CN116025060B - 一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架及其施工工艺，包括螺栓连接器、预应力筋、框架梁、框架柱、梁柱接缝和附加倒U型插筋；框架梁设置在框架柱的周侧，框架梁与框架柱通过螺栓连接器和预应力筋连接；框架梁与框架柱的连接处设置梁柱接缝，梁柱接缝内填充灌浆料。通过预应力筋提供恢复力，螺栓提供耗能能力，具有良好的抗震性能，可实现结构自复位、低损伤和易修复；该框架节点梁、柱构件为全预制，生产及安装施工方便快捷，现场湿作业量小，施工效率高，质量安全可靠，有利于缩短施工周期，提升工程质量。

Description

一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架及其施工工艺

技术领域

本发明属于混凝土框架技术领域，具体涉及一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架及其施工工艺。

背景技术

装配式混凝土框架结构是目前应用较多的结构体系，按梁柱节点形式可分为湿节点和干节点两类，目前工程中应用较多的为“等同现浇”的湿节点，即梁、柱构件预制，梁柱节点区后浇。此类节点主要存在以下问题：

1、预制梁、柱构件均预留外伸纵筋，生产、运输不便；

2、节点区钢筋较密，吊装时易发生碰撞，安装施工不便；

3、梁柱节点区后浇，湿作业量大，施工效率低，施工质量不易控制。

干节点则通过预应力、预埋型钢接头、螺栓等连接的一种节点形式，但采用单一连接形式的梁柱节点性能往往较差，对于抗震性能要求较高的建筑结构，此类节点的应用受到了诸多限制。因此，亟需一种抗震性能好，安装施工便捷，质量安全可靠，且适于工业化生产的新型装配式框架节点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架及其施工工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，包括螺栓连接器、预应力筋、框架梁、框架柱、梁柱接缝和附加倒U型插筋；

所述框架梁设置在框架柱的周侧，框架梁与框架柱通过螺栓连接器和预应力筋连接；

所述框架梁与框架柱的连接处设置梁柱接缝，所述梁柱接缝内填充灌浆料；

所述附加倒U型插筋下部预埋于框架梁内，上部从框架梁顶面伸出，所述附加倒U型插筋上部固定有附加构造纵筋，所述附加倒U型插筋和附加构造纵筋设置在后浇层内。

优选的，所述螺栓连接器包括：搭接钢筋、连接板、连接螺杆、配套螺母及垫片、直螺纹套筒、锚固钢筋和锚固板；

所述连接板包括一块端板和两块立板；所述端板上设有螺栓孔，端板一边向内收进，形成导流槽；所述立板相互垂直，并垂直于端板；

所述搭接钢筋一端固定连接于立板上；

所述搭接钢筋和连接板预埋于框架梁端四角，端板与梁端面齐平，连接板在梁端角部形成安装手孔；

所述锚固钢筋两端滚丝，对于中节点，锚固钢筋两端均与直螺纹套筒相连，对于边节点，锚固钢筋一端与直螺纹套筒相连，另一端安装锚固板；

所述直螺纹套筒和锚固钢筋预埋于框架柱中，与框架柱轴线垂直，直螺纹套筒与柱侧面齐平，直螺纹套筒位置与预埋于梁端的连接板端板螺栓孔位置对应；

所述连接螺杆一端与直螺纹套筒连接，另一端通过配套螺母及垫片安装于端板上。

优选的，x向直螺纹套筒位于y向直螺纹套筒外侧。

优选的，所述框架梁分为x向框架梁和y向框架梁，其中x向框架梁设有框架梁单预应力筋预留孔道，y向框架梁设有框架梁双预应力筋预留孔道；

所述框架梁单预应力筋预留孔道和框架梁双预应力筋预留孔道均采用金属波纹管成孔，孔道轴线与框架梁轴线平行；

所述框架梁单预应力筋预留孔道设置于框架梁截面中心，所述框架梁双预应力筋预留孔道对称于框架梁截面中心上下设置；

所述框架柱中设有与框架梁单预应力筋预留孔道和框架梁双预应力筋预留孔道对应的框架柱单预应力筋预留孔道和框架柱双预应力筋预留孔道；

所述框架柱单预应力筋预留孔道和框架柱双预应力筋预留孔道均采用金属波纹管成孔，两者相互正交，孔道轴线均与框架柱轴线垂直；

所述预应力筋穿于框架梁单预应力筋预留孔道和框架柱单预应力筋预留孔道、框架梁双预应力筋预留孔道和框架柱双预应力筋预留孔道。

优选的，所述梁柱接缝由梁端面、梁端键槽及柱侧面组成，梁柱接缝宽度20-30mm。

优选的，所述梁端键槽在梁宽方向通长，键槽深度30mm，兼作梁预应力筋预留孔道接头的封堵手孔。

优选的，所述框架梁单预应力筋预留孔道和框架梁双预应力筋预留孔道的金属波纹管从梁端键槽中心伸出，金属波纹管端部与梁端面齐平；

所述框架柱单预应力筋预留孔道和框架柱双预应力筋预留孔道波纹管从柱侧面伸出，端部超出柱侧面10mm。

优选的，所述框架梁中设置有梁端纵向钢筋、腰筋、箍筋、梁端箍筋、附加倒U型插筋和附加构造纵筋；

所述梁端纵向钢筋与搭接钢筋间接搭接；

所述腰筋设置于梁侧中部；

所述箍筋在搭接钢筋与梁端纵向钢筋搭接区段加密；

所述梁端箍筋设置于连接板长度范围内。

一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的施工工艺，包括如下步骤：

1)柱吊装：将框架柱吊装就位，调整垂直度，并可靠固定；

2)梁吊装：将框架梁吊装就位，调整水平方向位置、梁底标高及梁柱接缝宽度；

3)螺栓安装：将连接螺杆穿过端板螺栓孔，拧入对应的直螺纹套筒中，并安装配套螺母及垫片；

4)预应力筋穿束：将预应力筋穿入框架梁单预应力筋预留孔道和框架柱单预应力筋预留孔道、框架梁双预应力筋预留孔道和框架柱双预应力筋预留孔道；

5)预应力筋孔道封堵：将发泡剂喷头伸入梁柱接缝处预应力筋孔道接头中心位置，待发泡剂填满预应力筋孔道接头间隙，孔道封堵完成；

6)梁柱接缝封模：在框架梁梁端侧面及底面粘贴密封胶条，并采用模板封闭梁柱接缝侧面及底部，安装手孔底部和侧面一并封闭；

7)灌浆：采用水泥基补偿收缩灌浆料，采取重力灌浆方式，从梁柱接缝顶部灌浆，待灌浆料填满梁柱接缝及安装手孔，灌浆结束；

8)张拉：水泥基补偿收缩灌浆料强度满足设计要求后，张拉预应力筋；

9)后浇施工：预应力筋张拉完成后，浇筑梁面后浇层。

本发明的技术效果和优点：通过预应力筋提供恢复力，螺栓提供耗能能力，具有良好的抗震性能，可实现结构自复位、低损伤和易修复；该框架节点梁、柱构件为全预制，生产及安装施工方便快捷，现场湿作业量小，施工效率高，质量安全可靠，有利于缩短施工周期，提升工程质量。

附图说明

图1为螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的平面示意图；

图2为螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的A-A立面构造示意图；

图3、4为图2中C-C和D-D剖面构造示意图；

图5为x向的框架梁端面构造示意图；

图6为螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的B-B立面构造示意图；

图7、8为图6中E-E和F-F剖面构造示意图；

图9为y向的框架梁端面构造示意图；

图10为中节点螺栓连接器构造示意图；

图11为边节点螺栓连接器构造示意图；

图12为框架梁、框架柱安装示意图；

图13为连接螺栓、配套螺母及垫片、预应力筋安装示意图；

图14为接缝处预应力筋孔道接头封堵及梁端侧面密封胶条粘贴示意图；

图15为框架梁端底面密封胶条粘贴示意图；

图16为梁柱接缝封模示意图；

图17为灌浆、张拉及后浇完成后的节点示意图。

图中：1、螺栓连接器；11、搭接钢筋；12、连接板；121、端板；122、立板；123、安装手孔；13、连接螺杆；14、配套螺母及垫片；15、直螺纹套筒；16、锚固钢筋；17、锚固板；18、螺栓孔；19、导流槽；2、预应力筋；3、框架梁；31、框架梁单预应力筋预留孔道；32、框架梁双预应力筋预留孔道；33、梁端面；34、梁端键槽；35、梁端纵向钢筋；36、腰筋；37、箍筋；38、梁端箍筋；39、附加倒U型插筋；40、附加构造纵筋；4、框架柱；41、框架柱单预应力筋预留孔道；42、框架柱双预应力筋预留孔道；43、柱侧面；5、梁柱接缝；6、后浇层；7、预应力筋孔道接头；71、发泡剂；8、密封胶条；9、模板；10、灌浆料。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架节点，如图1所示，包括x向和y向的框架梁3、框架柱4和梁柱接缝5。

框架梁3、框架柱4、梁柱接缝5及其连接构造如图2-9所示，框架梁3与框架柱4通过螺栓连接器1和预应力筋2连接。

螺栓连接器1构造如图10、11所示，包括搭接钢筋11、连接板12、连接螺杆13、配套螺母及垫片14、直螺纹套筒15、锚固钢筋16和锚固板17。

连接板12包括1块端板121和2块立板122，端板121上设有螺栓孔18，端板一边向内收进，形成导流槽19。2块立板122相互垂直，并垂直于端板121，搭接钢筋11一端焊接于立板122上。

搭接钢筋11和连接板12预埋于框架梁3端四角，端板121与梁端面齐平，连接板12在梁端角部形成安装手孔123。

如图10、11，锚固钢筋16两端滚丝，并拧入直螺纹套筒15,对于中节点，锚固钢筋16两端均与直螺纹套筒15相连，对于边节点，锚固钢筋16一端与直螺纹套筒15相连，另一端安装锚固板17，并满足JGJ 256的性能要求。

直螺纹套筒15和锚固钢筋16预埋于框架柱4中，锚固钢筋16轴线与框架柱4轴线垂直，直螺纹套筒15与框架柱4侧面齐平，直螺纹套筒15位置与预埋于框架梁3端的连接板端板螺栓孔18位置对应。

连接螺杆13一端与直螺纹套筒连接，另一端通过配套螺母及垫片14安装于端板121上。

连接螺杆13及锚固钢筋16与直螺纹套筒15间的连接应达到JGJ 107中I级接头的性能要求。

x向框架梁3设有框架梁单预应力筋预留孔道31，y向框架梁设有框架梁双预应力筋预留孔道32。框架梁单预应力筋预留孔道31和框架梁双预应力筋预留孔道32均采用金属波纹管成孔，孔道轴线与框架梁3轴线平行。框架梁单预应力筋预留孔道31设置于框架梁截面中心，框架梁双预应力筋预留孔道32对称于框架梁3截面中心上下设置。

框架柱4中设有与框架梁单预应力筋预留孔道31和框架梁双预应力筋预留孔道32对应的框架柱单预应力筋预留孔道41和框架柱双预应力筋预留孔道42。框架柱单预应力筋预留孔道41和框架柱双预应力筋预留孔道42均采用金属波纹管成孔，两者相互正交，孔道轴线均与框架柱4轴线垂直。

预应力筋2通过框架梁单预应力筋预留孔道31、框架梁双预应力筋预留孔道32、框架柱单预应力筋预留孔道41、框架柱双预应力筋预留孔道42安装。

梁柱接缝5由梁端面33、梁端键槽34及柱侧面43组成，接缝宽度20-30mm。

梁端键槽34在梁宽方向通长，键槽深度30mm，兼作梁预应力筋预留孔道接头的封堵手孔。

框架梁单预应力筋预留孔道31和框架梁双预应力筋预留孔道32的金属波纹管从梁端键槽34中心伸出，金属波纹管端部与梁端面33齐平。

框架柱单预应力筋预留孔道41和框架柱双预应力筋预留孔道42的金属波纹管从柱侧面43伸出，端部超出柱侧面4310mm。

框架梁3中设置有梁端纵向钢筋35、腰筋36、箍筋37、梁端箍筋38、附加倒U型插筋39和附加构造纵筋40。

梁端纵向钢筋35与搭接钢筋11间接搭接，腰筋36设置于梁侧中部，箍筋37在搭接钢筋11与梁端纵向钢筋35搭接区段加密，梁端箍筋38设置于连接板12长度范围内，附加倒U型插筋39下部预埋于框架梁3内，上部从框架梁3顶面伸出，附加构造纵筋40固定于附加倒U型插筋39上部，附加倒U型插筋39上部和附加构造纵筋40位于后浇层6中，增加楼盖的整体性。

本发明还提供了一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的施工工艺，具体为：

柱吊装：如图12所示，将框架柱4吊装就位，调整垂直度，并可靠固定；

梁吊装：如图12所示，将框架梁3吊装就位，调整水平方向位置、梁底标高及梁柱接缝5宽度；

螺栓安装：如图13所示，将连接螺杆13穿过端板螺栓孔18，拧入对应的直螺纹套筒15中，并安装配套螺母及垫片14；

预应力筋穿束：如图13所示，将预应力筋2穿入框架梁单预应力筋预留孔道31和框架柱单预应力筋预留孔道41、框架梁双预应力筋预留孔道32和框架柱双预应力筋预留孔道42；

预应力筋孔道封堵：如图14所示，将发泡剂喷头伸入梁柱接缝5处预应力筋孔道接头7中心位置，待发泡剂71填满预应力筋孔道接头7间隙，孔道封堵完成；

梁柱接缝封模：如图14-16所示，在框架梁3梁端侧面及底面粘贴密封胶条8，并采用模板9封闭梁柱接缝5侧面及底部，安装手孔123底部和侧面一并封闭；

灌浆：如图17所示，采用水泥基补偿收缩灌浆料10，采取重力灌浆方式，从梁柱接缝5顶部灌浆，待水泥基补偿收缩灌浆料10填满梁柱接缝5及安装手孔123，灌浆结束；

张拉：水泥基补偿收缩灌浆料10强度满足设计要求后，张拉预应力筋2；

后浇施工：如图17所示，预应力筋张拉完成后，浇筑梁面后浇层6。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于，包括螺栓连接器（1）、预应力筋（2）、框架梁（3）、框架柱（4）、梁柱接缝（5）和附加倒U型插筋（39）；

所述框架梁（3）设置在框架柱（4）的周侧，框架梁（3）与框架柱（4）通过螺栓连接器（1）和预应力筋（2）连接；

所述框架梁（3）与框架柱（4）的连接处设置梁柱接缝（5），所述梁柱接缝（5）内填充灌浆料；

所述附加倒U型插筋（39）下部预埋于框架梁（3）内，上部从框架梁（3）顶面伸出，所述附加倒U型插筋（39）上部固定有附加构造纵筋（40），所述附加倒U型插筋（39）和附加构造纵筋（40）设置在后浇层（6）内；

所述螺栓连接器（1）包括：搭接钢筋（11）、连接板（12）、连接螺杆（13）、配套螺母及垫片（14）、直螺纹套筒（15）、锚固钢筋（16）和锚固板（17）；

所述连接板（12）包括一块端板（121）和两块立板（122）；所述端板（121）上设有螺栓孔（18），端板（121）一边向内收进，形成导流槽（19）；所述立板（122）相互垂直，并垂直于端板（121）；

所述搭接钢筋（11）一端固定连接于立板（122）上；

所述搭接钢筋（11）和连接板（12）预埋于框架梁（3）端四角，端板（121）与梁端面（33）齐平，连接板（12）在梁端角部形成安装手孔（123）；

所述锚固钢筋（16）两端滚丝，对于中节点，锚固钢筋（16）两端均与直螺纹套筒（15）相连，对于边节点，锚固钢筋（16）一端与直螺纹套筒（15）相连，另一端安装锚固板（17）；

所述直螺纹套筒（15）和锚固钢筋（16）预埋于框架柱（4）中，与框架柱（4）轴线垂直，直螺纹套筒（15）与柱侧面齐平，直螺纹套筒（15）位置与预埋于梁端的连接板（12）端板（121）螺栓孔（18）位置对应；

所述连接螺杆（13）一端与直螺纹套筒（15）连接，另一端通过配套螺母及垫片（14）安装于端板（121）上；

所述框架梁（3）分为x向框架梁和y向框架梁，其中x向框架梁设有框架梁单预应力筋预留孔道（31），y向框架梁设有框架梁双预应力筋预留孔道（32）；

所述框架梁单预应力筋预留孔道（31）和框架梁双预应力筋预留孔道（32）均采用金属波纹管成孔，孔道轴线与框架梁（3）轴线平行；

所述框架梁单预应力筋预留孔道（31）设置于框架梁（3）截面中心，所述框架梁双预应力筋预留孔道（32）对称于框架梁（3）截面中心上下设置；

所述框架柱（4）中设有与框架梁单预应力筋预留孔道（31）和框架梁双预应力筋预留孔道（32）对应的框架柱单预应力筋预留孔道（41）和框架柱双预应力筋预留孔道（42）；

所述框架柱单预应力筋预留孔道（41）和框架柱双预应力筋预留孔道（42）均采用金属波纹管成孔，两者相互正交，孔道轴线均与框架柱（4）轴线垂直；

所述预应力筋（2）穿于框架梁单预应力筋预留孔道（31）和框架柱单预应力筋预留孔道（41）、框架梁双预应力筋预留孔道（32）和框架柱双预应力筋预留孔道（42）。

2.根据权利要求1所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于：x向直螺纹套筒（15）位于y向直螺纹套筒（15）外侧。

3.根据权利要求1所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于：所述梁柱接缝（5）由梁端面（33）、梁端键槽（34）及柱侧面（43）组成，梁柱接缝（5）宽度20-30mm。

4.根据权利要求3所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于：所述梁端键槽（34）在梁宽方向通长，键槽深度30mm，兼作梁预应力筋预留孔道接头的封堵手孔。

5.根据权利要求1所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于：所述框架梁单预应力筋预留孔道（31）和框架梁双预应力筋预留孔道（32）的金属波纹管从梁端键槽（34）中心伸出，金属波纹管端部与梁端面（33）齐平；

所述框架柱单预应力筋预留孔道（41）和框架柱双预应力筋预留孔道（42）波纹管从柱侧面（43）伸出，端部超出柱侧面（43）10mm。

6.根据权利要求1所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架，其特征在于：所述框架梁（3）中设置有梁端纵向钢筋（35）、腰筋（36）、箍筋（37）、梁端箍筋（38）、附加倒U型插筋（39）和附加构造纵筋（40）；

所述梁端纵向钢筋（35）与搭接钢筋（11）间接搭接；

所述腰筋（36）设置于梁侧中部；

所述箍筋（37）在搭接钢筋（11）与梁端纵向钢筋（35）搭接区段加密；

所述梁端箍筋（38）设置于连接板（12）长度范围内。

7.根据权利要求1所述的一种螺栓预应力混合连接的装配式混凝土框架的施工工艺，其特征在于，包括如下步骤：

1）柱吊装：将框架柱（4）吊装就位，调整垂直度，并可靠固定；

2）梁吊装：将框架梁（3）吊装就位，调整水平方向位置、梁底标高及梁柱接缝宽度；

3）螺栓安装：将连接螺杆（13）穿过端板螺栓孔（18），拧入对应的直螺纹套筒（15）中，并安装配套螺母及垫片（14）；

4）预应力筋穿束：将预应力筋（2）穿入框架梁单预应力筋预留孔道（31）和框架柱单预应力筋预留孔道（41）、框架梁双预应力筋预留孔道（32）和框架柱双预应力筋预留孔道（42）；

5）预应力筋孔道封堵：将发泡剂喷头伸入梁柱接缝（5）处预应力筋孔道接头（7）中心位置，待发泡剂（71）填满预应力筋孔道接头（7）间隙，孔道封堵完成；

6）梁柱接缝封模：在框架梁（3）梁端侧面及底面粘贴密封胶条（8），并采用模板（9）封闭梁柱接缝（5）侧面及底部，安装手孔（123）底部和侧面一并封闭；

7）灌浆：采用水泥基补偿收缩灌浆料（10），采取重力灌浆方式，从梁柱接缝（5）顶部灌浆，待灌浆料（10）填满梁柱接缝（5）及安装手孔（123），灌浆结束；

8）张拉：水泥基补偿收缩灌浆料（10）强度满足设计要求后，张拉预应力筋（2）；

9）后浇施工：预应力筋（2）张拉完成后，浇筑梁面后浇层（6）。