢筋(7.3)上设置有颈缩段,该颈缩段截面面积为内置锚固钢筋(7.3)截面面积的50%~90%;颈缩段的截面为内置锚固钢筋(7.3)截面的同圆心等比缩小或者颈缩段为内置锚固钢筋(7.3)的顶部和底部削弱;
所述预应力筋孔道(4)呈直线形,开设在框架梁(2)的两端、且靠近框架梁(2)的顶部位置处;所述框架梁(2)的顶部、对应预应力筋孔道(4)里端的位置处开设有安装槽(10);所述预应力筋(3)有两根,分别布置在框架梁(2)的两端;每根预应力筋(3)的长度等于1/3梁跨长度;预应力筋(3)的一端通过第一预应力筋锚头(11)锚固在框架柱(1)的侧面上,预应力筋(3)的另一端通过第二预应力筋锚头(12)锚固在安装槽(10)中;
或者所述预应力筋孔道(4)的两侧为直线段(4.1),位于框架梁(2)的上部,并且每侧直线段(4.1)的长度等于1/3梁跨长度;预应力筋孔道(4)中部为曲线段(4.2),曲线段(4.2)的底部位于框架梁(2)的下部,并且曲线段(4.2)的长度为1/3预应力筋孔道(4)的长度;所述预应力筋(3)通长布置在预应力筋孔道(4)中,预应力筋孔道(4)的两端通过第一预应力筋锚头(11)锚固在两侧的框架柱(1)的侧面上。
2.根据权利要求1所述的框架梁与柱的半干式连接节点,其特征在于:所述框架梁(2)的横截面呈矩形;框架梁(2)两侧的预制板(13.1)搭设在框架梁(2)的顶部,并且两侧的预制板(13.1)之间留有间距;所述现浇叠合层(13.2)浇筑在预制板(13.1)的顶部和预制板(13.1)之间的间距中。
3.根据权利要求2所述的框架梁与柱的半干式连接节点,其特征在于:所述框架梁(2)的顶部、沿着框架梁(2)的长轴设置有顶部凸起(14);所述框架梁(2)两侧的预制板(13.1)搭设在顶部凸起(14)的两侧,并且顶部凸起(14)的顶部与预制板(13.1)的顶面平齐;所述现浇叠合层(13.2)浇筑在预制板(13.1)和顶部凸起(14)上。
4.根据权利要求1所述的框架梁与柱的半干式连接节点,其特征在于:所述框架梁(2)底部、靠近框架柱(1)的一侧开设条形槽(15);所述耗能钢棒(7.4)和锚固件(7.1)设置在条形槽(15)中。
5.根据权利要求1所述的框架梁与柱的半干式连接节点,其特征在于:所述耗能装置(7)在框架梁(2)的每侧均布置有两个,且平行间隔设置。
6.根据权利要求5所述的框架梁与柱的半干式连接节点,其特征在于:所述框架梁(2)的底部、沿着框架梁(2)的长轴设置有底部凸起(16);所述耗能装置(7)布置在底部凸起(16)的两侧。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述的框架梁与柱的半干式连接节点的施工方法,其特征在于,包括步骤如下:
步骤一、在框架柱(1)上、对应框架梁(2)底部的位置处安装临时牛腿支撑(17);
步骤二、安装框架柱(1);
步骤三、安装框架梁(2);
步骤四、穿预应力筋(3);
步骤五、进行框架梁(2)与框架柱(1)接缝处粘结材料(6)的施工;
步骤六、待粘结材料(6)达到要求强度后,张拉预应力筋(3),并将预应力筋孔道(4)灌实;
步骤七、安装预制板(13.1);
步骤八、拆除临时牛腿支撑(17);
步骤九、安装耗能装置(7);
步骤十、浇筑现浇叠合层(13.2);至此施工结束。
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