CN110644675A - 叠合梁连接节点、施工方法及叠合梁生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叠合梁连接节点、施工方法及叠合梁生产工艺，用于解决现有的叠合梁连接节点抗震强度不高的问题。该连接节点包括混凝土柱和叠合梁，叠合梁中的钢筋骨架部分包括箍筋、直筋、钢绞线和钢板，其中直筋位于上部且与箍筋和钢板焊接连接；钢绞线位于下部且与两端的钢板使用锁紧组件固定，钢绞线在拉力作用下被拉紧使得所述直筋中部具有向上拱起的弧度；叠合梁两端设置有T形槽，且T形槽穿过所述钢板上的U形槽；在叠合梁与叠合梁之间或者叠合梁与混凝土柱之间连接件连接，并进行二次混凝土浇筑。钢绞线、钢筋、钢板和连接件形成了弹性的高强度骨架，使得建筑物形成一个整体，整体抗震能力得到提升。

Description

叠合梁连接节点、施工方法及叠合梁生产工艺

技术领域

该发明涉及装配式建筑技术领域中的叠合梁技术。

背景技术

叠合梁的结构和施工方法，传统技术中，施工方法包括：

A、预制叠合梁预制部分；

B、搭建支撑体系，吊装预制叠合梁预制部分到支撑体系上；

C、穿插叠合梁上部钢筋；

D、绑扎现浇柱钢筋；

E、安装模板、浇筑现浇梁柱混凝土。其中，叠合梁是由内部的钢筋骨架骨架和对钢筋骨架包覆的混凝土部分组成的。

在专利技术文献：CN108999295A中，就是一种叠合梁进行装配式施工的主要方法，可供参考和理解。

传统的叠合梁中，内部的钢筋骨架骨架是由四根φ20的直钢筋和φ10的口字型连接筋组成的笼状结构，其中，直钢筋的两端端部是裸露在外的，用于二次浇筑连接用，而连接筋的上部分是裸露在外的，也是用于二次浇筑连接用。

叠合梁在建筑构造中，主要承受压力，也就是自上而下的力，这种力可能来自于自身的叠合梁、叠合板自身的重力，也可能来自于楼内的附着物，例如楼内设施。在叠合梁服役期间，梁的中部是脆弱部位，大部分的梁失效都表现为梁的开裂，尤其是梁中部的开裂最为明显。这种开裂，对楼房的寿命和安全产生了消极的影响。

同时叠合梁两端与预制柱之间通过两端的钢筋部分进行连接的，而钢筋部分的长度有限，由于预制和二次浇筑、吊装的需要，通常叠合梁两端的裸露钢筋长度不会大于40公分，这在静态状态是是能够满足连接强度要求的，但是，在强烈地震下，该梁柱连接点存在失效的风险，也就是说，传统构造中，梁梁或者梁柱节点位置，叠合梁与柱的结合强度低于梁和柱本身的抗震强度。

相关技术文献可以参考：

CN201721407500.2中，采用梁端部局部强化的方法，对梁节点进行强化，具体的，该技术中，通过在叠合梁和叠合板中分别预埋Z型钢，在装配式施工中，通过对叠合梁中预埋Z型钢和叠合板中预埋Z型钢进行交错焊接固定，实现两者的辅助固定，完成连接。通过该Z型钢显然可以提高两者的连接强度，但是，实用性较低，原因在于，该连接技术看似简单，其实包含了焊接工艺，也就是说两个Z型钢之间需要进行焊接，焊接在装配式施工中是一个被抵制的工艺，原因在于，装配式施工中通常不会配合电焊。

同时，上述Z型钢是一个独立的零部件，其存在，并不会对叠合梁的整体强度产生积极的影响。

另一技术路线，CN201820516410.5中公开了一种预制混凝土叠合梁，在叠合梁两端预埋有钢骨连接件，所述钢骨连接件一端预埋于叠合梁内，另一端位于叠合梁外，在所述钢骨连接件露出叠合梁的部分开设有螺栓孔。并通过高强度螺栓，进行装配式连接，该连接技术，可以时间叠合梁与柱或者梁的快速连接，具有施工可行性，具有一定的技术先进性。但是该技术仅仅从叠合梁的施工方便性出发，没有涉及叠合梁抗弯强度的研究。

另一技术路线中，CN201721673900.8公开了一种后张预应力混凝土叠合梁，在叠合梁的顶部设置有一层顶部纵筋，在所述叠合梁内设置有底部纵筋、拉结筋和腰筋；并在叠合梁下部增加了若干后张预应力筋，且后张预应力筋的两端伸出所述叠合梁之外。且该张预应力筋设置方式为曲线形。该技术实现了叠合梁的抗弯曲性能，有利于叠合梁的抗弯性能。但是该技术中，后张预应力筋的设置是独立于钢筋骨架存在的，也就是说后张预应力筋与钢筋骨架之间并无连接点，且该后张预应力的施加力工艺为后置，需要后期使用专门的张拉设备进行二次张拉，装配式施工过程中，在高空现场使用张拉设备进行张拉，存在使用不利因素，因此该技术的现场施工便利性较差。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种叠合梁连接节点及施工方法，用于解决现有的叠合梁抗弯能力差以及连接节点强度差的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

叠合梁连接节点，包括混凝土柱和叠合梁，所述叠合梁是由钢筋骨架部分和混凝土部分组成的，所述叠合梁端部搭放在混凝土柱上，其特征在于，

所述钢筋骨架部分包括箍筋、直筋、钢绞线和钢板，其中所述直筋位于上部且与箍筋和钢板焊接连接；所述钢绞线位于下部且与两端的钢板使用锁紧组件固定，所述钢绞线在拉力作用下被拉紧使得所述直筋中部具有向上拱起的弧度；

所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；在叠合梁与叠合梁之间或者叠合梁与混凝土柱之间连接件连接，并进行二次混凝土浇筑。

所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物。

所述叠合梁为两个且两者之间通过连接件进行连接。

所述混凝土柱上设置有带有T形槽的牛腿，且在所述牛腿和叠合梁之间使用连接件连接。

所述钢绞线与所述箍筋之间使用钢丝捆绑。

节点中的直筋或者钢绞线之间进行连接。

叠合梁的生产工艺，所述叠合梁是由钢筋骨架部分和混凝土部分组成的，所述钢筋骨架部分包括箍筋、直筋、钢绞线和钢板，其中所述直筋位于上部且与箍筋和钢板焊接连接；所述钢绞线位于下部且与两端的钢板使用锁紧组件固定，所述钢绞线在拉力作用下被拉紧使得所述直筋中部具有向上拱起的弧度；

所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；其特征在于，钢筋骨架的成型过程中，对钢绞线有一个预加载力的过程，

首先，制作钢筋骨架，将直筋进行预弯曲，使得直筋中部向上拱起，然后将直筋和两端的钢板进行焊接组装，形成一体，同时将钢绞线的两端初步的固定在钢板上，然后将箍筋等间距的布置并通过焊接的方式与上端的直筋进行连接；

第二步，进行浇筑模具的支撑，将钢筋骨架放入浇筑模具，在U形槽处放置T形芯模并进行混凝土的浇筑，养护后形成叠合梁，并拆除T形模芯。

在步骤一中，还包括在箍筋和钢绞线之间使用钢丝捆绑的步骤。

叠合梁连接节点施工方法，所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物，其特征在于，

将叠合梁的端部搭在混凝土柱子上，在两个相对的叠合梁之间放置连接件，所述连接件的两端插入到两个叠合梁的T形槽内，连接件的S形折弯位于梁柱节点二次待浇筑区域内；

最后对该梁柱节点区域进行木模板支护及混凝土浇筑，经过养护硬化后即完成梁柱的连接。

本发明的有益效果是：

本梁柱连接节点具有良好的静态刚性和良好的动态弹性，静态下，可以有效的提高建筑物本身的稳定性。动态弹性，可以满足地震状态下节点耗能的要求，是一种具有优异抗震性能的连接节点。

在叠合梁的中下部设置的钢绞线具有更加优异的抗拉性能，使得梁本身的抗弯曲能力强，尤其是中部不易发生开裂，提高了梁整体的性能。

钢绞线、钢筋、钢板和连接件形成了弹性的高强度骨架，使得建筑物形成一个整体，整体抗震能力得到提升。

附图说明

图1为本发明钢筋骨架的结构。

图2为钢筋骨架的端部构造。

图3为叠合梁的构造。

图4为梁柱连接节点。

图5为图4的主视图。

图6为图4的俯视状态。

图7为实施例二的立体图。

图8为连接件的样式一(俯视图)。

图9为连接件的样式一(立体图)。

图10为连接件的样式二(俯视图)。

图11为连接件的样式二(立体图)。

图12为实施例1中梁的受力分析图。

图13为实施例三的钢筋骨架局部立体图。

图14为实施例四的钢筋骨架图。

图中：001混凝土柱，002叠合梁

100钢筋骨架，110钢筋，110’轻钢龙骨 120钢绞线，130箍筋，

200钢板，210圆孔，220 U形槽，230锁紧套筒，240楔形塞，

300 T形插槽，

400连接件，410 S形折弯，420人字形折弯，430端板，440发泡聚苯材料。

具体实施方式

首先对本叠合梁的构造进行说明，第一种实施的方式和过程，参考图1至图3。本实施例基于传统的梁柱构造进行改型获得。

叠合梁内部的钢筋骨架100，包括位于叠合梁上部的两根φ20钢筋110，位于叠合梁底部的φ10钢绞线120，以及箍筋130，其中箍筋为多个，沿着叠合梁的长度方向均匀排布。一般来说，箍筋的间距为20厘米，也就是说一定间距进行布置。上述的两根钢筋110和两根钢绞线120分别位于箍筋的四个转角处，且钢筋110靠近上部，钢绞线120靠近下部。在钢筋骨架100的两端，设置竖向的钢板200，钢板200为镀锌钢板，厚度为2厘米厚钢板，该钢板上设置有四个圆孔210和一个U形槽220，本实施例中钢板200采用激光切割工艺成型。钢板200上部的两个圆孔210用于钢筋110穿过，并在钢筋和钢板之间进行焊接，例如点焊，形成一体。同时，本实施例中，钢筋110沿着长度方向上呈中间向上拱起的弯曲状，参考图1，该拱起部分是通过焊接或者绑扎的方式与箍筋进行连接的，也就是说，钢筋110在箍筋上的存在样式中，并非是直筋，而是具有一定弧度的。钢筋110在弯曲状态下，具有预应力，且该预应力处于受压的状态。

下方的圆孔210处，在钢板的圆孔位置套置焊接固定一个锁紧套筒230，该锁紧套筒230中具有一个锥形凹槽，通过锥形配合，在锥形凹槽内设置楔形塞240，钢绞线120则穿过楔形塞240，以拉拔的方式，对钢绞线120施加预应力，并通过预应力实现楔形塞的自锁。楔形塞和锁紧套筒共同组成对钢绞线进行锁紧的预应力锁紧结构。

上述的技术中，钢筋110处于大弧度的向上拱起状态。

本发明的特别之处是，钢筋骨架100的成型过程中，对钢绞线有一个预加载的过程，具体的过程如下：

首先制作钢筋骨架，将钢筋110进行弯曲，使得钢筋110向上拱起，拱起的幅度根据设计要求控制，例如本发明中，拱起高度为20毫米，然后将钢筋110和两端的钢板200进行焊接组装，形成一体，同时将钢绞线的两端初步的固定在钢板上，如此，在两块钢板、两根钢筋和两根钢绞线之间形成一个框架结构，且该结构中，钢筋处于向上拱起的状态，且保证叠合梁的成型过程中，钢筋部分不会露出至叠合梁的外侧。参考图1，然后将箍筋等间距的布置并通过焊接的方式与上端的钢筋进行连接，在箍筋和钢绞线之间采用钢丝捆绑的方式进行连接。通过上述的方式，初步得到本发明中的钢筋骨架100。

然后进行浇筑模具的支撑，钢筋骨架制作完毕后，使用专用成型模具进行混凝土的浇筑形成叠合梁，叠合梁的结构参考图3。该叠合梁与传统的叠合梁的区别是，钢筋110处于向上拱起的弯曲状态，且钢绞线120处于预应力---拉力作用，作用效果明显。参考图12，钢绞线处于受拉状态，承受主要的拉应力，正好满足钢绞线120承受拉应力的性能要求。本发明通过钢绞线替代部分直筋，使得叠合梁的抗压强度得到有效的提高。

本发明中，叠合梁的两端设置有T形插槽300，该T形轮廓可以从俯视图中获得。该T形插槽为采用芯模的方式获得，且该T形插槽横跨钢板上的U形槽220。具体的，在浇筑的过程中，在该T形插槽位置对应的为一个T形模块，例如，T形模块，浇筑后将T形模块进行脱模即可形成该T形插槽。

上述的叠合梁的浇筑模具和工艺，可以参考现有技术。

一种连接件400，参考图8和图9，很好的示例了一种简洁的结构。

该连接件400采用厚度为20毫米的钢板制作，首先，将厚钢板进行冲压、折弯，在连接件的中部形成S形折弯410，在连接件两端形成人字形折弯420，并在两端外侧焊接一个等大小的端板430。在上述的S形折弯部位进行热处理，经过热处理后该处的弹性增加，强度提高。也就是说，该连接件400经过热处理后具有出色的弹性性能，例如，具有板簧。

最后在S形折弯410区域内填充发泡聚苯材料440，形成填充区，该填充区的存在，使得连接件具有独立于浇筑混凝土的弹性形变空间，形成较好的减震或者抗震能力。

具体的抗震原理是，连接件的两端及其附近区域是连接不同的叠合梁或者立柱区间的二次浇筑区域的，中间的S形折弯410及其填充物处于弹性的状态，在强烈地震情况下，当梁柱连接节点处于失稳状态时，该连接件依靠自身的弹性可以吸收部分弹性能，使得梁柱节点由刚性节点变为弹性节点，弹性节点具有耗能效果。同时连接件的两端分别连接的为两个叠合梁，可以有效的防止叠合梁自立柱的顶部脱落，也就是说，对叠合梁有限位作用。

本发明中，连接件400、钢板200、和钢筋110、钢绞线120共同组成可钢材料连接体系，且配合混凝土结构的连接，使得本发明结构既具有很好的连接作用，又具有很好的抗震性能。

通常的来说，在非地震状态下，该梁柱节点处于稳定的、刚性的连接状态，此状态下，连接件处于自然伸展状态，非受力状态。梁柱节点主要依靠二次混凝土浇筑形成刚性的连接，具有较好的稳定预期。

在强地震状态下，尤其是超出设计强度的强震发生时，在地震横波和纵波的作用下，二次浇筑位置发生裂变，即局部的开裂，局部开裂造成梁柱节点的刚性连接弱化、甚至失效，此时，连接件的存在可以使得梁、梁之间以及梁柱之间形成弹性的连接，可以有效的避免叠合梁、柱的断裂，以及叠合梁的脱落，具有更好的抗震性能，做到强震不倒的设计目标。

作为另外一种可能，图10和图11给出了另一种样式的连接件400，该连接件的与图8的区别是，两端的折弯部是通过钢板自身折弯形成的，没有使用附加的端板，同样可以起到较好的抗拉强度。

具体的说，该连接件在两端形成两个朝相反方向弯曲的钣金结构，并进行焊接，形成一体。

使用时，将上述连接件穿设在两个待连接的叠合梁之间，形成预置，具体的说，是将连接件设置在两个相邻的U形槽220内。

本叠合梁的连接节点结构及施工过程如下：

混凝土柱001，竖直状态，参考图4至图6，将叠合梁002的端部搭接在上述的混凝土柱子上，搭接长度在3厘米左右，并将上述的连接件400放置在两个相对的叠合梁之间，使得连接件完成对于叠合梁的连接，也就是说，连接件的两端插入到两个叠合梁的T形槽300内，S形折弯410位于梁柱节点二次待浇筑区域内。之后对该梁柱节点区域进行木模板支护及混凝土浇筑即可，经过养护硬化后即完成梁柱的连接。连接后，叠合梁与混凝土柱之间形成刚性的连接，同时，由于S形折弯部位是预先设置有发泡物的，所以当强震造成此节点发生变形后，连接件自身的刚度和弹性较大，可以给建筑提供足够的连接，形成安全冗余，避免梁体在此处的脱离。

实施例二

本实施例介绍第二种的实施方式，该方式中，叠合梁002与上述的叠合梁的结构相同，参考图7，不同之处在于，在混凝土柱001上预制由混凝土的牛腿003，该牛腿的构造与叠合梁的端部相同，即，在牛腿003上设置有T形槽，也就是说，该T形槽属于牛腿的一部分，在牛腿和叠合梁之间使用连接件400进行快速的连接，并进行混凝土的二次浇筑，也可以实现最终的装配式连接。

实施例三

在实施例一的基础上进行进一步地改进，具体的，钢筋110部分，在二次浇筑区的端部为弯曲状，也就是弯曲的结构，这种结构有利于提高钢筋在二次浇筑区的抗拉拔性能。参考图13中所示的结构和样式。同时，在相邻的两个叠合梁之间，钢绞线的端部采用U形锁扣进行固定紧固，形成一体结构。

实施例四

上述的钢筋11采用轻钢龙骨110’进行替代，具体的，轻钢龙骨中使用1至3毫米的薄钢板卷制而成，断面为U形的槽钢结构，并做镀锌处理，且在中部具有向上拱起的弯曲结构。参考图14中所示的样式。

本实施例，充分利用了槽钢的弯曲预应力和钢绞线的拉紧预应力。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.叠合梁连接节点，包括混凝土柱和叠合梁，所述叠合梁是由钢筋骨架部分和混凝土部分组成的，所述叠合梁端部搭放在混凝土柱上，其特征在于，

所述钢筋骨架部分包括箍筋、直筋、钢绞线和钢板，其中所述直筋位于上部且与箍筋和钢板焊接连接；所述钢绞线位于下部且与两端的钢板使用锁紧组件固定，所述钢绞线在拉力作用下被拉紧使得所述直筋中部具有向上拱起的弧度；

所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；在叠合梁与叠合梁之间或者叠合梁与混凝土柱之间连接件连接，并进行二次混凝土浇筑；所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物。

2.根据权利要求1所述的叠合梁连接节点，其特征在于，所述叠合梁为两个且两者之间通过连接件进行连接。

3.根据权利要求1所述的叠合梁连接节点，其特征在于，所述混凝土柱上设置有带有T形槽的牛腿，且在所述牛腿和叠合梁之间使用连接件连接。

4.根据权利要求1所述的叠合梁连接节点，其特征在于，所述钢绞线与所述箍筋之间使用钢丝捆绑。

5.根据权利要求1所述的叠合梁连接节点，其特征在于，节点中的直筋或者钢绞线之间进行连接。

6.叠合梁的生产工艺，所述叠合梁是由钢筋骨架部分和混凝土部分组成的，所述钢筋骨架部分包括箍筋、直筋、钢绞线和钢板，其中所述直筋位于上部且与箍筋和钢板焊接连接；所述钢绞线位于下部且与两端的钢板使用锁紧组件固定，所述钢绞线在拉力作用下被拉紧使得所述直筋中部具有向上拱起的弧度；

所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；其特征在于，钢筋骨架的成型过程中，对钢绞线有一个预加载力的过程，

首先，制作钢筋骨架，将直筋进行预弯曲，使得直筋中部向上拱起，然后将直筋和两端的钢板进行焊接组装，形成一体，同时将钢绞线的两端初步的固定在钢板上，然后将箍筋等间距的布置并通过焊接的方式与上端的直筋进行连接；

第二步，进行浇筑模具的支撑，将钢筋骨架放入浇筑模具，在U形槽处放置T形芯模并进行混凝土的浇筑，养护后形成叠合梁，并拆除T形模芯。

7.根据权利要求6所述的叠合梁的生产工艺，其特征在于，在步骤一中，还包括在箍筋和钢绞线之间使用钢丝捆绑的步骤。

8.根据权利要求6所述的叠合梁的生产工艺，其特征在于，所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物。

9.叠合梁连接节点施工方法，所述叠合梁两端设置有T形槽，且所述T形槽穿过所述钢板上的U形槽；所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物，其特征在于，

将叠合梁的端部搭在混凝土柱子上，在两个相对的叠合梁之间放置连接件，所述连接件的两端插入到两个叠合梁的T形槽内，连接件的S形折弯位于梁柱节点二次待浇筑区域内；

最后对该梁柱节点区域进行木模板支护及混凝土浇筑，经过养护硬化后即完成梁柱的连接。

10.根据权利要求9所述的叠合梁连接节点施工方法，其特征在于，所述连接件包括两端的T形部和中间的S形折弯，所述S形折弯具有弹性，且，在S形折弯区域内有填充物。

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