CN114482400A - 一种与预制竖向构件相连的叠合梁 - Google Patents

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韩文龙
肖明
郁银泉
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    • E04B5/17Floor structures partly formed in situ

Abstract

本发明公开了一种与预制竖向构件相连的叠合梁,叠合梁相连的预制竖向构件为预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱,将叠合梁叠合层内的部分顶面通长受力纵筋或支座负弯矩筋布设于预制竖向构件范围外的楼板内,避免叠合梁顶面纵筋根数较多时顶面纵筋集中布置在叠合层内带来的钢筋密集问题;通过在梁端塑性铰长度范围内加密楼板支座上部钢筋或布设专门约束横筋,解决布设于叠合梁箍筋外顶面受力纵筋的约束问题。本发明在不削弱叠合梁受力性能的前提下,利用楼板作为叠合梁翼缘参与受力的原理,避免叠合梁叠合层内顶面受力纵筋两层或两层以上布置带来的施工困难问题,可有效改善叠合层及节点区钢筋密集问题,保证混凝土浇筑质量。

Description

一种与预制竖向构件相连的叠合梁
技术领域
本发明属于建筑技术领域,涉及装配式混凝土结构,特别涉及一种与预制竖向构件相连的叠合梁。
背景技术
装配式建筑作为建造方式的重大变革,具有标准化设计、工厂化生产及装配化施工等特点,对于节约资源、减少施工污染、提升劳动生产率、提高能源资源使用效率、提高组件回收利用率、减少建筑建造和使用过程碳排放量等方面具有重大意义,是降低建材消耗量和建筑施工阶段碳排放的有效技术途径,是建筑行业在“碳达峰、碳中和”目标下实现节能减排的重要技术路径。目前我国装配式建筑中,装配式混凝土结构建筑占比约为70%,是我国应用比例最高的装配式结构形式。
叠合梁是装配式混凝土剪力墙结构或装配式混凝土框架结构中重要的预制结构构件。叠合梁由钢筋混凝土预制梁和叠合层组成,预制梁在工厂预制加工,施工现场预制梁安装完成后在预制梁顶部的叠合层内穿设叠合梁顶面受力钢筋、楼板支座钢筋,浇筑叠合层混凝土后形成整体叠合梁,同时实现叠合梁与楼板的连接。在梁端支座负弯矩作用下,叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋受拉,保证叠合梁承受支座负弯矩的能力,此时叠合梁两侧一定范围内的楼板作为叠合梁翼缘同时受拉参与承担负弯矩。目前,我国叠合梁多参考现浇梁配筋构造进行配筋,现浇梁配筋构造未考虑叠合梁两侧一定范围内的楼板与现浇梁组成的T形截面进行配筋,而是仅考虑现浇梁自身矩形截面进行配筋,将叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋全部配置在叠合层箍筋范围内。叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋总面积较大、根数较多时,叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋单层布置钢筋间距过密、叠合层混凝土浇筑时无法振捣,此时往往需要将叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋两层或两层以上布置。叠合层高度往往与楼板厚度接近、多为120~150mm,两个方向叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋同时需在梁柱节点区域空间交叉,实际需在120~150mm高的叠合层内布设四层或四层以上钢筋,导致叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋拥挤且穿设施工难度大。此外,叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋双层或双层以上布置时,在梁端负弯矩作用下,相交的两个方向的叠合梁中其中一个方向的叠合梁叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋的力臂较单层布置损失较大,对该方向的叠合梁受弯承载力存在一定程度的削弱,往往需要进一步加大叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋的配筋面积以达到受弯承载力设计需要,造成用钢量增加。
发明内容
为了克服上述现有叠合梁叠合层配筋构造的缺点,本发明的目的在于提供一种与预制竖向构件相连的叠合梁,叠合梁相连的预制竖向构件为预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱,叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋总面积较大、根数较多时,将部分布设于叠合层箍筋范围内的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋,转移布设在箍筋外的楼板内,同时布设在预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱范围外,避免叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋两层或两层以上布置,实现叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋单层布置即可保证钢筋净距,保证叠合层及节点区混凝土的浇筑质量。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种与预制竖向构件相连的叠合梁,叠合梁相连的预制竖向构件为预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱,叠合梁由钢筋混凝土预制梁和叠合层组成,预制梁在工厂预制加工,施工现场预制梁安装完成后在预制梁顶部的叠合层穿设叠合梁顶面受力钢筋、楼板支座钢筋,浇筑叠合层混凝土后形成整体叠合梁,同时实现叠合梁与楼板的连接。在梁端部支座负弯矩作用下,叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋受拉,保证叠合梁承受支座负弯矩的能力,此时叠合梁两侧一定范围内的楼板作为叠合梁翼缘同时受拉参与承担负弯矩。叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋总面积较大、根数较多时,突破传统叠合梁仅考虑叠合梁自身矩形截面进行配筋设计的限制,考虑叠合梁两侧一定范围内的楼板作为叠合梁翼缘受拉承担负弯矩的受力机理,将传统叠合梁配筋中部分布设于叠合梁箍筋内的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋,转移布设在箍筋外的楼板内,同时布设在与叠合梁相连的预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱范围外,避免叠合层内叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋过于密集,保证叠合层、叠合梁与预制竖向构件连接节点区的混凝土浇筑过程中的振捣空间,改善混凝土浇筑质量、提高连接节点受力性能。
特别地,所述布设在预制竖向构件范围外的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋的面积不超过叠合梁顶面通长受力纵筋和叠合梁顶面支座负弯矩筋总面积的50%,且布设在距预制梁侧边6倍楼板厚度范围内,保证在梁端部支座负弯矩作用下,叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋均位于叠合梁翼缘受拉有效范围内。
叠合梁与预制竖向构件连接位置在地震作用下可能出现支座正弯矩作用,此时叠合梁上表面混凝土受压,为保证叠合梁端部塑性铰区的变形能力,现行设计规范要求叠合梁两端1.5~2.0倍叠合梁截面高度范围内为塑性铰区,梁端塑性铰区箍筋间距需加密以对受压区混凝土、受力纵筋形成约束,避免受压区混凝土提前压溃、纵筋受压屈曲。支座正弯矩作用下,叠合梁两侧一定范围内的楼板作为叠合梁受压翼缘参与受压,受压面积明显增加,叠合梁上表面压应变可得到明显控制,减轻受力纵筋受压对横向钢筋约束作用的需求,这对于本发明将部分叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋布设在箍筋外是有利的。尽管存在上述有利因素,本发明将梁端塑性铰区范围内的楼板支座上部钢筋在原有设计要求的基础上进行加密,或者楼板支座上部钢筋间距保持不变,在箍筋外的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋上部增设约束横筋,保证梁端塑性铰区长度范围内楼板支座上部钢筋、约束横筋的整体间距不大于叠合梁箍筋间距,保证对箍筋外叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋受压时的约束作用。
具体地,所述约束横筋为拉钩形式,布设在相邻楼板支座上部钢筋之间,与叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋绑扎固定。
所述叠合梁与预制混凝土墙相连且设计为剪力墙结构连梁时,叠合层内均为叠合梁顶面通长受力纵筋;所述叠合梁非剪力墙结构连梁时,叠合层内同时配置有叠合梁顶面通长受力纵筋和叠合梁顶面支座负弯矩筋,此时将全部叠合梁顶面通长受力纵筋布设在叠合梁箍筋内,部分叠合梁顶面支座负弯矩筋布设在叠合梁箍筋外。
根据叠合梁在结构中的位置及相连预制竖向构件的位置,叠合梁仅一侧有楼板且与预制混凝土墙相连时,形成墙梁边节点;叠合梁两侧均有楼板且与预制混凝土墙相连时,形成墙梁中间节点;叠合梁与结构中部预制混凝土柱或钢管混凝土柱相连、四根叠合梁交汇时,形成梁柱中节点;叠合梁与结构外围预制混凝土柱或钢管混凝土柱相连、三根叠合梁交汇时,形成梁柱边节点;叠合梁与结构角部预制混凝土柱或钢管混凝土柱相连、两根叠合梁交汇时,形成梁柱角节点。
其中,所述叠合梁与结构边部或角部预制混凝土柱相连时,仅一侧有叠合梁的方向,布设于预制混凝土柱范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置90°弯钩,90°弯钩沿楼板所在水平面伸入预制混凝土柱范围内锚固,使得梁柱边节点、角节点位置所有叠合梁顶面支座负弯矩筋均交汇于预制混凝土柱范围内,保证叠合梁与预制混凝土柱连接的整体性。
其中,所述叠合梁与结构边部或角部钢管混凝土柱相连时,仅一侧有叠合梁的方向,该叠合梁箍筋范围内的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置钢筋锚固板通过穿筋孔伸入钢管混凝土柱内锚固,不从钢管混凝土柱对侧伸出,伸入钢管混凝土柱内部分向下弯折约10°避开另一方向的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋;布设于钢管混凝土柱范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置90°弯钩,90°弯钩沿楼板所在水平面与另一方向的叠合梁共用穿筋孔伸入钢管混凝土柱内锚固,不在钢管混凝土柱钢管壁板上增设穿筋孔,避免增设穿筋孔对钢管混凝土柱受力性能的削弱。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
(1)本发明充分利用楼板作为叠合梁翼缘参与受拉承担梁端支座负弯矩的结构受力原理,将传统叠合梁配筋中部分布设于叠合梁箍筋内的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋,转移布设在箍筋外的楼板内,可避免在120~150mm高的叠合层布设四层或四层以上钢筋,叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋现场施工穿设更为容易,大大减少施工难度和人工用量,降低人工成本。
(2)本发明可有效避免叠合梁内钢筋过于密集,保证叠合层、叠合梁与预制竖向构件连接节点区的混凝土浇筑过程中的振捣空间,改善混凝土浇筑质量,进而保证连接节点受力性能、结构安全。
(3)本发明可实现两个方向相交叠合梁的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋均单层布置,避免传统叠合梁钢筋多层布置带来的钢筋受力力臂损失问题,不会造成钢筋用量增加,降低钢筋材料成本。
(4)本发明虽将部分叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋布设在箍筋外的楼板内,考虑到叠合梁两侧一定范围内的楼板作为叠合梁受压翼缘参与受压作用,同时在梁端塑性铰区范围内通过楼板支座上部钢筋加密或增设约束横筋保证对箍筋外叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋受压时的约束作用,不会削弱塑性铰区的变形能力。
附图说明
图1为叠合梁在装配式混凝土剪力墙结构中的布置示意图。
图2为本发明叠合梁应用于图1中墙梁边节点位置的三维示意图。
图3为图2中A-A截面示意图。
图4为图2所示叠合梁的对比例,即现有叠合梁应用于墙梁边节点位置的三维示意图。
图5为图4中B-B截面示意图。
图6为本发明叠合梁应用于图1中墙梁中间节点位置的三维示意图。
图7为叠合梁在装配式混凝土框架结构中的布置示意图。
图8为本发明叠合梁应用于图7中梁柱中节点位置的三维示意图。
图9为图8中C-C截面示意图。
图10为图8中D-D截面示意图。
图11为图8中楼板支座上部钢筋焊接胡子筋的三位示意图。
图12为图8中楼板支座上部钢筋附加U形钢筋的三位示意图。
图13为图8所示叠合梁的对比例一,即现有叠合梁应用于梁柱中节点位置的三维示意图,其中一个方向的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋在节点区弯折避让另一方向的叠合梁钢筋。
图14为图13中两个方向叠合梁的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋相交布设示意图。
图15为图8所示叠合梁的对比例二,即现有叠合梁应用于梁柱中节点位置的三维示意图,其中两个方向叠合梁的叠合梁顶面通长受力纵筋、叠合梁顶面支座负弯矩筋均为直钢筋,仅通过调整高度位置进行避让。
图16为图15中E-E截面示意图。
图17为图15中F-F截面示意图。
图18为图8所示叠合梁的改进型,其中在箍筋外的叠合梁顶面支座负弯矩筋上部增设约束横筋加强约束作用。
图19为本发明叠合梁应用于图7中梁柱边节点位置的三维示意图。
图20为图19中布设于预制混凝土柱范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置90°弯钩伸入预制混凝土柱范围内锚固的示意图。
图21为本发明叠合梁应用于图7中梁柱角节点位置的三维示意图。
图22为图21中布设于预制混凝土柱范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置90°弯钩伸入预制混凝土柱范围内锚固的示意图。
图23为本发明叠合梁应用于梁柱中节点的三维示意图,其中柱为钢管混凝土柱且上下层贯通布置。
图24为本发明叠合梁应用于梁柱边节点的三维示意图,其中柱为钢管混凝土柱且上下层贯通布置。
图25为图24中布设于钢管混凝土范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋末端设置90°弯钩伸入钢管混凝土柱范围内锚固的示意图。
图中:1-叠合梁;11-预制梁;12-叠合层;13-叠合梁顶面通长受力纵筋;14-叠合梁顶面支座负弯矩筋;15-箍筋;16-钢筋锚固板;21-预制混凝土墙;22-预制混凝土柱;23-钢管混凝土柱;24-竖孔;25-柱纵筋;26-穿筋孔;27-柱边线;3-楼板;31-楼板支座上部钢筋;32-楼板支座下部钢筋;33-约束横筋;34-胡子筋;35-U形钢筋;41-墙梁边节点;42-墙梁中间节点;43-梁柱中节点;44-梁柱边节点;45-梁柱角节点;5-梁端塑性铰区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
图1所示为叠合梁在装配式混凝土剪力墙结构中的布置示意图。图2~图3提供了本发明的优选实施例一,用于图1中叠合梁1与结构外围预制混凝土墙21相连的墙梁边节点41,叠合梁1仅一侧有楼板3。叠合梁1由钢筋混凝土预制梁11和叠合层12组成,预制梁11与预制混凝土墙21在工厂预制加工为一体,或者分别预制加工。施工现场预制梁11、预制混凝土墙21安装完成后,在预制梁11顶部的叠合层12内穿设叠合梁顶面通长受力纵筋13,布设楼板支座上部钢筋31、楼板支座下部钢筋32,浇筑叠合层12内混凝土后形成整体叠合梁1,同时实现叠合梁1与楼板3的连接。
优选实施例一中叠合梁1设计为剪力墙结构连梁,叠合层12内均为叠合梁顶面通长受力纵筋13,叠合梁顶面通长受力纵筋13沿叠合层12通长布置。在叠合梁1梁端部支座负弯矩作用下,所述叠合梁顶面通长受力纵筋13受拉承担支座负弯矩,当梁端部支座负弯矩较大时,叠合梁顶面通长受力纵筋13总面积往往较大、根数较多。叠合层12高度多为120~150mm、截面宽度多为200mm,若将全部叠合梁顶面通长受力纵筋13布设在叠合层12的箍筋15内,将导致叠合层12内钢筋密集,叠合梁顶面通长受力纵筋13将遮挡预制混凝土墙21的竖孔24,影响竖孔24内的后浇混凝土浇筑。如图2、图3所示,考虑到在梁端部支座负弯矩作用下,叠合梁1附近一定范围内的楼板3可作为叠合梁1的翼缘同时受拉承担支座负弯矩,利用这一受力原理,优选实施例一将部分叠合梁顶面通长受力纵筋13布设在箍筋15外的楼板3内,避免叠合层12内叠合梁顶面通长受力纵筋13过于密集,保证叠合层12、竖孔24内后浇混凝土浇筑过程中的振捣空间,改善混凝土浇筑质量。
具体地,所述布设在箍筋15外的叠合梁顶面通长受力纵筋13面积不超过所有叠合梁顶面通长受力纵筋13总面积的50%,且布设在距预制梁11侧边6倍的楼板3厚度范围内。
特别地,叠合梁1与预制混凝土墙21连接位置在地震作用下可能出现支座正弯矩作用,此时叠合层12上表面混凝土、叠合梁顶面通长受力纵筋13受压,为保证叠合梁端部1塑性铰区的变形能力,现行设计规范要求叠合梁1两端1.5~2.0倍的叠合梁1截面高度范围内为梁端塑性铰区5。优选实施例一梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31在原有设计要求的基础上进行加密,保证梁端塑性铰区5范围内楼板支座上部钢筋31的间距不大于叠合梁1箍筋15的间距,保证对箍筋15外叠合梁顶面通长受力纵筋13受压时的约束作用。
图4~图5为现有叠合梁应用于墙梁边节点41位置的构造,即本发明的对比例一,将本发明优选实施例一与对比例一进行了对比,见表1。
表1
Figure BDA0003461019720000071
图6提供了本发明的优选实施例二,用于图1中叠合梁1与结构中间预制混凝土墙21相连的墙梁中间节点42,叠合梁1两侧均有楼板3。所述叠合梁1设计为框架梁或楼面梁,墙梁中间节点42叠合层12内同时配置叠合梁顶面通长受力纵筋13和叠合梁顶面支座负弯矩筋14,其中叠合梁顶面通长受力纵筋13沿叠合层12通长布置,叠合梁顶面支座负弯矩筋14按现行设计规范仅在预制混凝土墙21附近一定范围内设置。考虑到在梁端部支座负弯矩作用下,叠合梁1两侧一定范围内的楼板3可作为叠合梁1的翼缘同时受拉承担支座负弯矩,优选实施例二将部分所述叠合梁顶面支座负弯矩筋14布设在箍筋15外的楼板3内,减轻叠合层12内的钢筋拥挤程度,保证叠合层12、竖孔24内后浇混凝土浇筑过程中的振捣空间;所述叠合梁顶面通长受力纵筋13均布设在箍筋15内,保证叠合梁1在受剪工作时形成可靠的桁架工作机制。
特别地,两侧楼板3的楼板支座上部钢筋31沿叠合梁1贯通布置,梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31在原有设计要求的基础上进行加密,保证梁端塑性铰区5长度范围内楼板支座上部钢筋31的间距不大于叠合梁1箍筋15的间距,保证对箍筋15外叠合梁顶面支座负弯矩筋14受压时的约束作用。
图7所示为叠合梁在装配式混凝土框架结构中的布置示意图。图8~图10提供了本发明的优选实施例三,用于图7中叠合梁1与结构中部预制混凝土柱22相连的梁柱中节点43,四根叠合梁1沿两个方向交汇布置,所有叠合梁1两侧均有楼板3。预制梁1、预制混凝土柱22在工厂分别预制加工,施工现场按图7所示位置吊装就位。如图8所示,两个方向的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14在预制混凝土柱22范围内相交贯穿梁柱中节点43区域,叠合层12高度多为120~150mm,为避免在120~150mm高度范围内布设多层叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14,将两个方向的部分叠合梁顶面支座负弯矩筋14布设在箍筋15外的楼板3内,减轻叠合层12及两个方向叠合梁1交汇区域的钢筋拥挤程度,满足后浇混凝土的振捣施工空间需要,改善后浇混凝土浇筑质量。
特别地,所述箍筋15外的叠合梁顶面支座负弯矩筋14均需布设在柱边线27对应区域外的楼板内,最外侧叠合梁顶面支座负弯矩筋14距叠合梁1侧边的距离a不应大于6倍楼板3的厚度b;所述箍筋15外的叠合梁顶面支座负弯矩筋14的面积不超过叠合梁顶面通长受力纵筋13和叠合梁顶面支座负弯矩筋14总面积的50%。
具体地,将两个方向叠合梁1的梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31在原有设计要求的基础上进行加密,保证梁端塑性铰区5长度范围内楼板支座上部钢筋31的间距不大于叠合梁1箍筋15的间距,保证对箍筋15外叠合梁顶面支座负弯矩筋14受压时的约束作用。
进一步地,如图11或图12所示,在所述梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31正交方向焊接胡子筋34或绑扎U形钢筋35,增加楼板支座上部钢筋31与楼板3混凝土的拉结作用,避免在楼板3上部保护层受压剥落后楼板支座上部钢筋31对箍筋15外叠合梁顶面支座负弯矩筋14的约束作用减弱。
图13~图14为现有叠合梁应用于梁柱中节点43位置的构造,其中一个方向的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14在预制混凝土柱22范围内向下弯折四次避让另一方向的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14,即本发明的对比例二。图15~图17为现有叠合梁应用于梁柱中节点43位置的构造,其中两个方向叠合梁1的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14均为直钢筋,仅通过调整钢筋在叠合层12内的高度位置实现钢筋避让,即本发明的对比例三。将本发明优选实施例三与对比例二、对比例三进行了对比,见表2。
表2
Figure BDA0003461019720000091
图18所示为图8所示优选实施例三的改进型,具体改进在于梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31不加密,在箍筋15外的叠合梁顶面支座负弯矩筋14上部增设约束横筋33,约束横筋33为拉钩形式,布设在相邻楼板支座上部钢筋31之间,与叠合梁顶面支座负弯矩筋14绑扎固定。增设约束横筋33后,梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31、约束横筋33的整体间距不低于箍筋15间距。
相较优选实施例三,图18所示改进型可减少梁端塑性铰区5范围内的楼板支座上部钢筋31用量,同时约束横筋33为长度较短的拉筋,在梁端部支座负弯矩作用下,约束横筋33不会通过参与受拉工作提高叠合梁承担支座负弯矩的能力,而优选实施例三中梁端塑性铰区5范围内加密的楼板支座上部钢筋31长度较长,会通过参与受拉工作提高叠合梁承担支座负弯矩的能力,会导致叠合梁承担支座负弯矩的能力超过设计需要,削弱结构设计预设的“强柱弱梁”屈服模式,可能会导致出现“柱端出铰”这一不利的抗震破坏模式。
图19~图20提供了本发明的优选实施例四,用于图7中叠合梁1与结构外围预制混凝土柱22相连的梁柱边节点44,其中一个方向预制混凝土柱22两侧均有叠合梁1、垂直方向仅一侧有叠合梁1。在预制混凝土柱22两侧均有叠合梁1的方向上,叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14布置方式同优选实施例三。仅单侧有叠合梁1的方向上,部分叠合梁顶面支座负弯矩筋14布设在箍筋15外的楼板3内,布设于箍筋15内的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14伸入预制混凝土柱22外侧柱纵筋25的内侧后,向下90°弯折锚固;布设于箍筋15外的叠合梁顶面支座负弯矩筋14末端设置90°弯钩,90°弯钩沿楼板所在水平面通过外侧柱纵筋25之间的间隙伸入预制混凝土柱22范围内锚固,使得该方向所有叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14均交汇于预制混凝土柱22范围内,保证叠合梁1与预制混凝土柱22连接的整体性。具体地,不同的箍筋15外叠合梁顶面支座负弯矩筋14的末端90°弯钩沿长度方向错位摆放且相互错开一定角度,实现钢筋避让。
图21~图22提供了本发明的优选实施例五,用于图7中叠合梁1与结构角部预制混凝土柱22相连的梁柱角节点45,其中预制混凝土柱22两个方向均仅一侧有叠合梁1。两个方向的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14均需伸入预制混凝土柱22的外侧柱纵筋25内侧后锚固,为避免钢筋相互碰撞,两个方向箍筋15内的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14末端均设置钢筋锚固板16实现锚固;两个方向箍筋15外的叠合梁顶面支座负弯矩筋14末端设置90°弯钩,90°弯钩沿楼板所在水平面通过外侧柱纵筋25之间的间隙伸入预制混凝土柱22范围内锚固,不同的叠合梁顶面支座负弯矩筋14末端90°弯钩沿长度方向错位摆放且相互错开一定角度,实现钢筋避让。
图23提供了本发明的优选实施例六,用于叠合梁1与结构中部钢管混凝土柱23相连的梁柱中节点43,四根叠合梁1沿两个方向交汇布置,所有叠合梁1两侧均有楼板3,钢管混凝土柱23的外围钢管上下层贯通布置。将两个方向的部分叠合梁顶面支座负弯矩筋14布设在钢管混凝土柱23范围外的楼板3内,避免该部分叠合梁顶面支座负弯矩筋14直接穿过钢管混凝土柱23布置时在钢管混凝土柱23开设穿筋孔26,减少对钢管混凝土柱23的削弱,同时避免钢管混凝土柱23内钢筋过于密集,在钢管混凝土柱23内部四个角部形成无钢筋区域,作为钢管混凝土柱23内部混凝土的浇筑和振捣通道,保证混凝土浇筑质量和结构安全。
特别地,两个方向箍筋15内的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14均两根或三根组成一组,通过同一个穿筋孔26穿过钢管混凝土柱23,同组叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14间的净距控制为20~30mm,减少钢管混凝土柱23上穿筋孔26的数量和大小,避免穿筋孔26对钢管混凝土柱23受力性能的过度削弱。相邻两组叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14间的净距不小于50mm,满足叠合层12内后浇混凝土的浇筑和振捣需要。
图24~图25提供了本发明的优选实施例七,用于叠合梁1与结构外围钢管混凝柱23相连的梁柱边节点44,其中一个方向预制混凝土22两侧均有叠合梁1、垂直方向仅一侧有叠合梁1,钢管混凝土柱23的外围钢管上下层贯通布置。在钢管混凝柱23两侧均有叠合梁1的方向上,叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14布置方式同优选实施例六。仅单侧有叠合梁1的方向上,部分叠合梁顶面支座负弯矩筋14布设在钢管混凝土柱23范围外的楼板3内,叠合梁顶面支座负弯矩筋14伸至钢管混凝土柱23对侧后末端设置90°弯钩,如图25所示,90°弯钩沿楼板3所在水平面与另一方向的叠合梁1共用穿筋孔26伸入钢管混凝土柱23内锚固,不在钢管混凝土柱23的钢管壁板上增设穿筋孔26,避免增设穿筋孔26对钢管混凝土柱23受力性能的削弱。特别地,不同的叠合梁顶面支座负弯矩筋14可通过不同的穿筋孔26伸入钢管混凝土柱23内锚固,避免钢筋碰撞。
所述箍筋15内的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14两根或三根组成一组,通过同一个穿筋孔26伸入钢管混凝土柱23对侧锚固、不从钢管混凝土柱23对侧伸出,在叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14末端设置钢筋锚固板16增强锚固性能。特别地,叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14伸入钢管混凝土柱23内的部分向下弯折约10°避开另一方向的叠合梁顶面通长受力纵筋13、叠合梁顶面支座负弯矩筋14。
叠合梁是装配式混凝结构中重要的预制结构构件,现有叠合梁与预制竖向构件连接位置往往存在叠合梁顶面受力纵筋密集、混凝土浇筑时难以振捣的现象,连接质量问题频发,严重影响结构安全。本发明公开了一种与预制竖向构件相连的叠合梁,从结构受力原理出发,对叠合梁叠合层的受力纵筋布置进行创造性优化,将部分布设于叠合层箍筋范围内的叠合梁顶面通长受力纵筋或叠合梁顶面支座负弯矩筋,转移布设在箍筋外的楼板内,同时布设在预制混凝土墙、预制混凝土柱或钢管混凝土柱范围外,可避免叠合层内顶面受力纵筋两层或两层以上布置,大大减轻叠合层和节点区叠合层内顶面受力纵筋的拥挤程度,保证叠合层及节点区混凝土的浇筑质量,现场钢筋穿设更为简单高效,叠合层内顶面受力纵筋受力力臂损失小、不会造成钢筋用量增加。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化和替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种与预制竖向构件相连的叠合梁,叠合梁(1)相连的预制竖向构件为预制混凝土墙(21)、预制混凝土柱(22)或钢管混凝土柱(23),叠合梁(1)由钢筋混凝土预制梁(11)和叠合层(12)组成,预制梁(11)在工厂预制加工,在现场穿设叠合层(12)内叠合梁顶面通长受力纵筋(13)及叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)后,浇筑叠合层(12)后浇混凝土即形成整体叠合梁(1),其特征在于,将部分布设于叠合梁(1)箍筋(15)内的叠合梁顶面通长受力纵筋(13)或叠合梁顶面支座负弯矩筋(14),转移布设在箍筋(15)外距预制梁(11)侧边6倍的楼板(3)厚度范围的楼板(3)内,同时布设在预制混凝土墙(21)、预制混凝土柱(22)或钢管混凝土柱(23)范围外,避免叠合层(12)内叠合梁顶面通长受力纵筋(13)或叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)过于密集,保证叠合层(12)及节点区混凝土的浇筑质量。
2.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,布设在预制混凝土墙(21)、预制混凝土柱(22)或钢管混凝土柱(23)范围外的叠合梁顶面通长受力纵筋(13)或叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)的面积不超过叠合梁顶面通长受力纵筋(13)和叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)总面积的50%。
3.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,按照现行设计规范要求,叠合梁(1)两端1.5~2.0倍叠合梁(1)截面高度范围内为塑性铰区、箍筋(15)加密,其特征在于,梁端塑性铰区(5)范围内的楼板支座上部钢筋(31)在原有设计要求的基础上进行加密,加强对箍筋(15)外叠合梁顶面通长受力纵筋(13)或叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)的约束作用;在所述楼板支座上部钢筋(31)正交方向焊接胡子筋(34)或绑扎U形钢筋(35),增加楼板支座上部钢筋(31)与楼板(3)混凝土的拉结作用。
4.根据权利要求3所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,或者梁端塑性铰区(5)范围内楼板支座上部钢筋(31)间距保持不变,在箍筋(15)外的叠合梁顶面通长受力纵筋(13)或叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)上部增设约束横筋(33)加强约束作用,约束横筋(33)为拉钩形式,布设在相邻楼板支座上部钢筋(31)之间。
5.根据权利要求3或4所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,在梁端塑性铰区(5)长度范围内,楼板支座上部钢筋(31)、约束横筋(33)的间距不大于箍筋(15)间距。
6.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,所述叠合梁(1)的叠合层(12)内同时配置有叠合梁顶面通长受力纵筋(13)和叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)时,全部叠合梁顶面通长受力纵筋(13)布设在叠合梁(1)箍筋(15)内,部分叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)布设在叠合梁(1)箍筋(15)外。
7.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,所述叠合梁(1)与结构边部或角部预制混凝土柱(22)相连时,仅一侧有叠合梁(1)的方向,布设于预制混凝土柱(22)范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)末端设置90°弯钩伸入预制混凝土柱(22)范围内锚固,保证叠合梁(1)与预制混凝土柱(22)连接的整体性。
8.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,所述叠合梁(1)与钢管混凝土柱(23)相连时,其特征在于,箍筋(15)内的叠合梁顶面通长受力纵筋(13)、叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)均两根或三根组成一组,通过同一个穿筋孔(26)伸入钢管混凝土柱(23),同组叠合梁顶面通长受力纵筋(13)、叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)间的净距控制为20~30mm,减少钢管混凝土柱(23)上穿筋孔(26)的数量和大小;相邻两组叠合梁顶面通长受力纵筋(13)、叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)间的净距不小于50mm。
9.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,所述叠合梁(1)与结构边部或角部钢管混凝土柱(23)相连时,仅一侧有叠合梁(1)的方向,叠合梁(1)箍筋(15)范围内的叠合梁顶面通长受力纵筋(13)、叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)末端设置钢筋锚固板(16)通过穿筋孔(26)伸入钢管混凝土柱(23)内锚固,不从钢管混凝土柱(23)对侧伸出。
10.根据权利要求1所述与预制竖向构件相连的叠合梁,其特征在于,所述叠合梁(1)与结构边部或角部钢管混凝土柱(23)相连时,布设于钢管混凝土柱(23)范围外的叠合梁顶面支座负弯矩筋(14)末端设置90°弯钩,通过与另一方向的叠合梁(1)共用穿筋孔(26)伸入钢管混凝土柱(23)内锚固,不在钢管混凝土柱(23)钢管壁板上增设穿筋孔(26),避免增设穿筋孔(26)对钢管混凝土柱(23)受力性能的削弱。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115419176A (zh) * 2022-09-20 2022-12-02 中铁成都规划设计院有限责任公司 一种装配式梁板节点

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