CN116677138B - 一种基于预制梁板单元的叠合梁结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种基于预制梁板单元的叠合梁结构及其施工方法，主体包括预制梁板单元的肋梁和后置钢筋笼；肋梁中的箍筋为肋梁封闭箍；肋梁封闭箍上部延伸出肋梁形成连接环；后置钢筋笼竖向置入两个组合的肋梁上部；连接环和后置钢筋笼的梁面封闭箍错位重叠，之后浇筑混凝土与肋梁共同构成叠合梁结构。本发明施工方法包括如下步骤：S1,将预制梁板单元安装就位；S2,将多个后置钢筋笼按肋梁吊装就位，使得两个连接环与梁面封闭箍错位重叠并相互绑扎；S3,浇筑面层混凝土，使其没过后置钢筋笼。它在预制梁板单元肋梁肋宽较小的前提下，提出了肋梁封闭箍的形式，它能够和后置钢筋笼组合，实现了抗震性能与现场安装便捷性的统一。
Description
技术领域
本发明涉及建筑技术领域，特别是一种基于预制梁板单元的叠合梁结构及其施工方法。
背景技术
现有的装配式混凝土建筑采用叠合楼板和预制叠合梁时，施工阶段通常需下设支撑。当层高较大时，支撑体系复杂且费用高昂。
CN113123516A提出了一种梁板一体化的预制混凝土结构及施工方法，它实现预制混凝土结构现场施工的免撑免模，可以显著加快施工速度，显著降低现场施工成本。
上述公开文献以及现有技术位于肋梁内的箍筋多采用开口箍形式；所述开口箍呈U字形，端头弯折形成弯钩以提高与混凝土的连接强度；之后该开口箍与梁上部的盖帽钢筋配合，后浇筑混凝土，完成施工。
但是如果肋梁的肋宽较小，那么所述开口箍左右两侧的钢筋端部在进行弯折时，由于钢筋弯折时必须满足最小弯折半径，则两个弯折部之间无法形成开口，进而影响梁面纵向钢筋置入开口箍内。
所以目前为了保证施工的可行性，要么保证肋梁的肋宽不至于过小，要么调整开口箍对应钢筋的直径；以上作法都限制了实际的应用。如果二者都无法满足，还可以考虑在预制混凝土结构加工完成后，将U型箍外露的部分掰开；待梁面纵筋安装就位后，将U型箍外露的部分复位，工艺性差，影响工期进度。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种基于预制梁板单元的叠合梁结构及其施工方法，它在预制梁板单元肋梁肋宽较小的前提下，提出了肋梁封闭箍的形式，它能够和后置钢筋笼更好的组合，实现了抗震性能与现场安装便捷性的统一。
本发明通过如下技术方案实现：一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其主体包括预制梁板单元9的肋梁9-1以及后置钢筋笼2；
所述肋梁9-1内设有肋梁钢筋，肋梁钢筋中的箍筋为肋梁封闭箍1；
肋梁封闭箍1上部延伸出肋梁9-1作为与后置钢筋笼2连接的连接环1-1，所述连接环1-1的宽度由下至上渐小使其连接环1-1外侧形成置筋区1-2，连接环1-1的顶部钢筋弯折形成弧形段1-3；
所述后置钢筋笼2主要由若干梁面封闭箍2-2和梁面纵向钢筋2-1连接形成；
后置钢筋笼2竖向置入两个组合的肋梁9-1上部；其中，梁面纵向钢筋2-1竖向置入连接环1-1侧面的置筋区1-2；且后置钢筋笼2置入就位时，两个对应的连接环1-1和梁面封闭箍2-2错位重叠；
梁面封闭箍2-2与肋梁封闭箍1交错搭接并浇筑混凝土后与肋梁9-1共同构成叠合梁结构。
一种基于预制梁板单元的叠合梁结构的施工方法，其特征在于：它包括如下步骤：
S1,将预制梁板单元9架越在已经安装完成的预制叠合框架梁，预制梁板单元9的肋梁9-1支撑于预制叠合框架梁上；
S2,将多个后置钢筋笼2按肋梁9-1的延伸方向依序吊装，使得两个连接环1-1与后置钢筋笼2的梁面封闭箍2-2错位重叠并相互绑扎；同时保证后置钢筋笼2的梁面纵向钢筋2-1竖向放置于肋梁封闭箍1的置筋区1-2内；
S3,浇筑面层混凝土，使其没过后置钢筋笼2。
较之前技术而言，本发明的有益效果为：
1、本发明的肋梁封闭箍设计，替代了原有的开口箍的端部弯钩设计，将其应用于宽度较窄肋梁时，依然能留出容纳后置钢筋笼中梁面纵向钢筋竖向置入的置筋区；虽然梁面纵向钢筋未置于肋梁封闭箍内部，但该设计依然能确保肋梁封闭箍和后置钢筋笼连接的整体性和强度，实现了最终成型的叠合梁结构抗震性能与加工性的统一。
2、同时为提高现场施工的效率，将肋梁封闭箍与后置钢筋笼组合成叠合梁处的钢筋笼；通过优选的组合方式，可以将肋梁后浇区钢筋安装时间缩短至传统工法的1/4。
附图说明
图1为本发明预制梁板单元中连接处的结构示意图；
图2为单个预制梁板单元中肋梁区域的结构示意图；
图3为两个预制梁板单元叠合后的结构示意图；
图4为后置钢筋笼吊装至预制梁板单元的连接环处的示意图；
图5为后置钢筋笼安装就位的结构示意图；
图6为构件节点柱截面和梁截面的节点尺寸列表图；
图7为构件编号和构件详图的列表图；
图8为足尺试验加载制度试图；
图9为试件的荷载—位移滞回曲线图；
图10试件骨架曲线对比图；
图11试件累积耗能示意图。
标号说明：1肋梁封闭箍、1-1连接环、1-2置筋区、1-3弧形段、1-4肋梁纵向钢筋、1-5连接拉钩、2后置钢筋笼、2-1梁面纵向钢筋、2-2梁面封闭箍、9预制梁板单元、9-1肋梁。
具体实施方式
下面结合附图说明对本发明做详细说明：
如图1所示：一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其主体包括预制梁板单元9的肋梁9-1以及后置钢筋笼2；
所述肋梁9-1内设有肋梁钢筋，肋梁钢筋中的箍筋为肋梁封闭箍1；
肋梁封闭箍1上部延伸出肋梁9-1作为与后置钢筋笼2连接的连接环1-1，所述连接环1-1的宽度由下至上渐小使其连接环1-1外侧形成置筋区1-2，连接环1-1的顶部钢筋弯折形成弧形段1-3；
所述后置钢筋笼2主要由若干梁面封闭箍2-2和梁面纵向钢筋2-1连接形成；
后置钢筋笼2竖向置入两个组合的肋梁9-1上部；其中，梁面纵向钢筋2-1竖向置入连接环1-1侧面的置筋区1-2；且后置钢筋笼2置入就位时，两个对应的连接环1-1和梁面封闭箍2-2错位重叠；
梁面封闭箍2-2与肋梁封闭箍1交错搭接并浇筑混凝土后与肋梁9-1共同构成叠合梁结构。
这里的肋梁封闭箍1采用钢筋弯折加工形成的封闭箍1，底部通过两个弯折并重叠的弯钩实现钢筋的封闭。延伸出肋梁9-1的连接环1-1用于实现与后置钢筋笼2的连接，连接环1-1的顶部钢筋弯折形成弧形段1-3相当于传统开口箍顶部的弯折部，用于提高与后浇混凝土的连接强度。
肋梁钢筋还包括肋梁纵向钢筋1-4，肋梁纵向钢筋1-4位于肋梁封闭箍1内并与肋梁封闭箍1连接。
肋梁钢筋还包括连接拉钩1-5，连接拉钩1-5的两端弯折并连接肋梁纵向钢筋1-4。
肋梁纵向钢筋1-4以及连接拉钩1-5主要为提高了肋梁钢筋的整体性和强度。
考虑到最终呈现的效果为肋梁封闭箍1延伸出肋梁9-1的部分，即连接环1-1的宽度由下至上渐小。所以这里所述肋梁封闭箍1的轮廓整体呈现直角梯形，所述直角梯形的锐角区域延伸出肋梁9-1。
从图1中可以看出，肋梁封闭箍1的直角梯形中，其斜边是靠近预制梁板单元的平板一侧，这样当两个肋梁9-1安装就位时，两个连接环1-1所构成的双环结构，其两侧具有置筋区1-2。相应的梁面封闭箍2-2的轮廓为上底长于下底的等腰梯形，而梁面纵向钢筋2-1则分布于梁面封闭箍2-2的两侧。将梁面纵向钢筋2-1竖向置入，在梁面封闭箍2-2和肋梁封闭箍1错位重叠的同时，梁面纵向钢筋2-1也能置入置筋区1-2，保证了肋梁钢筋和后置钢筋笼2连接形成整体；也保证最终成型的叠合梁结构抗震性能高。
一种基于预制梁板单元的叠合梁结构的施工方法，它包括如下步骤：
S1,将预制梁板单元9架越在已经安装完成的预制叠合框架梁，预制梁板单元9的肋梁9-1支撑于预制叠合框架梁上；
S2,将多个后置钢筋笼2按肋梁9-1的延伸方向依序吊装，使得两个连接环1-1与后置钢筋笼2的梁面封闭箍2-2错位重叠并相互绑扎；同时保证后置钢筋笼2的梁面纵向钢筋2-1竖向放置于肋梁封闭箍1的置筋区1-2内；
S3,浇筑面层混凝土，使其没过后置钢筋笼2。
这里S1中的施工方式以及结构和CN113123516A中公开的施工方式和结构相同，故不再赘述。
S2中任意两个相邻的后置钢筋笼2通过梁面纵向钢筋2-1端部的相互焊接或搭接（绑扎）,连接形成整体。
必要时，可以在后置钢筋笼2上铺设钢筋网片，且钢筋网片与梁面封闭箍焊接。
而从成本以及试验效果考虑，肋梁封闭箍1的直角梯形中，其斜边是靠近预制梁板单元的平板一侧；同时后置钢筋笼2的梁面封闭箍2-2也呈现倒置的等腰梯形效果最好。即方便梁面纵向钢筋2-1竖向置入置筋区1-2，也能保证两个连接环1-1和梁面封闭箍2-2的三环的连接效果。相应的在肋梁9-1设有连接环1-1的区域设有倒置的等腰梯形凹槽，用于容纳梁面封闭箍2-2。当然梁面封闭箍的的轮廓也可以是矩形。
虽然本发明与传统方式相比，梁面纵向钢筋2-1位于肋梁封闭箍1的外侧而非内侧；但是根据试验数据表面，其整体性能与传统方式的性能并无差异。
为了进一步验证本发明的连接强度，以本发明图1中公开的结构与传统梁结构进行了梁柱节点足尺实验；
对现浇梁柱节点、常规叠合梁柱节点和梁板一体化梁柱节点的全尺寸试样进行循环加载试验。通过低周往复加载试验，从承载能力、变形能力、破坏模式方面对三种节点方案的抗震性能进行研究和比较。
这里限定了节点柱截面400×400，节点梁截面300×600，节点尺寸如图6所示。
三种节点方案分别是构件编号为RCJ的现浇梁、构件编号为PCJ的常规预制叠合梁以及构件编号PCDJ为本发明记载的新型装配式节点（具体见图7的表格）。
节点试件采用位移加载控制方式，以MTS作动器推出为正，拉回为负。本试验加载方式如下：首先在柱顶施加竖向轴压力，加载过程中保持轴压力不变；采用MTS作动器向节点试件梁顶施加水平往复荷载。加载制度：遵循《建筑抗震试验方法规程》JGJ101-2015，采用先荷载控制后位移控制的加载方式进行循环加载。第一阶段荷载控制，分别按0.25Pmax、0.5Pmax、0.7Pmax进行逐级加载，Pmax为梁计算承载力，直到试件屈服；在试件达到屈服强度后，采用位移控制，按1.0Δy、2.0Δy、3.0Δy进行逐级加载，Δy为试件的屈服位移（见图8）。
试验主要量测内容包含：柱顶水平荷载及位移、节点核心区纵筋及箍筋应变、节点区混凝土应变、核心区剪切变形、裂缝宽度及分布情况等。MTS加载***自动采集获取节点试件柱端水平荷载-位移滞回曲线，数据采集仪自动记录加载全过程中钢筋、混凝土的应变发展情况和关键部位测点位移。
破坏过程
节点试件都发生了核心区剪切破坏，其中节点PCDJ的破坏过程与现浇节点RCJ相似。虽然各试件构造形式有所不同，但开裂过程和核心区破坏特征基本类似，都经历了初裂、通裂、极限和破坏四个阶段，现以新型装配式混凝土节点PCDJ为例，介绍试验破坏过程：
（1）加荷初期，节点核心区纵筋及混凝土应变均呈线性变化，节点基本处于弹性工作状态。荷载作用下，首条弯曲裂缝在梁端出现，随着加载位移增大，梁端弯曲裂缝数量逐渐增多，裂缝宽度逐步增大，节点核心区出现剪切斜裂缝，宽度0.05mm。
（2）初裂后，梁端多条弯曲裂缝贯通，裂缝发育基本完成。反复荷载作用下，节点核心区逐渐形成一对贯通核心区对角线的“X”状主斜裂缝，斜裂缝最大宽度0.35mm。
（3）通裂后荷载继续增加，梁端裂缝发育基本停止，此时，节点核心区出现两条与主斜裂缝相交的斜裂缝，核心区被分成了一个菱形和若干三角形，斜裂缝发展显著，宽度急剧增加，主斜裂缝附近混凝土不断剥落。
（4）随着荷载反复作用，节点核心区混凝土大块剥落，变形急剧增大，承载力下降。加载后期，节点核心区箍筋（肋梁封闭箍1和梁面封闭箍2-2）外露，梁面纵向钢筋2-1出现了较为明显的粘结滑移，滞回曲线“捏拢”现象明显。
滞回曲线
节点试件柱顶水平荷载-位移曲线如图9所示，图中P为梁端加载荷载，Δ为柱端位移。由图9可知：
（1）加载初期各试件荷载-位移曲线均呈线弹性，残余变形小，节点核心区未见裂缝；随着加载位移增大，框架梁出现裂缝，此时荷载-位移曲线开始呈现非线性；加载位移进一步增大后，滞回曲线呈现出明显“捏缩”现象，各构件发生了核心区剪切破坏和梁面纵向钢筋2-1粘结破坏。
（2）新型装配式节点PCDJ与常规装配式节点PCJ的承载力基本相当，与现浇节点RCJ的承载力差异不大。
（3）从新型节点PCDJ的滞回曲线可以看出，位移到达40mm后，滞回环开始捏缩，加载位移到达100mm时，节点发生破坏。与常规装配式节点PCJ相比，新型节点PCDJ的延性和耗能性能相当。
骨架曲线
各节点试件的骨架曲线如图10所示。从图10中可以看出：
（1）加载初期，三个节点试件骨架曲线基本重合，表明装配式节点PCJ、PCDJ与现浇节点RCJ具有相近的初始刚度和构件特性。
（2）正向加载时，试件PCDJ的极限承载力比试件PCJ稍高；反向加载前期，两个节点试件承载力相当，加载后期（柱端水平位移到达-50mm后），试件PCDJ的承载力略高于试件PCJ。
（3）随着柱顶位移不断增大，节点PCDJ刚度逐渐减小，但是该试件具有稳定的屈服后刚度，表明该类新型装配式节点具有较好的抗震能力。
（4）试件RCJ在正反向的承载力存在一定差异，原因可能在于试件安装就位时，轴压力作用点与上柱截面中心存在一定的几何偏差。
节点耗能
图11为各节点试件的累计耗能曲线，由图11可得：
（1）加载初期，梁端混凝土开裂前，试件处于弹性工作阶段，累计耗能小；随着加载位移增大，混凝土损伤不断累积，累计耗能增加。
（2）常规装配式节点PCJ累计耗能略低于现浇节点RCJ。
（3）新型装配式节点PCDJ累计耗能高于装配式节点PCJ，与现浇节点RCJ耗能相近。
基于以上试验，通过本发明所提出的新型装配式混凝土节点进行低周往复荷载试验，研究了滞回曲线、骨架曲线、位移延性、耗能、变形能力及关键部位钢筋应变情况，试件破坏特征进行分析，得到以下结论：
(1)与常规装配式混凝土节点PCJ相比，新型装配式混凝土节点PCDJ的承载力、位移延性、耗能能力得到改善，达到了“等同现浇”的效果。
(2)新型装配式混凝土节点PCDJ的变形能力与现浇节点RCJ的变形能力基本相当。由于3个节点试件构造不同，导致各部位构件变形比例存在差异。
(3)3个节点试件都发生了核心区破坏。新型装配式节点PCDJ的破坏程度低于现浇节点RCJ和装配式节点PCJ。这主要是由于局部非贯通竖缝的存在，延缓了节点核心区破坏。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其特征在于：其主体包括预制梁板单元（9）的肋梁（9-1）以及后置钢筋笼（2）；
所述肋梁（9-1）内设有肋梁钢筋，肋梁钢筋中的箍筋为肋梁封闭箍（1）；
肋梁封闭箍（1）上部延伸出肋梁（9-1）作为与后置钢筋笼（2）连接的连接环（1-1），所述连接环（1-1）的宽度由下至上渐小使其连接环（1-1）外侧形成置筋区（1-2），连接环（1-1）的顶部钢筋弯折形成弧形段（1-3）；
所述肋梁封闭箍（1）的轮廓呈直角梯形，所述直角梯形的锐角区域延伸出肋梁（9-1）；
所述后置钢筋笼（2）主要由若干梁面封闭箍（2-2）和梁面纵向钢筋（2-1）连接形成；
后置钢筋笼（2）竖向置入两个组合的肋梁（9-1）上部；其中，梁面纵向钢筋（2-1）竖向置入连接环（1-1）侧面的置筋区（1-2）；且后置钢筋笼（2）置入就位时，两个对应的连接环（1-1）和梁面封闭箍（2-2）错位重叠；
梁面封闭箍（2-2）与肋梁封闭箍（1）交错搭接并浇筑混凝土后与肋梁（9-1）共同构成叠合梁结构。
2.根据权利要求1所述的一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其特征在于：肋梁钢筋还包括肋梁纵向钢筋（1-4），肋梁纵向钢筋（1-4）位于肋梁封闭箍（1）内并与肋梁封闭箍（1）连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其特征在于：肋梁钢筋还包括连接拉钩（1-5），连接拉钩（1-5）的两端弯折并连接肋梁纵向钢筋（1-4）。
4.根据权利要求1所述的一种基于预制梁板单元的叠合梁结构，其特征在于：所述梁面封闭箍（2-2）的轮廓为上底长于下底的等腰梯形。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH0971907A (ja) * | 1995-09-05 | 1997-03-18 | P S Co Ltd | 合成床版橋用プレキャストコンクリート桁 |
| CN113123516A (zh) * | 2021-04-10 | 2021-07-16 | 福建建工装配式建筑研究院有限公司 | 梁板一体化的预制混凝土结构及施工方法 |
| CN214195283U (zh) * | 2020-12-28 | 2021-09-14 | 中国水利水电第三工程局有限公司 | 一种房屋空心楼顶板找坡成型结构 |
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-
2023
- 2023-07-29 CN CN202310942068.0A patent/CN116677138B/zh active Active
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