CN112832576A - 设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工方法，包括预留孔、连接钢筋和灌浆料；预留孔沿长度方向布设在在上层预制剪力墙的底部；在下层预制剪力墙或基础的顶部预埋有若干组连接钢筋；每组连接钢筋均包括普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋；每组连接钢筋顶端均伸入对应的预留孔内；形状记忆合金钢筋上均通过导线与电流施加装置相连接；灌浆料现浇在具有连接钢筋的每个预留孔内。本发明通过对形状记忆合金钢筋通电加热，进而对装配式剪力墙的水平连接节点施加预应力，提高装配式剪力墙的整体性能，限制装配式剪力墙在侧向荷载作用下在接缝部位水平裂缝的产生和发展，同时，施工简便。

Description

设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工 方法
技术领域
本发明涉及土建技术领域，特别是一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工方法。
背景技术
装配式剪力墙结构在实际工程中有较多的应用案例和较大的工程需求，目前，受运输、吊装等施工因素的限制，单片预制剪力墙的尺寸和重量不宜过大，否者会导致较高的施工运输成本，不利于发挥装配式混凝土结构的优势。因此，在目前的科学研究和实际工程中，装配式剪力墙结构中存在数量较多的竖向连接节点和水平连接节点，且这些连接节点在很大程度上决定了装配式剪力墙结构的抗震性能，震后调查和试验研究表明，在较大的侧向荷载作用下，新旧混凝土接触面的粘结性能和抗剪性能较差，装配式剪力墙在水平连接节点部位易出现较大的裂缝，进而导致结构的垮塌和失效。
另外，装配式剪力墙内纵筋多采用小直径钢筋，能够有效地减小搭接长度，大大降低施工难度和施工成本。而且，集束配筋的形式主要就是针对小直径多根数的配筋方式。然而，这种装配式剪力墙，由于钢筋根数较多，进行水平节点施工时，单一钢筋的连接，施工难度较大，施工质量不宜保证，削弱水平连接节点的整体性能和抗震性能。
因此，对于本领域技术人员来说，如何有效提升装配式剪力墙水平连接节点的性能，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工方法，该设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点及施工方法能够提升装配式剪力墙水平连接节点早期的抗震性能和整体性能，限制上下预制梁之间较大的裂缝宽度和滑动。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，包括预留孔、连接钢筋和灌浆料。
装配式剪力墙包括上层预制剪力墙、下层预制剪力墙或基础。
预留孔沿长度方向布设在在上层预制剪力墙的底部。
在下层预制剪力墙或基础的顶部预埋有若干组连接钢筋，连接钢筋的组数与预留孔的数量相等。每组连接钢筋均包括普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋。
每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的顶端均伸入对应的预留孔内。
每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上均通过导线与电流施加装置相连接。
灌浆料现浇在具有连接钢筋的每个预留孔内。
还包括砂浆垫层，砂浆垫层布设在下层预制剪力墙或基础的顶端面。砂浆垫层的厚度为20-40 mm，砂浆垫层中砂浆的强度不低于60 MPa。
假设上层预制剪力墙的厚度为W1，每个预留孔的直径均为D1，则W1≥100mm，D1≥75mm，且D1≥W1/2。
假设普通连接钢筋的直径为d1，形状记忆合金钢筋的直径为d2，则d2≤d1≤20mm。
假设每组连接钢筋伸出下层预制剪力墙或基础的长度为L1，则L1≥25d1。
形状记忆合金钢筋的配筋面积与普通连接钢筋的配筋面积比值小于1：3，且根据节点所需的预应力大小确定形状记忆合金筋材的配筋面积和预应力水平。
形状记忆合金筋材外的表面设置有肋纹或凹凸面。
假设预留孔的高度为H，则L1≥H+50mm。
一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点的施工方法，包括如下步骤。
步骤1、制作剪力墙，具体包括如下步骤：
步骤11、制作上层预制剪力墙：预制上层预制剪力墙，且在上层预制剪力墙的底部沿长度方向布设设定数量的预留孔。
步骤12、制作下层预制剪力墙或基础：将每组连接钢筋的底端均预埋在下层预制剪力墙或基础中。
当连接钢筋底端预埋在下层预制剪力墙中时，先将每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的底端均与下层预制剪力墙中的下预埋纵筋相连接。然后预制下层预制剪力墙。同时，将下预埋纵筋折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从下层预制剪力墙顶部的伸出长度L1。
当连接钢筋底端预埋在基础中时，直接将连接钢筋的底端进行折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从基础顶部的伸出长度L1。
步骤2、吊装上层预制剪力墙：将上层预制剪力墙吊装至下层预制剪力墙或基础的正上方，并使上层预制剪力墙中的预留孔与下层预制剪力墙或基础顶部的若干组连接钢筋一一对应。上层预制剪力墙高度下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔底部。此时，上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础之间的间距不小于150 mm。
步骤3、铺设砂浆垫层：在下层预制剪力墙或基础的顶端面铺设一层砂浆垫层，砂浆垫层中砂浆的强度不低于60 MPa。
步骤4、再次吊装上层预制剪力墙：上层预制剪力墙高度继续下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔的顶部。此时，每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上连接的导线，均与电流施加装置相连接。
步骤5、灌浆：在每个预留孔内均灌注灌浆料，使得上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础形成装配式剪力墙。
步骤6、施加预应力：电流施加装置启动，对每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋均通电加热。形状记忆合金钢筋在自身形状记忆效应驱动下，对装配式剪力墙水平连接节点区域的混凝土施加预应力。
本发明具有如下有益效果：
本发明通过形状记忆合金钢筋对装配式剪力墙水平连接节点施加预应力，能够提高上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础的粘结性能，提高新旧混凝土接触面的抗剪性能，限制装配式剪力墙结构中水平连接节点出现较大的裂缝，以及结构发生大变形时上下层预制剪力墙之间的滑动，提高装配式剪力墙的刚度和整体性能，同时，通过集束配筋的方式简化施工，提高施工质量。
附图说明
图1显示了下层预制剪力墙中连接钢筋的布置图。
图2显示了基础中连接钢筋的布置图。
图3显示了上层预制剪力墙中上预埋纵筋的布置图。
图4显示了本发明中设置形状记忆合金钢筋的预制剪力墙水平连接节点的平面图。
图5显示了本发明中设置形状记忆合金钢筋的预制剪力墙水平连接节点的截面图。
其中：1-普通连接钢筋，2-形状记忆合金钢筋，3-下预埋纵筋，4-下层预制剪力墙，5-基础，6-上预埋纵筋，7-上层预制剪力墙，8-预留孔，9-灌浆料，10-上箍筋，11-砂浆垫层。
具体实施方式
下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图4和图5所示，一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，包括预留孔8、连接钢筋、灌浆料9和砂浆垫层11。
装配式剪力墙包括上层预制剪力墙7、下层预制剪力墙4或基础5。
预留孔沿长度方向布设在在上层预制剪力墙的底部。假设上层预制剪力墙的厚度为W1，每个预留孔的直径均为D1，则W1≥100mm，D1≥75mm，且D1≥W1/2。假设预留孔的高度为H，则L1≥H+50mm。预留孔直径的要求主要是确保集束配筋形式中，连接钢筋的可靠锚固。
在下层预制剪力墙或基础的顶部预埋有若干组连接钢筋，连接钢筋的组数与预留孔的数量相等。每组连接钢筋均包括普通连接钢筋1和形状记忆合金钢筋2。
假设普通连接钢筋的直径为d1，形状记忆合金钢筋的直径为d2，则d2≤d1≤20mm。形状记忆合金钢筋直径的下限受剪力墙配筋率和GB50010规定的限制。
进一步，形状记忆合金筋材外的表面优选设置有肋纹或凹凸面等。
每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的顶端均伸入对应的预留孔内。假设每组连接钢筋伸出下层预制剪力墙或基础的长度为L1，则L1应满足现行GB50010规程中有关规定，L1≥25d1。
每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上均连接有导线，导线伸出装配式剪力墙外侧，并与电流施加装置相连接。
灌浆料现浇在具有连接钢筋的每个预留孔内。
砂浆垫层布设在下层预制剪力墙或基础的顶端面。砂浆垫层的厚度优选为20-40mm，砂浆垫层中砂浆的强度优选不低于60 MPa。
形状记忆合金钢筋2的配筋面积（根数）与普通连接钢筋1的配筋面积（根数）应通过连接节点所需施加的预应力大小以及形状记忆合金筋材的回复应力水平计算确定，且二者配筋面积的比值不宜大于1:2。
一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点的施工方法，包括如下步骤。
步骤1、制作剪力墙，具体包括如下步骤。
步骤11、制作上层预制剪力墙：预制上层预制剪力墙，且在上层预制剪力墙的底部沿长度方向布设设定数量的预留孔。
步骤12、制作下层预制剪力墙或基础：将每组连接钢筋的底端均预埋在下层预制剪力墙或基础中。
当连接钢筋底端预埋在下层预制剪力墙中时，先将每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的底端均与下层预制剪力墙中的下预埋纵筋相连接。然后预制下层预制剪力墙。同时，将下预埋纵筋折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从下层预制剪力墙顶部的伸出长度L1。
当连接钢筋底端预埋在基础中时，直接将连接钢筋的底端进行折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从基础顶部的伸出长度L1。
步骤2、吊装上层预制剪力墙：将上层预制剪力墙吊装至下层预制剪力墙或基础的正上方，并使上层预制剪力墙中的预留孔与下层预制剪力墙或基础顶部的若干组连接钢筋一一对应。上层预制剪力墙高度下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔底部。此时，上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础之间的间距不小于150 mm。
步骤3、铺设砂浆垫层：在下层预制剪力墙或基础的顶端面铺设一层砂浆垫层，砂浆垫层中砂浆的强度不低于60 MPa。
步骤4、再次吊装上层预制剪力墙：上层预制剪力墙高度继续下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔的顶部。此时，每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上连接的导线，均与电流施加装置相连接。
步骤5、灌浆：在每个预留孔内均灌注灌浆料，使得上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础形成装配式剪力墙。
步骤6、施加预应力：电流施加装置启动，对每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋均通电加热。形状记忆合金钢筋在自身形状记忆效应驱动下，对装配式剪力墙水平连接节点区域的混凝土施加预应力。
形状记忆合金筋材与混凝土粘结性能不低于同直径钢筋（也即形状记忆合金筋材的直径与钢筋的直径相同）时，其长度与同直径钢筋长度锚固长度取值相同。
本发明的装配式剪力墙水平连接节点部位通过形状记忆合金筋材施加预应力，可以提高装配式剪力墙的整体性能，限制装配式剪力墙在侧向荷载作用下在接缝部位水平裂缝的产生和发展，同时，施工简便。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：包括预留孔、连接钢筋和灌浆料；装配式剪力墙包括上层预制剪力墙、下层预制剪力墙或基础；预留孔沿长度方向布设在在上层预制剪力墙的底部；在下层预制剪力墙或基础的顶部预埋有若干组连接钢筋，连接钢筋的组数与预留孔的数量相等；每组连接钢筋均包括普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋；每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的顶端均伸入对应的预留孔内；每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上均通过导线与电流施加装置相连接；灌浆料现浇在具有连接钢筋的每个预留孔内。
2.根据权利要求1所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：还包括砂浆垫层，砂浆垫层布设在下层预制剪力墙或基础的顶端面；砂浆垫层的厚度为20-40 mm，砂浆垫层中砂浆的强度不低于60 MPa。
3.根据权利要求1所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：假设上层预制剪力墙的厚度为W1，每个预留孔的直径均为D1，则W1≥100mm，D1≥75mm，且D1≥W1/2。
4.根据权利要求3所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：假设普通连接钢筋的直径为d1，形状记忆合金钢筋的直径为d2，则d2≤d1≤20mm。
5.根据权利要求4所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：假设每组连接钢筋伸出下层预制剪力墙或基础的长度为L1，则L1≥25d1。
6.根据权利要求5所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：形状记忆合金钢筋的配筋面积与普通连接钢筋的配筋面积比值小于1：3，且根据节点所需的预应力大小确定形状记忆合金筋材的配筋面积和预应力水平。
7.根据权利要求1所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：形状记忆合金筋材外的表面设置有肋纹或凹凸面。
8.根据权利要求5所述的设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点，其特征在于：假设预留孔的高度为H，则L1≥H+50mm。
9.一种设置形状记忆合金筋材的装配式剪力墙水平连接节点的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、制作剪力墙，具体包括如下步骤：
步骤11、制作上层预制剪力墙：预制上层预制剪力墙，且在上层预制剪力墙的底部沿长度方向布设设定数量的预留孔；
步骤12、制作下层预制剪力墙或基础：将每组连接钢筋的底端均预埋在下层预制剪力墙或基础中；
当连接钢筋底端预埋在下层预制剪力墙中时，先将每组连接钢筋中普通连接钢筋和形状记忆合金钢筋的底端均与下层预制剪力墙中的下预埋纵筋相连接；然后预制下层预制剪力墙；同时，将下预埋纵筋折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从下层预制剪力墙顶部的伸出长度L1；
当连接钢筋底端预埋在基础中时，直接将连接钢筋的底端进行折弯，通过调节折弯长度，进而调节连接钢筋从基础顶部的伸出长度L1；
步骤2、吊装上层预制剪力墙：将上层预制剪力墙吊装至下层预制剪力墙或基础的正上方，并使上层预制剪力墙中的预留孔与下层预制剪力墙或基础顶部的若干组连接钢筋一一对应；上层预制剪力墙高度下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔底部；此时，上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础之间的间距不小于150 mm；
步骤3、铺设砂浆垫层：在下层预制剪力墙或基础的顶端面铺设一层砂浆垫层，砂浆垫层中砂浆的强度不低于60 MPa；
步骤4、再次吊装上层预制剪力墙：上层预制剪力墙高度继续下降，使得若干组连接钢筋的顶端均伸入对应预留孔的顶部；此时，每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋上连接的导线，均与电流施加装置相连接；
步骤5、灌浆：在每个预留孔内均灌注灌浆料，使得上层预制剪力墙与下层预制剪力墙或基础形成装配式剪力墙；
步骤6、施加预应力：电流施加装置启动，对每组连接钢筋中的形状记忆合金钢筋均通电加热；形状记忆合金钢筋在自身形状记忆效应驱动下，对装配式剪力墙水平连接节点区域的混凝土施加预应力。
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