CN113684926B

CN113684926B - 一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺

Info

Publication number: CN113684926B
Application number: CN202111047852.2A
Authority: CN
Inventors: 沈华
Original assignee: Nantong Vocational College
Current assignee: Nantong Vocational College
Priority date: 2021-09-08
Filing date: 2021-09-08
Publication date: 2022-07-12
Anticipated expiration: 2041-09-08
Also published as: WO2023036211A1; ZA202300153B; CN113684926A

Abstract

本发明提供一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，包括工厂制造和现场安装两个步骤，其中，工厂制造时分别单独制造型钢牛腿组件、预制主梁和预制次梁，现场安装包括如下步骤：（2‑1）验收合格的型钢牛腿组件、预制主梁和预制次梁运输至施工现场；（2‑2）采用双头螺栓连接副将型钢牛腿固定于预制主梁的侧方，并检验尺寸和定位的准确；（2‑3）吊运预制次梁至预定位置，对齐上、下定位钢板和短型钢上方翼缘的次梁固定螺栓孔后，采用高强螺栓固定；（2‑4）预制主、次梁节点空隙处填充防腐材料。本发明提出了一整套新型干式全装配工业化混凝土主次梁节点的构造和施工工艺，相对于其他方案具有更好的力学性能、可靠性、经济性、灵活性和适应性。

Description

一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺

技术领域

本发明属于预制装配式混凝土结构工程领域，具体涉及一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺。

背景技术

工业化混凝土结构是一种在工厂内生产混凝土构件，经养护验收合格后，运输至施工现场进行安装，是一种新型的工业化建造方式。发展工业化混凝土结构有助于促进建筑行业节能减排、提升劳动生产率、保障工程质量、推进供给侧改革、化解过剩产能，最终达成建筑业的工业化和信息化。建筑结构节点的设计十分关键，对结构整体力学性能影响显著，尤其对工业化混凝土结构更为重要。

从节点构造方面，工业化混凝土主次梁节点主要有以下三种类型：

（1）主梁上设置后浇带，即在主梁连接处设置横向凹槽，次梁的端部搭在凹槽处，采用二次浇筑主梁凹槽混凝土实现主次梁连接。但是主梁凹槽将成为薄弱位置，可能造成主梁在运输和安装中发生开裂，甚至折断等问题。

（2）次梁上设置后浇段，即在次梁端部预留后浇区段，需将次梁出筋与主梁预留纵筋连接后，采用二次浇筑次梁端部混凝土，从而实现主次梁连接。这种方式保证了主梁的连续和完整性，但需采用钢筋连接技术，同时预留槽口和端部出筋，也给运输和安装带来困难。

（3）搁置式，即将次梁搁置在主梁侧面设置的牛腿或挑耳上，这种方法最为便捷，易实现干式全装配连接。不足之处在于，若采用明牛腿可能影响局部净高和观感，而暗牛腿采用的端部缺口次梁，可能因局部截面削弱导致梁端承载力不足。

如中国发明专利CN2017103092070公开了一种预制装配式主次梁安装结构及安装方法，其安装结构包括设于预制主梁侧部的预制牛腿，设于预制次梁端部的装配槽，所述预制牛腿包括供所述预制次梁的底部搁置的翼缘及插设于所述装配槽中的腹板。该发明涉及的装配式主次梁构造无需设置后浇段，减少了现场湿作业，且不需设置过多的连接钢筋，构造简单，传力明确，又无需现场的焊接，人工费用低，施工快捷，可明显缩短工期。该发明存在如下缺点：1、节点的实质为暗牛腿搁置式，预制主梁需预埋倒T形钢牛腿，给制造、仓储和运输带来困难。2、纯铰接连接模式有一定的抗剪承载能力，但不能提供弯矩承载能力，因此能实现简支梁模式，但不能实现连续梁力学模型，应用范围受到较大限制。

从施工方式方面，工业化混凝土结构主要分两种：一种为湿式连接，一般需现场二次浇注混凝土材料等湿作业，常见的装配整体式节点即为典型湿式连接，优点是对施工精度要求低，缺点是施工程序复杂、节点钢筋密集、安装效率较低且养护时间长；另一种为干式连接，也称为全装配节点，优点是安装效率高，但对制造和施工的精度要求高。显然，干式连接更具备建筑工业化特征，有着较好发展前景。

中国发明专利CN111997194A公开了一种装配式混凝土主次梁结构及其干式连接方法，预制混凝土主梁一侧伸出一个带有槽口的外伸梁，主梁中预留钢筋通道，外伸梁槽口下预埋由钢板和螺栓焊接而成的预埋件；预制混凝土次梁上下设有次梁梁端缺口，次梁连接端预留螺栓通道，次梁梁端预留钢筋；次梁梁端搭接在外伸梁的槽口上，预埋件螺栓穿过梁端的螺栓通道，在梁端垫上一块带有螺栓通孔的钢板，然后由螺母紧固；主梁和次梁的连接件由钢板和钢筋焊接而成，钢筋穿过主梁的钢筋通道后与梁端的预留钢筋由钢筋套筒连接。该发明的优点是连接方式采用干作业施工，节能环保，简化施工；连接可靠，整体性好，刚度显著提升；显著提升其工业化效率，并可以实现通用化、标准化。该发明存在如下缺点：1、由于侧面带槽口主梁的构件外形和截面严重不规则，导致主梁的制造、仓储和运输带来了难度；2、外伸次梁纵筋与主梁钢筋套筒连接，要求钢筋定位和套筒预留位置的精度极高，装配施工难度大；3、钢筋套筒制造工艺复杂且成本高，目前尚无有效检测手段，难于保证工程质量；4、外伸槽口宽度大于次梁宽度形成扩大头，影响主次梁连接节点的外部观感；5、缺口次梁截面有较大削弱，导致截面抗剪承载力降低，但构造中无有效加固措施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，符合建筑工业化发展趋势，创造性在搁置式主次梁节点中引入钢骨混凝土，有效解决了次梁缺口处承载力不足的难题，从而有效改善了端部缺口次梁的力学性能。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，所述干式全装配工业化混凝土主次梁节点包括预制主梁、预制次梁、型钢牛腿组件和次梁紧固组件，所述预制次梁通过型钢牛腿组件和次梁固定组件固定连接于预制主梁的侧方，所述预制主梁在连接预制次梁的位置预埋有定位钢板并预留有贯穿螺栓孔，所述预制次梁的用于与预制主梁连接的连接端上方固定连接次梁紧固组件；

所述型钢牛腿组件包括双头螺栓连接副、连接端板和短型钢，所述双头螺栓连接副的一端与连接端板固定连接，另一端与贯穿螺栓孔螺接，所述短型钢的侧方与连接端板固定连接，所述短型钢的上方翼缘上开设有次梁固定螺栓孔；

所述次梁紧固组件包括上定位钢板和高强螺栓，所述高强螺栓依次贯穿上定位钢板、预制次梁后与次梁固定螺栓孔螺接；

所述干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺包括如下步骤：

（1）工厂制造：分别单独制造型钢牛腿组件、预制主梁和预制次梁

（1-1）型钢牛腿组件

（1-1-1）按设计要求，选择型钢规格和设计长度，切割成型短型钢；

（1-1-2）按设计要求，在短型钢的上方翼缘上预留次梁固定螺栓孔；

（1-1-3）按设计要求，切割成型连接端板；

（1-1-4）在连接端板上开设对拉螺栓孔；

（1-1-5）按设计焊缝要求，将短型钢与连接端板的侧面焊接，制成型钢牛腿组件；

（1-1-6）对型钢牛腿组件的表面进行防腐蚀处理；

（1-2）预制主梁

（1-2-1）钢筋下料，弯曲成型并绑扎预制主梁钢筋笼，包括主梁上纵筋、主梁下纵筋和主梁箍筋；

（1-2-2）按设计要求，切割用于定位主梁对拉螺栓的定位钢板；

（1-2-3）按设计孔径和分布，在定位钢板上开设对拉螺栓孔；

（1-2-4）涂刷脱模剂后，两侧的定位钢板间安装螺栓孔道管，主梁中形成对拉螺栓孔道；

（1-2-5）将定位钢板分别临时固定于主梁的梁端侧模，准确控制次梁和螺栓位置；

（1-2-6）在立式主梁模板中涂刷脱模剂后，浇筑主梁混凝土；

（1-2-7）在混凝土达到一定强度，并拆模不缺棱掉角时，拆除梁侧模板；

（1-2-8）抽出螺栓孔道管，形成贯穿螺栓孔，检查验收孔径和通畅之后，采用软质材料暂时封堵；

（1-2-9）对于预制主梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（1-2-10）对预制主梁进行高温蒸压养护，混凝土达到设计强度后拆除底模板；

（1-3）预制次梁

（1-3-1）钢筋下料，弯曲成型并绑扎预制次梁钢筋笼，包括次梁上纵筋、次梁下纵筋和次梁箍筋；

（1-3-2）按设计要求尺寸切割内置型钢，并置入连接端的钢筋笼内部；

（1-3-3）按设计要求，切割用于准确定位螺栓和局部承压的上、下定位钢板；

（1-3-4）按设计孔径和分布，在上、下定位钢板开设用于固定次梁的螺栓孔；

（1-3-5）外涂脱模剂后，上、下定位钢板间安装螺栓孔道管，次梁中形成对拉螺栓孔道；

（1-3-6）下定位钢板暂时固定于预制次梁底模板的准确位置，保证螺栓孔道下端位置；

（1-3-7）将上定位钢板临时固定于梁侧模，保证螺栓孔道上端位置；

（1-3-8）在立式次梁模板中涂刷脱模剂后，浇筑次梁混凝土；

（1-3-9）在混凝土达到一定强度，并拆模不缺棱掉角时，拆除梁侧模板；

（1-3-10）抽出螺栓孔道管，检查验收孔径和通畅之后，采用软质材料暂时封堵；

（1-3-11）对于预制次梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（1-3-12）对预制次梁进行高温蒸压养护，混凝土达到设计强度后拆除底模板；

（2）现场安装

（2-1）工厂制成的型钢牛腿组件、预制主梁和预制次梁验收合格后，运输至施工现场；

（2-2）采用双头螺栓连接副将型钢牛腿固定于预制主梁的侧方，并检验尺寸和定位的准确；

（2-3）吊运预制次梁至预定位置，对齐上、下定位钢板和短型钢上方翼缘的次梁固定螺栓孔后，采用高强螺栓固定；

（2-4）预制主梁、预制次梁节点空隙处填充防腐材料。

其中，所述预制次梁的连接端设有双层缺口，外侧缺口容置连接端板和双头螺栓连接副的端帽，内侧缺口容置短型钢。

其中，所述次梁紧固组件还包括下定位钢板，所述上定位钢板和下定位钢板对应位于预制次梁的上下侧，所述高强螺栓依次贯穿上定位钢板、预制次梁和下定位钢板后与次梁固定螺栓孔螺接。

其中，所述预制次梁内预埋有次梁上纵筋、次梁箍筋和次梁下纵筋，所述预制次梁的连接端内部嵌装有内置型钢和增强纵筋。

其中，所述预制主梁内预埋有主梁上纵筋、主梁箍筋和主梁下纵筋，所述预制主梁连接预制次梁处的内部预埋有附加箍筋和吊筋。

优选的，所述内置型钢为H型钢。

优选的，所述短型钢为H型钢，所述短型钢的翼缘与腹板之间设有加劲肋。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、本发明提供的干式全装配工业化混凝土主次梁节点符合发展趋势，具有结构简洁、组件规整、受力明确、设计灵活、性能可靠以及易维护和可拆卸的特征。钢材焊接、混凝土浇筑和养护均在工厂内完成，安装现场无施工支撑，且仅需紧固螺栓，因此质量可控、施工效率高、有效缩短工期，工程造价有效降低。

2、本发明提供的干式全装配工业化混凝土主次梁节点创造性采用钢骨混凝土和型钢短牛腿对搁置式缺口次梁端部进行加强，有效改善了力学性能，可实现简支梁或连续梁计算模式，具有很强适应性，且为次梁的优化设计创造了条件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中预制主梁的结构示意图；

图3为本发明中预制次梁的结构示意图；

图4为本发明中型钢牛腿组件的结构示意图；

图5为本发明中预制次梁的内部结构图；

图6为本发明中预制主梁的内部结构图；

图7为本发明的施工工艺流程图。

附图标记说明：

1、预制主梁；2、预制次梁；3、型钢牛腿组件；4、次梁紧固组件；5、定位钢板；6、贯穿螺栓孔；7、双头螺栓连接副；8、连接端板；9、短型钢；10、次梁固定螺栓孔；11、上定位钢板；12、下定位钢板；13、内置型钢；14、增强纵筋；15、次梁上纵筋；16、次梁箍筋；17、次梁下纵筋；18、主梁上纵筋；19、主梁箍筋；20、主梁下纵筋；21、附加箍筋；22、吊筋。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1-图4所示，本发明提供一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点，包括预制主梁1、预制次梁2、型钢牛腿组件3和次梁紧固组件4，所述预制次梁2通过型钢牛腿组件3和次梁固定组件4固定连接于预制主梁1的侧方，所述预制主梁1在连接预制次梁2的位置预埋有定位钢板5并预留有贯穿螺栓孔6，优选的，所述预制主梁1的两侧均设有定位钢板5。所述预制次梁2的用于与预制主梁1连接的连接端上方固定连接次梁紧固组件4。

所述型钢牛腿组件3包括双头螺栓连接副7、连接端板8和短型钢9，所述双头螺栓连接副7的一端与连接端板8固定连接，另一端与贯穿螺栓孔6螺接，所述短型钢9的侧方与连接端板8固定连接，所述短型钢9的上方翼缘上开设有次梁固定螺栓孔10。

所述次梁紧固组件4包括上定位钢板11和高强螺栓，所述高强螺栓依次贯穿上定位钢板11、预制次梁2后与次梁固定螺栓孔10螺接。

所述预制次梁2的连接端设有双层缺口，外侧缺口容置连接端板8和双头螺栓连接副7的端帽，内侧缺口容置短型钢9。

所述次梁紧固组件4还包括下定位钢板12，所述上定位钢板11和下定位钢板12对应位于预制次梁2的上下侧，所述高强螺栓依次贯穿上定位钢板11、预制次梁2和下定位钢板12后与次梁固定螺栓孔10螺接。

如图5所示，所述预制次梁2内预埋有次梁上纵筋15、次梁箍筋16和次梁下纵筋17，所述预制次梁2的连接端内部嵌装有内置型钢13和增强纵筋14。优选的，所述内置型钢13为H型钢。图5中，a为预制次梁内部结构图，b为a图中沿线1-1的剖视图，c为a图中沿线2-2的剖视图，d为a图中沿线3-3的剖视图。

如图6所示，所述预制主梁1内预埋有主梁上纵筋18、主梁箍筋19和主梁下纵筋20，所述预制主梁1连接预制次梁2处的内部预埋有附加箍筋21和吊筋22。图6中，a为预制主梁内部结构图，b为a图中沿线4-4的剖视图，c为a图中沿线5-5的剖视图，d为a图中沿线6-6的剖视图。

本实施例中，型钢牛腿组件3和内置型钢13构成了搁置式主次梁节点的核心内容：型钢牛腿组件3构成了混凝土结构和钢结构串联式混合连接体系，内置型钢13构成了局部钢骨混凝土有效增强了局部力学性能，两者有机组合从整体上保障了主次梁节点的力学性能。双头螺栓连接副7的数量和分布、连接端板8的厚度、短型钢9的规格，以及连接端板8和短型钢9之间的焊缝均可基于次梁端部内力，按钢结构设计原理进行确定。次梁固定螺栓孔10的布置主要考虑到次梁端部弯矩的有效传递，在弯矩较大情况下可在翼缘下增设加劲肋补强。预制次梁2的缺口尺寸取决于次梁端部内力和建筑净高需求。当端部缺口次梁内力较小时，可通过调整次梁上纵筋15、纵筋14和箍筋16的配置来抵抗内力；当端部缺口次梁内力较大时，可在调整配置钢筋的基础上，内置型钢13构成钢骨混凝土来满足设计要求。内置型钢13应置于箍筋内侧，且伸入次梁中一定长度，应采取措施充分保障混凝土与钢的粘结，实现两者间共同工作。预制主梁1中定位钢板处，考虑到集中力影响按次梁内力大小配置附加箍筋21和（或）吊筋22，且应保证贯穿螺栓孔6位于附加吊筋22之上。

如图7所示，本发明还提供一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，包括如下步骤：

（1-1）型钢牛腿组件

（1-1-3）按设计要求，切割成型连接端板；

（1-1-4）在连接端板上开设对拉螺栓孔；

（1-1-6）对型钢牛腿组件的表面进行防腐蚀处理；

（1-2）预制主梁

（1-2-9）对于预制主梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（1-3）预制次梁

（1-3-11）对于预制次梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（2）现场安装

（2-4）预制主梁、预制次梁节点空隙处填充防腐材料。

本发明创新性基于钢骨混凝土原理提出了一整套新型干式全装配工业化混凝土主次梁节点的构造和施工工艺，相对于其他方案具有更好的力学性能、可靠性、经济性、灵活性和适应性。

本发明实施例所示的结构、比例、大小等，均仅以配合说明的形式加以说明，以供相关领域的人士阅读和了解，并非约束和限定本发明构造可实施的范围。任何不影响本发明所产生的功效的情况下的改进和润饰，均应包含于本发明所能涵盖的范围内。本发明中所采用的相关说明用词，亦是为了说明的简洁明了，任何无实质技术变更都应视为本发明可实施的范畴。

以上的仅是本发明的优选构造方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims

1.一种干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述干式全装配工业化混凝土主次梁节点包括预制主梁、预制次梁、型钢牛腿组件和次梁紧固组件，所述预制次梁通过型钢牛腿组件和次梁固定组件固定连接于预制主梁的侧方，所述预制主梁在连接预制次梁的位置预埋有定位钢板并预留有贯穿螺栓孔，所述预制次梁的用于与预制主梁连接的连接端上方固定连接次梁紧固组件；

（1-1）型钢牛腿组件

（1-1-3）按设计要求，切割成型连接端板；

（1-1-4）在连接端板上开设对拉螺栓孔；

（1-1-6）对型钢牛腿组件的表面进行防腐蚀处理；

（1-2）预制主梁

（1-2-9）对于预制主梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（1-3）预制次梁

（1-3-11）对于预制次梁中外露钢板进行防腐蚀处理；

（2）现场安装

（2-4）预制主梁、预制次梁节点空隙处填充防腐材料。

2.根据权利要求1所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述预制次梁的连接端设有双层缺口，外侧缺口容置连接端板和双头螺栓连接副的端帽，内侧缺口容置短型钢。

3.根据权利要求1所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述次梁紧固组件还包括下定位钢板，所述上定位钢板和下定位钢板对应位于预制次梁的上下侧，所述高强螺栓依次贯穿上定位钢板、预制次梁和下定位钢板后与次梁固定螺栓孔螺接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述预制次梁内预埋有次梁上纵筋、次梁箍筋和次梁下纵筋，所述预制次梁的连接端内部嵌装有内置型钢和增强纵筋。

5.根据权利要求1所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述预制主梁内预埋有主梁上纵筋、主梁箍筋和主梁下纵筋，所述预制主梁连接预制次梁处的内部预埋有附加箍筋和吊筋。

6.根据权利要求4所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述内置型钢为H型钢。

7.根据权利要求1所述的干式全装配工业化混凝土主次梁节点的施工工艺，其特征在于，所述短型钢为H型钢，所述短型钢的翼缘与腹板之间设有加劲肋。