CN112482652A - 一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法 - Google Patents

一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法包括两根全再生钢管混凝土柱和横向框架梁,横向框架梁两端分别与所述两根全再生钢管混凝土柱固定连接使得全再生钢管混凝土柱和横向框架梁呈H形；全再生钢管混凝土柱外部为钢管，钢管外部设置有梁柱节点，在节点连接的预设部位处设置衔接通孔；横向框架梁包括多根梁纵筋，梁纵筋外部设置多个方形箍筋，箍筋将梁纵筋固定呈长方体形状,梁纵筋端部穿越衔接通孔后与衔接通孔焊接固定在一起，衔接通孔中心部位焊接固定有节点板,节点板的另一端伸入梁纵筋内部使得梁纵筋将节点板包围,采用上述技术方案，框架结构抗震性能良好，强度高，能充分利用各式建筑垃圾，有效解决建筑垃圾问题，绿色环保。

Description

一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系 的制作方法
技术领域
本发明属于建筑结构领域,尤其涉及一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法。
背景技术
近几十年来，随着我国经济快速发展，我国完成了大量的旧城改造、基础设施和住房建设，这些均产生了大量的建筑垃圾；与此同时，在每次大灾(如地震、风灾等)后，也会导致大量的房屋破损与倒塌，从而产生大量的建筑垃圾。对于这些建筑垃圾，很大一部分是直接进行露天放置或者运往城市周边进行填埋。很显然，这些做法对周围的环境产生了一定的危害，影响空气质量、给人们的日常出行带来不便、污染当地水域、占用农田、降低土壤质量等。据统计，在我国，城市每年可产出约60亿吨的各式垃圾，而这其中，建筑垃圾约为24亿吨，占到了其总量的40％，由此可见，如何科学合理地解决建筑垃圾问题，是我国城乡建设发展过程中亟需解决的一个问题。
将废弃的混凝土块进行回收处理，经破碎、清洗、筛分后形成新的再生骨料，其中粒径>4.75mm的再生粗骨料(Recycled coarse aggregates,简称RCA)用来部分或全部替代天然粗骨料制成再生混凝土(Recycled aggregate concrete,简称RAC)；粒径≤4.75mm的再生细骨料(Recycled fine aggregates,简称RFA)用来部分或全部替代天然细骨料制成新型绿色空心砌块—再生空心砌块(Recycled hollow blocks,简称RHB)。很显然，再生混凝土和再生空心砌块属于可持续利用的新型绿色建材，是解决建筑垃圾堆放占地、污染环境等问题的有效手段之一，具有明显的环境与社会经济效益。
但是，由于再生骨料表面包裹着部分硬化的水泥砂浆，并且在其使用及破碎过程中会产生或多或少的原始损伤，从而使得骨料内部出现大量的微裂缝，因此由再生骨料配制出的RAC的相关力学性能与普通混凝土必然会有所差异，国内外大量的研究文献已对此做了报道。已有研究表明，由再生骨料配制而成的RAC的强度、变形性能、弹性模量、安全可靠度等均比由天然骨料配制而成的普通混凝土要差。这些缺陷严重影响了RAC的进一步推广应用和发展，如何解决或弥补上述缺陷，将RAC推广应用于新时代高技术要求的建筑当中，是摆在科研工作者面前的一个重点问题。
发明内容
鉴于上述和/或中存在的问题，提出了本发明。
本发明目的是提供一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，以解决由再生骨料配制而成的RAC的强度、变形性能、弹性模量、安全可靠度等性能差的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，包括以下步骤：
a、再生粗骨料与细骨料提取：将废弃混凝土块进行回收，并经过重新破碎、筛分、清洗后获取到粒径>4.75mm额再生粗骨料及粒径≤4.75mm再生细骨料；
b、再生空心砌块的制作：按水泥：再生细骨料：水：普通碎石的质量比为1：2.94：0.53：2.94的设计配合比拌制制作拌合物，将拌合物搅拌两分钟后送至砌块成型机内进行压制成型，随后在砖厂养护28天待用；
c、框架骨架的制作：所述框架骨架包括两根全再生钢管混凝土柱和一根横向框架梁,横向框架梁两端分别与所述两根全再生钢管混凝土柱固定连接使得全再生钢管混凝土柱和横向框架梁呈H形框架；
所述全再生钢管混凝土柱外部为钢管，钢管外部设置有梁柱节点，在节点连接的预设部位处设置多个衔接通孔；
所述横向框架梁包括多根梁纵筋，梁纵筋外部设置多个方形箍筋，箍筋与箍筋之间间隔为180mm～250mm，箍筋用铁丝与梁纵筋捆绑固定，捆绑固定后整体呈长方体形状，所述梁纵筋端部贯穿所述衔接通孔后将二者接触部位焊接固定在一起，在钢管的多个衔接通孔的中心部位竖直焊接固定有节点板,节点板整体位于梁纵筋内部使其被梁纵筋包围；
d、再生混凝土的浇筑：首先制作全再生粗骨料混凝土，每立方米全再生粗骨料混凝土含水泥：砂：水：再生粗骨料的质量比为1：1.08：0.41：2.31，待框架骨架制作完毕，H形框架内采用100％取代率的全再生粗骨料混凝土进行浇筑，在浇筑过程中需检测确保钢管内部再生混凝土已经浇筑密实，横向框架梁内浇筑全再生粗骨料混凝土,全再生粗骨料混凝土将所述横向框架梁及节点板紧密包裹；
e、再生空心砌块填充墙的砌筑：浇筑后的框架骨架待内部全再生粗骨料混凝土养护完成之后，即可进行填充墙的砌筑工作，将前期制备的再生空心砌块砌筑至框架内部作为填充墙，每立方米砌筑砂浆的质量配合比为水泥：砂：水＝1：5：1，砌筑过程沿墙体高度方向，每隔200mm设置两根直径6mm的HPB300拉结钢筋，拉结钢筋的端部直接焊在钢管上。
本发明的进一步技术方案是：钢管上所述梁柱节点部位与梁纵筋上、下部位接触位置上分别焊接有加强环，以用来传递梁端弯矩提高节点处的强度。
本发明的进一步技术方案是：梁纵筋贯穿钢管后使用角钢焊接固定在钢管上，以提高梁纵筋与钢管的锚固要求及连接强度。
本发明的进一步技术方案是：所述梁纵筋上、下部位处焊接的加强环之间由多块钢板焊接连接，以提高加强环承载强度。
本发明的进一步技术方案是：所述梁纵筋上、下部位处焊接的加强环上开有多个上下相对应的螺孔，上、下螺孔之间由螺栓固定连接，以提高加强环承载强度。
本发明的进一步技术方案是：钢管上焊接固定有多根拉结钢筋，拉结钢筋间距为200mm～300mm，拉结筋直径为6mm，使用拉结钢筋，以提高钢管混凝土柱与之后砌筑的墙体的连接稳固度。
本发明的进一步技术方案是：所述加强环呈方形，加强环与钢管的衔接处焊接有加强角钢，以提高加强环处的强度。
本发明的进一步技术方案是：所述再生空心砌块砌筑时与所述拉结钢筋咬合并将拉结钢筋完全覆盖，以提高墙体的整体牢固程度。
本发明的进一步技术方案是：所述再生空心砌块分为主砌块和副砌块，主砌块内部有两个方形通孔，副砌块内部有单个方形通孔，主砌块的体积为副砌块体积的两倍，便于墙体的砌筑。
本发明的进一步技术方案是：所述再生空心砌块最薄处厚度≥20mm，确保砌块的强度。
本发明的有益效果：采用上述技术方案，所述内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系破坏时的等效黏滞阻尼系数达到了0.3以上，其滞回曲线呈现饱满的梭形，表现出了良好的抗震耗能性能，将再生砌块作为填充材料砌筑于全再生钢管混凝土框架后，再生空心砌块填充墙可有效提升全再生钢管混凝土框架的延性，该内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法结构合理强度高，能充分利用各式建筑垃圾有效解决建筑垃圾难以处理的问题，绿色环保。
附图说明
图1是本发明所述内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法的结构示意图；
图2是本发明所述全再生钢管混凝土柱的侧面示意图；
图3是本发明所述再生空心砌块的结构示意图；
附图标记：1-全再生钢管混凝土柱,11-钢管,12-衔接通孔,2-横向框架梁,21-梁纵筋,22-箍筋,3-节点板,4-角钢,5-拉结钢筋,6-加强环，7-再生空心砌块。
具体实施方式
在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例一：
如图1至3所示所示的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系，包括两根全再生钢管混凝土柱1和一根横向框架梁2,横向框架梁2两端分别与所述两根全再生钢管混凝土柱1固定连接,使全再生钢管混凝土柱1和横向框架梁2呈H形框架。
所述全再生钢管混凝土柱1外部为钢管11，钢管11的内部使用全再生粗骨料混凝土浇筑，钢管11外部设置有梁柱节点，在节点连接的预设部位处设置多个衔接通孔12。
所述横向框架梁包括多根梁纵筋21，梁纵筋21外部设置多个方形箍筋22，箍筋22间隔为180mm～250mm，箍筋22用铁丝与梁纵筋21捆绑固定，捆绑固定后整体呈长方体形状,梁纵筋21端部贯穿所述衔接通孔12后将二者接触部位焊接固定在一起，为弥补衔接通孔12对钢管11截面的削弱作用并保证梁端剪力能更好地传递到全再生钢管混凝土柱1上，在钢管11的多个衔接通孔12中心部位竖直焊接固定有节点板3,节点板3整体位于梁纵筋21内部使其被梁纵筋21包围,横向框架梁2使用全再生粗骨料混凝土浇筑，浇筑的全再生粗骨料混凝土将所述横向框架梁2和节点板3紧密包裹；
还包括再生空心砌块7,再生空心砌块7采用再生细骨料、水泥、水及普通碎石按设计配合比为1：2.94：0.53：2.94进行拌制,拌制后在砌块成型机内进行压制成型,再生空心切块7砌筑在H形框架内部。
优选的，所述梁柱节点部位的梁纵筋21上、下部位处分别焊接有加强环6，以用来传递梁端弯矩，提高节点处的强度。
优选的，所述梁纵筋21穿越钢管的末端使用角钢4焊接固定在钢管11臂上，以提高梁纵筋21与钢管11的锚固要求及连接强度。
优选的，所述梁纵筋21上、下部位处焊接的加强环6之间由多块钢板焊接连接，以提高加强环6的承载强度。
优选的，所述梁纵筋21上、下部位处焊接的加强环6上开有多个上下相对应的螺孔，上、下螺孔之间由螺栓固定连接，以提高加强环承载强度。
优选的，所述钢管混凝土柱1的钢管臂上焊接固定有拉结钢筋，拉结钢筋间距为200mm～300mm，拉结筋直径为6mm，使用拉结钢筋5，以提高钢管混凝土柱1与之后砌筑的墙体的连接稳固度。
优选的，所述加强环6呈方形，加强环6与钢管11的衔接处焊接有加强角钢4，以提高加强环6处的强度。
优选的，所述再生空心砌块7砌筑时与所述拉结钢筋5咬合并将拉结钢筋5完全覆盖，提高墙体的整体牢固程度。
优选的，所述再生空心砌块7分为主砌块和副砌块，主砌块内部有两个方形通孔，副砌块内部有单个方形通孔，主砌块的体积为副砌块体积的两倍，便于墙体的砌筑。
优选的，所述再生空心砌块7最薄处厚度≥20mm，确保砌块的强度。
上述内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法包括以下步骤：
a、再生粗骨料与细骨料提取：将废弃混凝土块进行回收，并经过重新破碎、筛分、清洗等工序，筛分获取到粒径>4.75mm的再生粗骨料及粒径≤4.75mm的再生细骨料。
b、再生空心砌块的制作：将获取的再生细骨料、水泥、水及普通碎石按设计配合比进行拌制，其设计配合比为单位体积拌合物中水泥(P.O 42.5R级)：再生细骨料：水：粗骨料(粒径5～10mm的天然碎石)的质量比为1：2.94：0.53：2.94，将拌合物搅拌两分钟后送至砌块成型机内进行压制成型，随后在砖厂养护28天待用。
c、框架骨架的制作：按设计要求，将钢管在梁柱节点连接的预设部位处进行衔接通孔的开孔，并焊接节点板，随后将梁纵筋穿过衔接通孔后贯穿钢管并固定，然后用铁丝在梁纵筋上绑扎箍筋。
d、再生混凝土的浇筑：待框架骨架制作完毕，即可进行内部全再生粗骨料混凝土的浇筑,钢管及梁内的混凝土均采用100％取代率的全再生粗骨料混凝土，其中每立方米再生粗骨料混凝土所用材料的质量比为水泥：砂：水：再生粗骨料＝1：1.08：0.41：2.31,按照上述配比得到全再生粗骨料混凝土后进行浇筑，在浇筑过程中需检测钢管内部全再生粗骨料混凝土已经浇筑密实，以确保框架质量。
e、再生空心砌块填充墙的砌筑：待框架内部混凝土养护完成之后，即可进行填充墙的砌筑工作，将前期制备的再生空心砌块按照正常的砌筑方法砌至框架内部作为填充墙即可，每立方米砌筑砂浆的质量配合比为水泥：砂：水＝1：5：1。其中，为保证墙体与框架的连接性能，沿墙体高度方向，每隔200mm设置两根直径6mm的HPB300拉结钢筋，拉结钢筋的端部可直接焊在钢管壁上。
经试验测试发现，相比于普通钢管混凝土框架及部分再生钢管混凝土框架，取代率对内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架的承载能力及刚度影响均不是很大，相比于无填充墙的普通钢管混凝土框架、50％取代率钢管再生混凝土框架及全再生钢管混凝土框架的抗震承载能力及抗侧刚度相差幅度均在3％以内，由此说明相比于普通钢管混凝土及部分再生钢管混凝土，将全再生粗骨料混凝土填充于钢管中形成的全再生钢管混凝土框架并不会降低其力学性能，但却可更加充分地对再生粗骨料进行利用，在本技术方案中，所述内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系在节点处的最大剪切变形急剧下降，承载能力相对提升了37.02％，初始刚度相对提升了27.52％，与此同时，内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系滞回曲线呈现为饱满的棱形，在破坏时其等效黏滞阻尼系数在0.3以上，表现出良好的耗能性能,由此说明，将全再生粗骨料混凝土填充于钢管中形成的全再生钢管混凝土框架结构具有良好的力学性能，可在实际工程中进行推广与应用。
在试验过程中的破坏过程及形态来看，内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框屈服位移转角在1/93～1/92之间，破坏位移转角在1/34～1/33之间，均远高于行业规范限值，可保证其在多遇地震作用下的正常使用功能及罕遇地震作用下的弹塑性变形能力，能够满足建筑结构的抗震设防要求。
同时通过试验发现，将再生空心砌块作为填充材料砌筑于全再生钢管混凝土框架后，形成的包含再生空心砌块填充墙的再生钢管混凝土框架相比于无填充墙全再生钢管混凝土框架其抗震承载能力提升幅度在15％以上，再生空心砌块填充墙的存在可作为全再生钢管混凝土框架的第一道抗震防线，可满足框架结构“多道抗震防线”的抗震设防要求。
该项技术可以有效解决建筑垃圾的问题，具有明显的经济与社会效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、再生粗骨料与细骨料提取：将废弃混凝土块进行回收，并经过重新破碎、筛分、清洗后获取到粒径>4.75mm再生粗骨料及粒径≤4.75mm再生细骨料；
b、再生空心砌块的制作：按水泥：再生细骨料：水：普通碎石的质量比为1：2.94：0.53：2.94的设计配合比拌制制作拌合物，将拌合物搅拌两分钟后送至砌块成型机内进行压制成型，随后在砖厂养护28天待用；
c、框架骨架的制作：所述框架骨架包括两根全再生钢管混凝土柱和一根横向框架梁,横向框架梁两端分别与所述两根全再生钢管混凝土柱固定连接使得全再生钢管混凝土柱和横向框架梁呈H形框架；
所述全再生钢管混凝土柱外部为钢管，钢管外部设置有梁柱节点，在节点连接的预设部位处设置多个衔接通孔；
所述横向框架梁包括多根梁纵筋，梁纵筋外部设置多个方形箍筋，箍筋与箍筋之间间隔为180mm～250mm，箍筋用铁丝与梁纵筋捆绑固定，捆绑固定后整体呈长方体形状，所述梁纵筋端部贯穿所述衔接通孔后将二者接触部位焊接固定在一起，在钢管的多个衔接通孔的中心部位竖直焊接固定有节点板,节点板整体位于梁纵筋内部使其被梁纵筋包围；
d、再生混凝土的浇筑：首先制作全再生粗骨料混凝土，每立方米全再生粗骨料混凝土含水泥：砂：水：再生粗骨料的质量比为1：1.08：0.41：2.31，待框架骨架制作完毕，H形框架内采用100％取代率的全再生粗骨料混凝土进行浇筑，在浇筑过程中需检测确保钢管内部全再生粗骨料混凝土已经浇筑密实，在横向框架梁内浇筑全再生粗骨料混凝土,全再生粗骨料混凝土将所述横向框架梁及节点板紧密包裹；
e、再生空心砌块填充墙的砌筑：浇筑后的框架骨架待内部全再生粗骨料混凝土养护完成之后，即可进行填充墙的砌筑工作，将前期制备的再生空心砌块砌筑至框架内部作为填充墙，每立方米砌筑砂浆的质量配合比为水泥：砂：水＝1：5：1，砌筑过程沿墙体高度方向，每隔200mm设置两根直径6mm的HPB300拉结钢筋，拉结钢筋的端部直接焊在钢管上。
2.如权利要求1所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：钢管上所述梁柱节点部位与梁纵筋上、下部位接触位置上分别焊接有加强环。
3.如权利要求1所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：梁纵筋贯穿钢管后使用角钢焊接固定在钢管上。
4.如权利要求2所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述梁纵筋上、下部位处焊接的加强环之间由多块钢板焊接连接。
5.如权利要求2所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述梁纵筋上、下部位处焊接的加强环上开有多个上下相对应的螺孔，上、下螺孔之间由螺栓固定连接。
6.如权利要求1所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：钢管上焊接固定有多根拉结钢筋，拉结钢筋间距为200mm～300mm，拉结筋直径为6mm。
7.如权利要求2所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述加强环呈方形，加强环与钢管的衔接处焊接有加强角钢。
8.如权利要求6所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述再生空心砌块砌筑时与所述拉结钢筋咬合并将拉结钢筋完全覆盖。
9.如权利要求1所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述再生空心砌块分为主砌块和副砌块，主砌块内部有两个方形通孔，副砌块内部有单个方形通孔，主砌块的体积为副砌块体积的两倍。
10.如权利要求9所述的一种内填再生空心砌块填充墙的全再生钢管混凝土框架体系的制作方法，其特征在于：所述再生空心砌块最薄处厚度≥20mm。
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