CN218091616U - 一种带柔性锚具的成型钢筋笼及其组成的连接节点 - Google Patents
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Abstract
一种带柔性锚具的成型钢筋笼及其组成的连接节点，成型钢筋笼由底筋、顶筋、箍筋和腰筋焊接形成，用于现浇梁的钢筋骨架，底筋和顶筋端部与柔性锚具或普通锚具机械连接，并伸入节点区，柔性锚具与纵筋间的单头直螺纹套筒转换接头部分伸出现浇梁端部，以保证钢筋压力传递。本发明通过工厂标准化制作成型钢筋笼，免除了施工现场钢筋绑扎等作业流程，提升施工效率与施工质量，通过在成型钢筋笼纵筋上连接柔性锚具，实现了成型钢筋笼安装过程中节点区钢筋的自动避让，无需开展钢筋避让设计，降低设计难度与施工成本，并兼顾了节点的抗震性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及现浇混凝土框架结构，特别涉及一种带柔性锚具的成型钢筋笼及其组成的连接节点。
背景技术
现浇混凝土框架结构是一种典型的结构形式，具有刚度大、整体性能好等优势，在工程中得到广泛应用。现浇混凝土框架结构的施工可分为模板工程、钢筋工程与混凝土工程。目前，现浇混凝土结构的钢筋工程施工时，仍多采用土作坊式的传统模式，在施工现场搭建钢筋加工棚，依据设计要求现场进行钢筋的配套加工生产，受现场施工条件与设备限制，往往存在加工效率低、加工质量与进度难以保证、自动化程度低、加工成本高、材料浪费率高等缺点，对工程质量与施工成本均存在不利影响，不符合现代化、标准化施工的发展趋势。
采用成型钢筋笼作为梁、柱等结构构件的钢筋骨架能够有效解决上述问题，减少钢筋的现场加工量、简化施工程序、实现标准化施工。目前，成型钢筋笼多用于结构柱的钢筋骨架，当采用成型钢筋笼作为结构梁的钢筋骨架时，不可避免地会遇到节点区域钢筋锚固与钢筋碰撞问题。往复荷载作用下，现浇混凝土框架结构的梁-柱节点的梁端将承受正、负弯矩作用，为保证节点区域梁端的抗弯能力，结构梁的底筋和顶筋均应全部或部分伸入节点区域进行锚固。由于节点区域通常存在两根及以上的结构梁交汇的情况，钢筋冲突问题难以避免。对于现浇混凝土框架结构，现场绑扎钢筋时，同一方向的梁顶筋与底筋通常贯通节点区域，不同方向的梁顶筋和底筋则采用弯折或错开设计等方法处理。当采用成型钢筋笼时，无法采用主筋贯通的处理方式，若采取钢筋避让设计方法，将导致不同方向的结构梁的成型钢筋笼尺寸差距较大，不利于标准化生产、配送，设计复杂度与加工成本均有所提升。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带柔性锚具的成型钢筋笼及其组成的连接节点，成型钢筋笼由顶筋、底筋、箍筋、腰筋焊接形成，在工厂统一加工成型后运输至施工现场，整体吊装作为结构梁的钢筋骨架，省去了现场钢筋切割、绑扎、焊接等繁琐的施工步骤，提高施工效率，降低施工成本。对于节点区域的锚固，成型钢筋笼的底筋与顶筋通过单头直螺纹套筒转换接头与柔性锚具实现机械连接，或直接与锚具连接伸入节点区域，柔性锚具的主体结构由钢丝绳或预应力筋组成，具有一定柔性，可自动实现节点区域的钢筋避让，简化设计、施工流程，且柔性锚具端头处压制有一个或多个锚固套筒，可保证框架梁钢筋在节点区的锚固性能，防止锚固破坏发生。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带柔性锚具的成型钢筋笼，用于实现现浇钢筋混凝土梁的钢筋骨架安装及在节点区的锚固，成型钢筋笼包括纵筋和箍筋，所述纵筋包括外侧底筋、内侧底筋、外侧顶筋和内侧顶筋；所述外侧底筋分布于内侧底筋的两侧，外侧顶筋分布于内侧顶筋的两侧；所述纵筋中的部分或全部，伸入节点区的一端与柔性锚具机械连接。
在一个实施例中，所述成型钢筋笼用于现浇梁的钢筋骨架，所述箍筋与纵筋通过焊接可靠连接，当所述纵筋中的部分伸入节点区的一端与柔性锚具机械连接时，纵筋中的剩余部分伸入节点区的一端与传统锚具机械连接。
在一个实施例中，所述成型钢筋笼还包括腰筋，腰筋焊接于箍筋的中部，不伸入节点区。
在一个实施例中，所述柔性锚具以单根直线状预应力筋或钢丝绳作为主体结构，其一端与所述纵筋通过单头直螺纹套筒转换接头实现机械连接，另一端设置一个或多个锚固套筒，以增强预应力筋或钢丝绳在节点区的锚固性能。
在一个实施例中，所述单头直螺纹套筒转换接头一端通过直螺纹与所述纵筋可靠连接，另一端通过锚具夹片与所述预应力筋或钢丝绳连接，单头直螺纹套筒转换接头的受拉承载力大于其所连接的纵筋与预应力筋或钢丝绳的受拉承载力，当发生受拉破坏时，破坏区域为单头直螺纹套筒转换接头以外的区域，且单头直螺纹套筒转换接头的受压承载力不低于其所连接的纵筋的受压承载力。
本发明还提供了一种梁-柱连接节点，由柱以及所述的带柔性锚具的成型钢筋笼组成的现浇梁构成。
在一个实施例中，对于同一方向的两根现浇梁，其中一根现浇梁的成型钢筋笼的全部底筋与外侧顶筋通过连接传统锚具直接伸入节点区进行锚固，且外侧底筋在水平面内向外弯折5～20°，内侧顶筋通过连接柔性锚具实现节点区锚固；另一根现浇梁的成型钢筋笼的全部顶筋与外侧底筋通过连接传统锚具直接伸入节点区进行锚固，且外侧顶筋在水平面内向外弯折5～20°，内侧底筋通过连接柔性锚具实现节点区锚固。
在一个实施例中，当存在不同方向的现浇梁交汇于节点区时，对于其中一个方向的一组现浇梁一、现浇梁二的成型钢筋笼，外侧顶筋与柔性锚具连接，采用布设贯通纵筋的方式安装现浇梁一、现浇梁二的内侧顶筋，以便于另一方向的钢筋笼安装，贯通纵筋在现浇梁三、现浇梁四的成型钢筋笼安装前或安装后布设；或使现浇梁一、现浇梁二的成型钢筋笼的外侧顶筋与内侧顶筋均与柔性锚具进行连接，再安装现浇梁三、现浇梁四的成型钢筋笼。
在一个实施例中，所述单头直螺纹套筒转换接头位于现浇梁端部，为保证钢筋压力传递，使一定数量的单头直螺纹套筒转换接头部分伸出现浇梁端部、伸入节点区，单头直螺纹套筒转换接头伸入现浇梁端部的长度满足钢筋压力传递需求且不影响钢筋安装。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用成型钢筋笼作为现浇梁的钢筋骨架，省去了施工现场结构梁钢筋加工、绑扎等繁琐的加工步骤，提高了施工效率，简化现场管理，同时，采用工厂自动化设备进行成型钢筋笼的生产加工，在提高工程质量的同时，大大减少了钢筋材料的浪费，降低生产成本与综合管理费用；
(2)本发明应用于现浇混凝土梁-柱节点时，成型钢筋笼的纵筋通过连接柔性锚具自动实现钢筋避让，解决了成型钢筋笼作为现浇梁钢筋骨架时在节点区的钢筋碰撞问题，无需进行专门的钢筋避让设计，有利于降低设计复杂度，实现成型钢筋笼标准化生产；
(3)本发明的成型钢筋笼纵筋连接柔性锚具与传统锚具，在解决钢筋碰撞问题的同时保证了现浇梁纵筋在节点区域的锚固性能，使节点区受力可靠，且柔性锚具构造简单，生产成本低，在降低节点区域施工复杂度的同时较传统直接锚固的方法成本增加不多，并保证了节点区的施工质量，节约人力开支。
附图说明
图1为本发明的一种带柔性锚具的成型钢筋笼的三维示意图。
图2为图1所示柔性锚具的三维示意图。
图3为图1所示的成型钢筋笼作为钢筋骨架形成的现浇梁三维示意图。
图4为图3所示的现浇梁应用于梁-柱连接节点的三维示意图。
图5为图4所示的梁-柱连接节点的改进型的三维示意图。
图中：1-成型钢筋笼；11-外侧底筋；12-内侧底筋；13-外侧顶筋；14-内侧顶筋；15-箍筋；16-腰筋；2-柔性锚具；21-单头直螺纹套筒转换连接接头；22-锚固套筒；3-锚具；4-现浇梁一；5-现浇梁二；6-节点区；7-现浇梁三；8-现浇梁四；9-后穿贯通钢筋。
具体实施方式
下面结合附图和实例说明本发明的实施方式。
成型钢筋笼可用于实现现浇钢筋混凝土梁的钢筋骨架安装及在节点区的锚固，如前所述，由于无法采用主筋贯通方式，在钢筋避让设计时，容易出现不同方向结构梁的成型钢筋笼尺寸差距大等问题，为标准化生产、配送带来困难，最终使得施工成本提高，效率降低。
为此，本发明提供了一种带柔性锚具的成型钢筋笼，用于现浇梁的钢筋骨架，参考图1，成型钢筋笼1主要包括纵筋和箍筋15，并在一定情况下也可进一步包括腰筋16，在此之外，可不再包括其它机构。腰筋16焊接于箍筋15的中部，根据结构需求设置，但不伸入节点区6。
其中，纵筋被箍筋15包裹在内，包括外侧底筋11、内侧底筋12、外侧顶筋13和内侧顶筋14，外侧底筋11是在底部外侧的钢筋，内侧底筋12同样位于底部，分布于外侧底筋11之间，也即外侧底筋11分布于内侧底筋12的两侧。外侧顶筋13是在顶部外侧的钢筋，内侧顶筋14同样位于顶部，分布于外侧顶筋13之间，也即外侧顶筋13分布于内侧顶筋14的两侧。
上述的外侧底筋11、内侧底筋12、外侧顶筋13和内侧顶筋14以及腰筋16均通过焊接方式与箍筋15可靠连接，并可在工厂整体形成，有利于标准化加工，简化现场施工流程，提升工程质量。根据结构需求，纵筋中的部分或全部，也即外侧底筋11、内侧底筋12、外侧顶筋13、内侧顶筋14中的部分或全部，其伸入节点区6的一端与柔性锚具2机械连接，有助于实现成型钢筋笼1的纵筋节点区域的钢筋避让，提升安装效率，并有助于成型钢筋笼1的标准化设计与生产，降低生产运输成本。
示例地，当纵筋中的仅部分钢筋伸入节点区6的一端与柔性锚具2机械连接时，纵筋中的剩余部分钢筋伸入节点区6的一端可与传统锚具3机械连接。
示例地，在本发明中，传统锚具3可以是锚筋、锚板或螺栓锚头。
图2所示为图1中柔性锚具2的三维示意图，柔性锚具2以单根直线状预应力筋或钢丝绳作为主体结构，主体结构两端分别连接单头直螺纹套筒转换接头21与锚固套筒22，锚固套筒22在一端的数量可以为单个或者多个。单头直螺纹套筒转换接头21用于与成型钢筋笼1的纵筋实现机械连接，并增强预应力筋或钢丝绳在节点区6的锚固性能。示例地，单头直螺纹套筒转换接头21可以为碳素结构钢材质，锚固套筒22可以为碳素结构钢或铝合金材质。
在本发明的一个实施例中，单头直螺纹套筒转换接头21一端设置直螺纹，通过该直螺纹实现与纵筋的可靠连接，另一端则通过锚具夹片与预应力筋或钢丝绳连接。在保证柔性锚具2主体结构的预应力筋或钢丝绳受拉承载力不低于其所连接的纵筋受拉承载力的情况下，可适当减小其直接，改善锚固性能。为保证节点区6的抗弯承载力与延性，在本发明中，单头直螺纹套筒转换接头21的受拉承载力最好应该大于其所连接的纵筋与预应力筋或钢丝绳的受拉承载力，当柔性锚具2受拉破坏时，破坏区域应为单头直螺纹套筒转换接头21以外区域，且单头直螺纹套筒转换接头21的受压承载力不低于其所连接的纵筋的受压承载力。
图3所示为图1中成型钢筋笼作为钢筋骨架形成的现浇梁的三维示意图，为保证钢筋压力传递，部分或全部单头直螺纹套筒转换接头21伸入节点区6，腰筋16不伸出现浇梁。
图4所示为由图3所示的现浇梁构成的梁-柱连接节点的三维示意图，在该实施例中，节点区交汇有柱以及四根以图1所示带柔性锚具的成型钢筋笼作为钢筋骨架的现浇梁。
在图4中，示出了现浇梁一4、现浇梁二5、现浇梁三7和现浇梁四8，其中现浇梁一4、现浇梁二5为同一方向的两根现浇梁，可称为一组现浇梁。现浇梁三7和现浇梁四8为同一方向的两根现浇梁，可称为一组现浇梁。显然，这两组现浇梁的方向则不同。
本发明优选的施工实施步骤如下：
第一步：先安装现浇梁一4的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部底筋连接传统锚具3，并直接伸入节点区6进行锚固，其中外侧底筋11在水平面内向外弯折5～20°，外侧顶筋13与内侧顶筋14则通过连接柔性锚具2实现节点区锚固；
第二步：安装现浇梁二5的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的外侧底筋11连接传统锚具3，并直接伸入节点区进行锚固，内侧底筋12、外侧顶筋13与内侧顶筋14则通过连接柔性锚具2实现节点区锚固。
第三步：安装现浇梁三7的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部底筋与外侧顶筋13连接传统锚具3，并伸入节点区，其中外侧底筋11沿竖直面向上，沿水平面向外同时弯折5～15°，内侧底筋12沿竖直面向上弯折5～15°，以避让现浇梁一4、现浇梁二5的底筋，内侧顶筋14则连接柔性锚具2实现节点区锚固。
第四步：安装现浇梁四8的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部顶筋与外侧底筋11连接传统锚具3，并伸入节点区，其中外侧顶筋13沿水平面向外弯折5～15°，外侧底筋11沿竖直面向上弯折5～15°，以避让现浇梁一4、现浇梁二5的底筋，内侧底筋12则连接柔性锚具2实现节点区锚固。
图5给出了图4所示的现浇梁构成的梁-柱连接节点的改进型三维示意图，其中现浇梁一4和现浇梁二5的成型钢筋笼1不设置内侧顶筋14，本发明优选的施工实施步骤如下：
第一步：先安装现浇梁一4的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部底筋连接传统锚具3，并直接伸入节点区6进行锚固，其中外侧底筋11在水平面内向外弯折5～20°，外侧顶筋13则通过连接柔性锚具2实现节点区锚固；
第二步：安装现浇梁二5的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的外侧底筋11连接传统锚具3，并直接伸入节点区进行锚固，内侧底筋12与外侧顶筋13则通过连接柔性锚具2实现节点区锚固。
第三步：安装现浇梁三7的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部底筋与外侧顶筋13连接传统锚具3伸入节点区，其中外侧底筋11沿竖直面向上，沿水平面向外同时弯折5～15°，内侧底筋12沿竖直面向上弯折5～15°，以避让现浇梁一4、现浇梁二5的底筋，外侧顶筋13沿竖直面向下弯折5～15°，内侧顶筋14连接柔性锚具2实现节点区锚固。
第四步：安装现浇梁四8的成型钢筋笼1，该成型钢筋笼的全部顶筋与外侧底筋11连接传统锚具3伸入节点区，其中外侧顶筋13沿竖直面向下、沿水平面向外同时弯折5～15°，内侧顶筋14沿竖直面向下弯折5～15°，外侧底筋11沿竖直面向上弯折5～15°，以避让现浇梁一4、现浇梁二5的底筋，内侧底筋12连接柔性锚具2实现节点区锚固。
第五步：安装现浇梁一4与现浇梁二5的顶部贯通纵筋9，在实现节点区钢筋避让的同时，增强节点区的抗震性能，当现场施工条件允许时，也可在第二步完成时安装现浇梁一4与现浇梁二5的顶部贯通纵筋9。
在以上结构中，当成型钢筋笼1的外侧底筋11与外侧顶筋13连接传统锚具3，内侧底筋12与内侧顶筋14连接柔性锚具2时，可增大外侧底筋11与外侧顶筋13的直径、减小内侧底筋12与内侧顶筋14的直径，保证顶筋与底筋总面积不变的情况下改善梁的耗能能力。
在以上结构中，单头直螺纹套筒转换接头21位于现浇梁端部，为保证钢筋压力传递，使一定数量的单头直螺纹套筒转换接头21部分伸出现浇梁端部、伸入节点区6，单头直螺纹套筒转换接头21伸入现浇梁端部的长度满足钢筋压力的传力需求且不影响钢筋安装。
现有现浇混凝土框架结构施工时，多采用现场钢筋加工的方式，受现场施工条件与设备限制，加工效率低、加工质量难以得到保障，劳动力成本高，不符合现代化、标准化施工的发展趋势。受限于节点区的锚固与钢筋碰撞问题，能够提高施工质量与效率的成型钢筋笼目前多应用于结构柱等竖向构件中，在结构梁中应用较少。综上，本发明提出了一种带柔性锚具的成型钢筋笼，用于实现现浇钢筋混凝土梁的钢筋骨架安装及在节点区的锚固，通过工厂标准化制作成型钢筋笼，免除了施工现场钢筋加工、绑扎等作业流程，提升施工效率与施工质量，通过在成型钢筋笼纵筋上连接柔性锚具，实现了成型钢筋笼安装过程中节点区钢筋的自动避让，无需专门开展钢筋避让设计，降低设计难度，并使成型钢筋笼得以标准化加工、运输，综合降低了施工成本，并兼顾了节点的抗震性能。
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 (9)
1.一种带柔性锚具的成型钢筋笼，用于实现现浇钢筋混凝土梁的钢筋骨架安装及在节点区的锚固，其特征在于，成型钢筋笼(1)包括纵筋和箍筋(15)，所述纵筋包括外侧底筋(11)、内侧底筋(12)、外侧顶筋(13)和内侧顶筋(14)；所述外侧底筋(11)分布于内侧底筋(12)的两侧，外侧顶筋(13)分布于内侧顶筋(14)的两侧；所述纵筋中的部分或全部，伸入节点区(6)的一端与柔性锚具(2)机械连接。
2.根据权利要求1所述的带柔性锚具的成型钢筋笼，其特征在于，所述成型钢筋笼(1)用于现浇梁的钢筋骨架，所述箍筋(15)与纵筋通过焊接可靠连接，当所述纵筋中的部分伸入节点区(6)的一端与柔性锚具(2)机械连接时，纵筋中的剩余部分伸入节点区(6)的一端与传统锚具(3)机械连接。
3.根据权利要求1所述的带柔性锚具的成型钢筋笼，其特征在于，所述成型钢筋笼(1)还包括腰筋(16)，腰筋(16)焊接于箍筋(15)的中部，不伸入节点区(6)。
4.根据权利要求1所述的带柔性锚具的成型钢筋笼，其特征在于，所述柔性锚具(2)以单根直线状预应力筋或钢丝绳作为主体结构，其一端与所述纵筋通过单头直螺纹套筒转换接头(21)实现机械连接，另一端设置一个或多个锚固套筒(22)，以增强预应力筋或钢丝绳在节点区(6)的锚固性能。
5.根据权利要求4所述的带柔性锚具的成型钢筋笼，其特征在于，所述单头直螺纹套筒转换接头(21)一端通过直螺纹与所述纵筋可靠连接，另一端通过锚具夹片与所述预应力筋或钢丝绳连接，单头直螺纹套筒转换接头(21)的受拉承载力大于其所连接的纵筋与预应力筋或钢丝绳的受拉承载力，当发生受拉破坏时，破坏区域为单头直螺纹套筒转换接头(21)以外的区域，且单头直螺纹套筒转换接头(21)的受压承载力不低于其所连接的纵筋的受压承载力。
6.梁-柱连接节点，由柱以及权利要求1或2或3或4或5所述的带柔性锚具的成型钢筋笼组成的现浇梁构成。
7.根据权利要求6所述的梁-柱连接节点，其特征在于，对于同一方向的两根现浇梁，其中一根现浇梁的成型钢筋笼(1)的全部底筋与外侧顶筋(13)通过连接传统锚具(3)直接伸入节点区进行锚固，且外侧底筋(11)在水平面内向外弯折5～20°，内侧顶筋(14)通过连接柔性锚具(2)实现节点区锚固；另一根现浇梁的成型钢筋笼(1)的全部顶筋与外侧底筋(11)通过连接传统锚具(3)直接伸入节点区进行锚固，且外侧顶筋(13)在水平面内向外弯折5～20°，内侧底筋(12)通过连接柔性锚具(2)实现节点区锚固。
8.根据权利要求6所述的梁-柱连接节点，其特征在于，当存在不同方向的现浇梁交汇于节点区时，对于其中一个方向的一组现浇梁一(4)、现浇梁二(5)的成型钢筋笼(1)，外侧顶筋(13)与柔性锚具(2)连接，采用布设贯通纵筋(9)的方式安装现浇梁一(4)、现浇梁二(5)的内侧顶筋，以便于另一方向的钢筋笼安装，贯通纵筋(9)在现浇梁三(7)、现浇梁四(8)的成型钢筋笼(1)安装前或安装后布设；或使现浇梁一(4)、现浇梁二(5)的成型钢筋笼(1)的外侧顶筋(13)与内侧顶筋(14)均与柔性锚具(2)进行连接，再安装现浇梁三(7)、现浇梁四(8)的成型钢筋笼(1)。
9.根据权利要求6所述的梁-柱连接节点，其特征在于，所述柔性锚具(2)以单根直线状预应力筋或钢丝绳作为主体结构，其一端与所述纵筋通过单头直螺纹套筒转换接头(21)实现机械连接，另一端设置一个或多个锚固套筒(22)，以增强预应力筋或钢丝绳在节点区(6)的锚固性能；所述单头直螺纹套筒转换接头(21)位于现浇梁端部，为保证钢筋压力传递，使一定数量的单头直螺纹套筒转换接头(21)部分伸出现浇梁端部、伸入节点区(6)，单头直螺纹套筒转换接头(21)伸入现浇梁端部的长度满足钢筋压力传递需求且不影响钢筋安装。
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| CN115370072A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-22 | 中国建筑标准设计研究院有限公司 | 一种带柔性锚具的成型钢筋笼及其组成的连接节点 |
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