CN113089825B - 梁柱混合框架节点、预制混凝土梁的制备方法及其施工方法 - Google Patents

梁柱混合框架节点、预制混凝土梁的制备方法及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种梁柱混合框架节点、预制混凝土梁的制备方法及其施工方法，包括浇筑于预制混凝土梁与钢管混凝土柱之间的节点混凝土层，所述节点混凝土层内埋设有一端嵌入预制混凝土梁端部的型钢连接件以及一端固定在钢管混凝土侧壁的外伸牛腿，在所述型钢连接件的腹板上开设有第一螺栓孔，在所述外伸牛腿的竖板上开设有第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔之间还通过螺栓连接有固定板。本发明的其中一个目的在于提出一种使梁柱连接采用与钢结构体系相同的连接方式，连接可靠、方便快捷的梁柱混合框架节点，本发明的另一个目的在于提出一种使梁端刚度均匀过渡的预制混凝土梁的制备方法以及基于前述连接节点的施工方法。

Description

梁柱混合框架节点、预制混凝土梁的制备方法及其施工方法
技术领域
本发明涉及建筑构件的技术领域，尤其涉及一种梁柱混合框架节点、预制混凝土梁的制备方法及其施工方法。
背景技术
装配式混合结构体系是一种将钢结构体系和预制装配式混凝土结构体系的各自优势融合到一起的新型结构体系，不仅可以实现工厂预制、现场拼装的快速施工模式，节省现场混凝土浇筑模板、加快施工速度，还可以优化现场施工化境，有利于环境保护和施工管理，是实现建筑工业化和建筑绿色化的重要技术手段。
传统预制混凝土梁与钢管混凝土柱的装配通常采用刚性连接做法，需要在梁端预留后浇区，梁的受力钢筋在后浇段内通过套筒进行连接，且纵筋需要穿过钢管混凝土柱才能保证钢筋的有效锚固和传力，节点区的连接和施工相当麻烦且质量不能保证。
发明内容
针对上述问题，本发明的其中一个目的在于提出一种使梁柱连接采用与钢结构体系相同的连接方式，连接可靠、方便快捷的梁柱混合框架节点，本发明的另一个目的在于提出一种使梁端刚度均匀过渡的预制混凝土梁的制备方法以及基于前述连接节点的施工方法。
为实现上述目的，本发明首先公开了一种梁柱混合框架节点，其关键在于，包括浇筑于预制混凝土梁与钢管混凝土柱之间的节点混凝土层，所述节点混凝土层内埋设有一端嵌入预制混凝土梁端部的“工”字形型钢连接件以及一端固定在钢管混凝土柱外伸隔板上的“工”字形外伸牛腿，在所述型钢连接件的腹板上开设有第一螺栓孔，在所述外伸牛腿的竖板上开设有第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔之间还通过螺栓连接有固定板。
更进一步地，所述型钢连接件的上下翼缘板分别与所述外伸牛腿的上下横板焊接固定。
更进一步地，在所述腹板远离竖板的一侧设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板之间预留有空隙。
更进一步地，在所述节点混凝土层中还埋设有用于包裹型钢连接件和外伸牛腿的钢筋网片。
更进一步地，所述节点混凝土层由微膨胀细石混凝土浇筑而成。
本发明还公开了一种预制混凝土梁的制备方法，其关键在于包括以下步骤：
S1：预先绑扎制作好混凝土梁的钢筋骨架，在钢筋骨架的一端设置上述梁柱混合框架节点中所采用的型钢连接件，并将钢筋骨架的上部纵筋与下部纵筋分别与型钢连接件的上下翼缘板连接固定；
S2：按照梁的尺寸大小组装梁模板，将带有型钢连接件的钢筋骨架放置到梁模板中，固定好端部的连接件，确定好型钢连接件的连接段和预埋段，并按照连接段和预埋段的分界位置设置端模板；
S3：浇筑梁体混凝土，使型钢连接件的预埋段嵌入梁体内部，型钢连接件的连接段伸出梁体端部；
S4：待梁体混凝土强度达到要求后，拆除模板，移动成型后的预制混凝土梁。
更进一步地，所述腹板的一侧还设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板之间预留有空隙，在所述锚板上还设置有多个锚栓；在步骤S3中，所述预埋段嵌入梁体的深度与所述锚板的长度相适应。
更进一步地，步骤S2之前还包括将封闭的方环状箍筋从型钢连接件端部套入到钢筋骨架上的步骤，所述方环状箍筋沿钢筋骨架的长度方向等间距设置，且相邻所述箍筋间的间距小于100mm。
基于上述梁柱混合框架节点的结构，本发明还公开了一种施工方法，其关键在于包括以下步骤：
S11：将混凝土梁吊装至混凝土柱的安装位置；
S12：先通过固定板将型钢连接件的腹板与外伸牛腿的竖板连接固定，再将型钢连接件的上下翼缘板分别与外伸牛腿的上下横板对准焊接；
S13：将钢筋网片包裹在型钢连接件的连接段和外伸牛腿的外围；
S14：在混凝土梁与混凝土柱之间安装节点模具；
S15：从节点模具的上方开口浇筑微膨胀细石混凝土形成节点混凝土层，使节点混凝土层填埋型钢连接件的连接段和外伸牛腿，并与混凝土梁的上表面齐平；
S16：待节点混凝土强度达到设计要求后拆除节点模具。
更进一步地，所述节点模具包括底模板以及设置在所述底模板左右两侧的侧模板，在所述底模板的左右两侧开设有多个沿其长度方向分布的通孔，所述侧模板的底部开设有与对侧通孔一一对应的长圆形孔，在所述侧模板前侧开设有与钢管混凝土柱的外伸隔板配合的键槽，所述侧模板的后侧还设置有多个沿其高度方向分布的锚孔；在步骤S14中，安装节点模具的具体步骤为：
S141：通过键槽将侧模板临时固定于钢管混凝土柱的外伸隔板上，并调整侧模板平直紧贴于混凝土梁的侧表面；
S142：将自攻螺钉通过锚孔打入梁体中，再次调整侧模板的平直度后，使用磁吸固定装置将侧模板最终固定；
S143：将底模板沿着混凝土梁的底面平直推入梁柱混合框架节点，并使其端部与混凝土柱的侧表面顶紧；
S144：将螺栓依次穿过侧模板底部的长圆形孔和底模板侧边的通孔，并拧紧螺栓完成节点模具的安装。
与现有技术相比，本发明的显著效果为：
(1)混凝土梁通过在端部嵌设型钢连接件，可采用与钢结构体系相同的连接方式和施工方法，连接可靠，方便快捷，有利于装配式混合结构体系的推广应用；
(2)型钢连接件的锚板与翼缘板相互脱开，纵筋直接与翼缘板搭接焊接，使梁端刚度均匀过渡，不至于因为刚度突变而导致型钢连接件先于构件发生崩落破坏；
(3)节点混凝土内设置钢筋网片，对浇筑的混凝土产生有效约束，防止混凝土剥落；同时在钢筋网片和节点混凝土的共同约束下，型钢连接件的腹板得到有效支撑，避免其过早屈曲，从而提高节点延性和抗震性能；
(4)钢管混凝土柱与预制混凝土柱之间包覆微膨胀混凝土，防火性能提高，连接区段内的型钢不再需要增加防火涂料或者防火包覆，从而降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例一中预制混凝土梁柱混合框架节点的半剖图；
图2是实施例一中预制混凝土梁柱混合框架节点的内部结构示意图
图3是实施例一中混凝土柱的立体图；
图4是实施例一中混凝土梁的半剖图；
图5是实施例一中型钢连接件的立体图；
图6是实施例一中节点模具的安装状态示意图；
图7是实施例一中节点模具的爆炸图；
图中标号：1-型钢连接件、2-翼缘板、3-腹板、4-第一螺栓孔、5-锚板、6-空隙、7-锚栓、8-预制混凝土梁、9-钢管混凝土柱、10-外伸牛腿、11-竖板、12-第二螺栓孔、13-固定板、14-节点混凝土层、15-横板、16-纵筋、17-箍筋、18-钢筋网片、19-缺口、20-槽口、22-节点模具、23-底模板、24-侧模板、25-通孔、26-长圆形孔、27-锚孔、28-键槽、29-梁体混凝土、30-磁吸固定装置、31-外伸隔板。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1至图3公开了本发明的第一种实施例：一种梁柱混合框架节点，其特征在于，包括浇筑于预制混凝土梁8与钢管混凝土柱9之间的节点混凝土层14，所述节点混凝土层14内埋设有一端嵌入预制混凝土梁8端部的“工”字形型钢连接件1以及一端固定在钢管混凝土柱9外伸隔板31上的“工”字形外伸牛腿10，在所述型钢连接件1的腹板5上开设有第一螺栓孔4，在所述外伸牛腿10的竖板11上开设有第二螺栓孔12，所述第一螺栓孔4和所述第二螺栓孔12之间还通过螺栓连接有固定板13。
如图4所示，所述型钢连接件1包括上下并行设置的一对翼缘板2以及连接在所述翼缘板2之间的腹板5，所述腹板5上开设有若干个第一螺栓孔4，其远离竖板11的一侧设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板2的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板2之间预留有空隙6。在所述腹板5远离所述锚板的一侧还开设有缺口19；所述缺口19的数量为两个，且分别靠近型钢连接件1的上下翼缘板2。
请参阅图2，为了进一步保障型钢连接件1与外伸牛腿10的稳定连接，所述型钢连接件1的上下翼缘板2分别与所述外伸牛腿10的上下横板15焊接固定。优选地，为了增加梁端刚性过渡的范围，同时方便焊接横板15与翼缘板2，在竖板11上开设有与缺口19一一对应的槽口20。
从图1可以看出，为了有效实现对节点混凝土层14的约束，同时提高延展性和抗震性能，在所述节点混凝土层14还中埋设有用于包裹所述型钢连接件1和所述外伸牛腿10的钢筋网片18。
请参阅图5，本实施例还公开了一种预制混凝土梁8的制备方法，其关键在于包括以下步骤：
S1：预先绑扎制作好混凝土梁的钢筋骨架，在钢筋骨架的一端设置上述梁柱混合框架节点中所采用的型钢连接件1，并将钢筋骨架的上部纵筋16与下部纵筋16分别与型钢连接件1的上下翼缘板2连接固定；
S2：按照梁的尺寸大小组装梁模板，将带有型钢连接件1的钢筋骨架放置到梁模板中，固定好端部的连接件，确定好型钢连接件1的连接段和预埋段，并按照连接段和预埋段的分界位置设置端模板；
S3：浇筑梁体混凝土29，使型钢连接件1的预埋段嵌入梁体内部，型钢连接件1的连接段伸出梁体端部；
S4：待梁体混凝土29强度达到要求后，拆除模板，移动成型后的预制混凝土梁8。
从图4可以看出，其中：所述腹板5的一侧还设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板2的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板2之间预留有空隙6，在所述锚板上还设置有多个锚栓7；请参阅图2和图5，在步骤S3中，所述预埋段嵌入梁体的深度与所述锚板的长度相适应。
具体实施时，步骤S2之前还包括将封闭的方环状箍筋17从型钢连接件11端部套入到钢筋骨架上的步骤。所述方环状箍筋17沿钢筋骨架的长度方向等间距设置，且相邻所述箍筋17间的间距小于100mm。方环状箍筋17可采用绑扎或者焊接的形式与纵筋16或翼缘板2固定。
如图6所示，基于上述梁柱混合框架节点的结构，本发明还公开了一种施工方法，其关键在于包括以下步骤：
S11：将混凝土梁吊装至混凝土柱9的安装位置；
S12：先通过固定板13将型钢连接件1的腹板5与外伸牛腿10的竖板11连接固定，再将型钢连接件1的上下翼缘板2分别与外伸牛腿10的上下横板15对准焊接；
S13：将钢筋网片18包裹在型钢连接件1的连接段和外伸牛腿10的外围；
S14：在混凝土梁与混凝土柱9之间安装节点模具22；
S15：从节点模具22的上方开口浇筑微膨胀细石混凝土形成节点混凝土层14，使节点混凝土层14填埋型钢连接件1的连接段和外伸牛腿10，并与混凝土梁的上表面齐平；
S16：待节点混凝土强度达到设计要求后拆除节点模具22。
请参阅图7，具体地，所述节点模具22包括底模板23以及设置在所述底模板23左右两侧的侧模板24，在所述底模板23的左右两侧开设有多个沿其长度方向分布的通孔25，所述侧模板24的底部开设有与对侧通孔25一一对应的长圆形孔26，在所述侧模板24前侧开设有与钢管混凝土柱9的外伸隔板31配合的键槽28，所述侧模板24的后侧还设置有多个沿其高度方向分布的锚孔27；在步骤S14中，安装节点模具22的具体步骤为：
S141：通过键槽28将侧模板24临时固定于钢管混凝土柱9的外伸隔板31上，并调整侧模板24平直紧贴于混凝土梁的侧表面；
S142：将自攻螺钉通过锚孔27打入梁体中，再次调整侧模板24的平直度后，使用磁吸固定装置30将侧模板24最终固定；
S143：将底模板23沿着混凝土梁的底面平直推入梁柱混合框架节点，并使其端部与混凝土柱9的侧表面顶紧；
S14：将螺栓依次穿过侧模板24底部的长圆形孔26和底模板23侧边的通孔25，并拧紧螺栓完成节点模具22的安装。
综上所述，混凝土梁通过在端部嵌设型钢连接件1，可采用与钢结构体系相同的连接方式和施工方法，连接可靠，方便快捷，有利于装配式混合结构体系的推广应用；型钢连接件1的锚板与翼缘板2相互脱开，纵筋16直接与翼缘板2搭接焊接，使梁端刚度均匀过渡，不至于因为刚度突变而导致型钢连接件1先于构件发生崩落破坏；节点混凝土内设置钢筋网片18，对浇筑的混凝土产生有效约束，防止混凝土剥落；同时在钢筋网片18和节点混凝土的共同约束下，型钢连接件1的腹板5得到有效支撑，避免其过早屈曲，从而提高节点延性和抗震性能；钢管混凝土柱9与预制混凝土柱9之间包覆微膨胀混凝土，防火性能提高，连接区段内的型钢不再需要增加防火涂料或者防火包覆，从而降低成本。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：预先绑扎制作好混凝土梁的钢筋骨架，在钢筋骨架的一端设置型钢连接件，并将钢筋骨架的上部纵筋与下部纵筋分别与型钢连接件的上下翼缘板连接固定；
S2：按照梁的尺寸大小组装梁模板，将带有型钢连接件的钢筋骨架放置到梁模板中，固定好端部的连接件，确定好型钢连接件的连接段和预埋段，并按照连接段和预埋段的分界位置设置端模板；
S3：浇筑梁体混凝土，使型钢连接件的预埋段嵌入梁体内部，型钢连接件的连接段伸出梁体端部；
S4：待梁体混凝土强度达到要求后，拆除模板，移动成型后的预制混凝土梁；
S11：将混凝土梁吊装至混凝土柱的安装位置；
S12：先通过固定板将型钢连接件的腹板与一端固定在钢管混凝土柱外伸隔板上外伸牛腿的竖板连接固定，再将型钢连接件的上下翼缘板分别与外伸牛腿的上下横板对准焊接；
S13：将钢筋网片包裹在型钢连接件的连接段和外伸牛腿的外围；
S14：在混凝土梁与混凝土柱之间安装节点模具；
S15：从节点模具的上方开口浇筑微膨胀细石混凝土形成节点混凝土层，使节点混凝土层填埋型钢连接件的连接段和外伸牛腿，并与混凝土梁的上表面齐平；
S16：待节点混凝土强度达到设计要求后拆除节点模具；
其中：所述节点模具包括底模板以及设置在所述底模板左右两侧的侧模板，在所述底模板的左右两侧开设有多个沿其长度方向分布的通孔，所述侧模板的底部开设有与对侧通孔一一对应的长圆形孔，在所述侧模板前侧开设有与钢管混凝土柱的外伸隔板配合的键槽，所述侧模板的后侧还设置有多个沿其高度方向分布的锚孔；在步骤S14中，安装节点模具的具体步骤为：
S141：通过键槽将侧模板临时固定于钢管混凝土柱的外伸隔板上，并调整侧模板平直紧贴于混凝土梁的侧表面；
S142：将自攻螺钉通过锚孔打入梁体中，再次调整侧模板的平直度后，使用磁吸固定装置将侧模板最终固定；
S143：将底模板沿着混凝土梁的底面平直推入梁柱混合框架节点，并使其端部与混凝土柱的侧表面顶紧；
S144：将螺栓依次穿过侧模板底部的长圆形孔和底模板侧边的通孔，并拧紧螺栓完成节点模具的安装。
2.根据权利要求1所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,所述梁柱混合框架节点包括浇筑于预制混凝土梁与钢管混凝土柱之间的节点混凝土层，所述节点混凝土层内埋设有一端嵌入预制混凝土梁端部的“工”字形型钢连接件以及一端固定在钢管混凝土柱外伸隔板上的“工”字形外伸牛腿，在所述型钢连接件的腹板上开设有第一螺栓孔，在所述外伸牛腿的竖板上开设有第二螺栓孔，所述第一螺栓孔和所述第二螺栓孔之间还通过螺栓连接有固定板。
3.根据权利要求2所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,所述型钢连接件的上下翼缘板分别与所述外伸牛腿的上下横板焊接固定。
4.根据权利要求3所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,在所述腹板远离竖板的一侧设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板之间预留有空隙。
5.根据权利要求4所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,在所述节点混凝土层中还埋设有用于包裹型钢连接件和外伸牛腿的钢筋网片。
6.根据权利要求5所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,所述节点混凝土层由微膨胀细石混凝土浇筑而成。
7.根据权利要求2-6任一所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,所述腹板的一侧还设置有锚板，所述锚板沿所述翼缘板的长度方向延伸，且其上下板端分别与对侧的翼缘板之间预留有空隙，在所述锚板上还设置有多个锚栓；在步骤S3中，所述预埋段嵌入梁体的深度与所述锚板的长度相适应。
8.根据权利要求7所述的一种梁柱混合框架节点的施工方法，其特征在于,步骤S2之前还包括将封闭的方环状箍筋从型钢连接件端部套入到钢筋骨架上的步骤，所述方环状箍筋沿钢筋骨架的长度方向等间距设置，且相邻所述箍筋间的间距小于100mm。
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