CN117587923A - 一种干连接框架节点构造及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种干连接框架节点构造及其施工方法，包括预制柱，下端预埋有灌浆套筒，上端穿出有柱纵筋；相邻两预制柱之间，一预制柱下端套设在另一预制柱的灌浆套筒内；预制柱的两侧均设置有预留钢筋孔道，预留钢筋孔道内固定连接有梁顶纵向钢筋；以及预制梁，内部整段开设有U形槽，上部留有一定厚度的叠合层；预制梁搁置在预制柱的梁托上，梁顶纵向钢筋伸入U形槽内，将U形槽、叠合层以及梁顶纵向钢筋一起现浇混凝土与预制柱形成整体。本发明通过梁底纵向钢筋不伸出梁端，与附加钢筋通过间接搭接传力来代替梁底纵向钢筋直接伸入节点核心区锚固来实现荷载传递，可以有效解决节点核心区钢筋密集、安装施工困难、节点质量不易得到保证的问题。
Description
技术领域
本发明涉及装配式框架建筑技术领域，具体涉及一种干连接框架节点构造及其施工方法。
背景技术
装配式框架结构由于空间自由度高、预制率较高等原因，是目前应用最多、研究最集中的装配式建筑之一。装配式框架结构的关键问题在于连接节点的可靠性，以往的结构震害表明结构失效往往是因为连接节点破坏而导致整体结构失效。节点的连接又可分为湿连接和干连接，由于我国装配式建筑的发展还处于起步阶段，干连接的应用较少，大部分装配式框架节点采用湿连接，其中底筋锚入式连接是我国最普遍常见的湿连接形式，梁底纵向钢筋直接伸入节点核心区位置进行锚固，但是这种连接方式会导致节点核心区钢筋密集、安装施工困难、节点质量不易得到保证。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种干连接框架节点构造及其施工方法。
具体技术方案如下：
一种干连接框架节点构造，包括：
预制柱，下端预埋有灌浆套筒，上端穿出有柱纵筋；相邻两所述预制柱之间，一所述预制柱下端套设在另一所述预制柱的灌浆套筒内；且所述预制柱的两侧均设置有预留钢筋孔道，所述预留钢筋孔道内固定连接有梁顶纵向钢筋；以及
预制梁，内部整段开设有U形槽，上部留有一定厚度的叠合层；预制梁搁置在预制柱的梁托上，所述梁顶纵向钢筋伸入U形槽内，将U形槽、叠合层以及梁顶纵向钢筋一起现浇混凝土与预制柱形成整体。
可选的，所述预制柱的两侧内部还延伸出有附加钢筋，所述附加钢筋伸入所述预制梁内，所述预制梁内设置有梁底纵向钢筋，所述梁底纵向钢筋不伸出梁端，所述梁底纵向钢筋与附加钢筋通过间接搭接传力来实现荷载传递。
可选的，所述预制柱上的预留钢筋孔道可采用金属波纹管成孔。
可选的，所述U形槽表面设置有粗糙面。
可选的，所述梁端部的箍筋设置为开口箍。
可选的，所述附加钢筋的根数不宜小于梁底纵向钢筋的根数。
可选的，所述附加钢筋穿出预制柱后于两侧预制梁的锚固长度相同。
一种干连接框架节点构造的施工方法，包括以下步骤：
S1、在工厂先制作预制柱和预制梁的模具，随后按设计要求，绑扎钢筋，定位U形槽、预留钢筋孔道及灌浆套筒的位置，制作预制柱、预制梁；
S2、施工现场定位安装下层预制柱，并采用临时支撑固定,随后定位安装预制梁，将预制梁搁置在预制柱的梁托上；预制梁、预制柱就位后，将梁顶纵向钢筋与附加钢筋通过预留的预留钢筋孔道并灌浆密实，最后绑扎梁端部的开口箍；
S3、支设模板，按照设计将U形槽、叠合层一起现浇混凝土与预制柱形成整体，达到拆模强度后可拆模；
S4、在预制柱的上方铺灌浆料，起吊上层预制柱，将下层预制柱上端的柱纵筋***到上层预制柱对应的灌浆套筒内，采用临时支撑固定上层预制柱，对灌浆套筒进行注浆作业，完成竖向构件间的连接；达到强度后可开展后续施工作业。
可选的，所述预制柱与预制梁在现场就位后，应留有一定间隙，施工时，应采取措施保证接缝密实。
可选的，当抗震等级为一级、二级或预制梁受扭时，预制梁端部的开口箍采用整体封闭箍筋替换。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)预制梁整段留有U形槽，相比于一般的预制梁，这种设计能够有效减轻结构自重，有效降低运输、吊装设备的要求和吊装过程的难度，从而降低了预制构件的运输安装成本。
(2)预制柱是将传统柱和节点以整体构件的形式在工厂中进行预制加工而成，避免了在施工现场进行节点核心区的钢筋绑扎浇筑等工序，可以有效解决节点核心区钢筋密集、安装施工困难和节点质量不易得到保证的问题。
(3)U形槽和槽两侧梁体可看作叠合剪力墙中的芯层和预制墙板，因此可将叠合剪力墙结构体系中常用的间接搭接传力机理引入装配式框架节点的设计中，即梁底纵向钢筋不伸出梁端，与附加钢筋通过间接搭接传力来代替梁底纵向钢筋直接伸入节点核心区锚固来实现荷载传递，这种设计可以有效解决节点核心区钢筋密集、安装施工困难、节点质量不易得到保证的问题。
(4)梁顶纵向钢筋的通长布置及后浇部分的整体浇筑，可充分发挥和改善框架结构的抗震性能。
(5)预制梁端部箍筋设置为开口箍能有效提高现场梁顶纵向钢筋绑扎的效率。
(6)预制柱上梁托的设置在节点拼装过程中可以起到方便搁置预制梁以省去部分临时支撑的作用，同时还提高了结构的冗余度，增加了安全性。
(7)预制构件的制作与施工工序简单易操作，连接速度快，能有效保证梁柱节点的施工质量，拥有明显的技术优势，具备模块化推广的发展潜力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的干连接框架节点构造的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的干连接框架节点构造的节点主视结构示意图；
图3是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制柱构造的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制柱构造的主视示意图；
图5是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制柱构造的左视示意图；
图6是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制梁构造的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制梁构造的主视示意图；
图8是本发明实施例提供的干连接框架节点构造中预制梁构造的左视示意图；
图9是图2中预制梁端部的剖视图。
图中：1、预制柱；10、预留钢筋孔道；101、梁托；11、灌浆套筒；12、柱纵筋；13、梁顶纵向钢筋；14、附加钢筋；2、预制梁；20、U形槽；21、叠合层；22、梁底纵向钢筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明中提供的干连接框架节点构造，参照图1-图9，包括：
预制柱1，是通过将带梁托101的柱和节点以整体构件的形式在工厂中进行预制加工而成的，避免了在施工现场进行节点核心区的钢筋绑扎浇筑等繁琐工序，从而有效解决了节点核心区钢筋密集、安装施工困难以及节点质量难以保证的问题；预制柱1下端预埋有灌浆套筒11，上端则穿出有柱纵筋12，在相邻的两预制柱1之间，一预制柱1的下端套设在另一预制柱1的灌浆套筒11内，这样就完成了竖向构件的连接。此外，预制柱1的节点区两侧均设置有预留钢筋孔道10，预留钢筋孔道10内固定连接有梁顶纵向钢筋13；以及
预制梁2，内部整段开设有U形槽20，且上部留有一定厚度的叠合层21；相比于一般的预制梁2，该结构能够有效减轻结构自重，降低运输、吊装设备的要求和吊装过程的难度，从而降低了预制构件的运输安装成本，并且叠合层21中的钢筋网能够有效提高梁的抗弯、抗剪能力，避免梁在受力过程中产生过大的弯曲或剪切变形，保证了梁的稳定性；在本实施例中，预制梁2搁置在预制柱1的梁托101上，梁顶纵向钢筋13伸入U形槽20内，将U形槽20、叠合层21以及梁顶纵向钢筋13一起现浇混凝土与预制柱1形成整体，实现了预制柱1与预制梁2的结合，不仅提高了施工效率，降低了成本，而且保证了建筑质量。
其中，参照图1-图4，预制柱1上梁托101的设置在节点拼装过程中可以起到方便搁置预制梁2的作用，在传统的建筑施工中，临时支撑是必不可少的，但这些支撑往往需要大量时间和人力来搭建，预制柱1上梁托101的设置，使得施工人员可以在短时间内完成预制梁2的搁置，从而节省了时间和精力，这不仅提高了施工效率，而且降低了成本；其次，预制柱1上梁托101提高了建筑结构的冗余度，可以使建筑物在遇到突发情况时，如地震、风灾等，具有更强的抵御能力，增强了结构的稳定性，降低了安全风险。
具体的，参照图6，U形槽20、叠合层21宜浇筑自密实混凝土，这种混凝土具有优异的流动性和抗渗性能，能够充分填充U形槽20和叠合层21的空隙，从而提高结构的密实度；然而，在实际施工过程中，如果采用普通混凝土，就需要注意控制混凝土粗骨料的最大粒径，粗骨料若过大，容易导致混凝土内部空隙增多，降低抗渗性和结构稳定性，因此，采用的混凝土粗骨料的最大粒径不宜大于20mm，同时，施工人员应严格按照混凝土浇筑的操作规程进行操作，确保混凝土能够充分填充U形槽20和叠合层21的空隙；其次，施工过程中应加强对混凝土浇筑质量的检查，还可以通过优化混凝土配合比、提高混凝土浇筑速度等手段，进一步提高浇筑质量；此外，在施工过程中，后浇部分的混凝土强度等级不应低于预制构件的混凝土强度等级，以确保结构的安全性和耐久性。
传统的设计方法中，梁底纵向钢筋22需要直接伸入节点核心区进行锚固，这种方式在实际施工过程中存在一些问题，如节点核心区钢筋密集、安装施工困难、节点质量不易得到保证等。为了有效解决该问题，在本实施例中，参照图7-图9，在预制柱1的两侧延伸出附加钢筋14，附加钢筋14伸入预制梁2内，预制梁2内设置有梁底纵向钢筋22，梁底纵向钢筋22不伸出梁端，梁底纵向钢筋22与附加钢筋14通过间接搭接传力来实现荷载传递，本发明采用将梁底纵向钢筋22不伸出梁端，而是与附加钢筋14通过间接搭接传力来代替梁底纵向钢筋22直接伸入节点核心区锚固，由于梁底纵向钢筋22不直接伸入节点核心区，而是在梁端与附加钢筋14进行间接搭接，通过间接搭接传力，荷载能够在梁底纵向钢筋22和附加钢筋14之间均匀分布，从而降低了节点核心区钢筋的密集程度，使得在承受相同荷载的情况下，可以使节点具有更好的稳定性和承载能力，提高了节点的传力性能；并且在施工过程中，只需将附加钢筋14进设置于靠近梁底纵向钢筋22的位置，使得梁底纵向钢筋22与附加钢筋14实现间接搭接，即可实现荷载传递，有助于提高施工效率，降低施工成本；此外，间接搭接传力设计能够在地震作用时，使节点具有良好的变形能力，进一步提高了结构的抗震性能。
设置的梁顶纵向钢筋13的通长布置及后浇部分的整体浇筑，可充分发挥和改善框架结构的抗震性能；首先，梁顶纵向钢筋13的通长布置有利于提高框架结构的抗震性能，还能够有效地承受和分散梁上的荷载，使梁在受力过程中更加稳定，此外，通长布置的梁顶纵向钢筋13还能提高梁的抗弯性能，使梁在遭受地震作用时，具有更好的变形能力和自我恢复能力；其次，在混凝土框架结构中，后浇部分起到了加强柱梁连接、提高柱抗弯能力、增强框架整体稳定性的作用，整体浇筑的后浇部分能够使框架结构在遭受地震时，各部分之间产生更小的相对位移，降低结构的脆性破坏可能性。同时，整体浇筑的混凝土具有良好的延性和韧性，可以吸收和消散部分地震输入能量，提高框架结构的抗震性能；综上所述，梁顶纵向钢筋13的通长布置及后浇部分的整体浇筑，对于充分发挥和改善框架结构的抗震性能具有显著效果。这种设计方法不仅提高了框架结构的稳定性、整体性和抗弯能力，还降低了地震破坏的风险。
具体的，预制柱1上的预留钢筋孔道10可采用金属波纹管成孔，金属波纹管成孔具有较高的精度，在预制柱1的生产过程中，金属波纹管可以根据设计要求精确地预留出预留钢筋孔道10，使得钢筋能够顺利穿过孔道，确保了钢筋的定位准确；其次，金属波纹管成孔方法有利于施工操作，传统的人工钻孔方式费时费力，且容易产生误差，采用金属波纹管成孔，只需将波纹管套在钢筋上，然后通过专门的设备进行扩张，即可快速、便捷地完成预留孔道的施工，大大降低了施工难度，提高了工作效率，同时，金属波纹管成孔有助于提高混凝土柱的抗渗性能，波纹管材料具有良好的密封性能，可以有效防止混凝土浆液渗入预留孔道，避免了钢筋锈蚀和混凝土开裂等问题；此外，金属波纹管成孔还有利于节约资源和减少环境污染，预制柱1生产过程中产生的废料可以通过回收再利用，降低了生产成本，同时，金属波纹管可重复使用，减少了临时设施的搭建和拆除工作，降低了施工过程中的噪音和粉尘污染。
另外，金属波纹管直径不宜小于2倍钢筋直径，既可以保证钢筋有足够的空间进行安装和调整，同时也能够满足钢筋的抗拉强度要求；当钢筋直径在25mm以下时，可以采用内径为40mm或50mm的波纹管，这样的选择既满足了施工需求，又降低了成本；孔道灌浆料应采用高强砂浆灌浆料，强度不应低于C80，高强砂浆灌浆料具有粘结力强、抗压性能好、收缩率低等优点，能够确保预留钢筋孔道10在施工过程中不易出现问题；同时，预制柱1也可采用约束浆锚连接的孔道成型技术预留钢筋孔道10，具有锚固性能好、抗震性能强等优点，适用于各种类型的预制柱1，可以进一步提高预制柱1的稳定性和安全性。
为了提高U形槽20与其它结构的结合力，需要在U形槽20表面设置粗糙面，粗糙面可以增加结合面的粘结力，从而提高结构的牢固程度；在这种情况下，粗糙面的面积不宜小于结合面的80％，这样可以确保结合面的牢固程度；同时，如果凹凸深度过小，可能会导致粘结力不足，影响结构的稳定性，因此，粗糙面凹凸深度不应小于4mm，这样可以增加接触面积，提高粘结力，从而使结构更加稳定。
梁端部的箍筋设置为开口箍，通过使用开口箍，现场施工人员可以轻松地将纵向钢筋穿过箍筋，减少了钢筋调整和切割的次数，降低了施工难度，能有效提高现场梁顶纵向钢筋13绑扎的效率，并且开口箍的设计使得钢筋之间的间距更加均匀，排列更加整齐，有利于保证梁的受力性能和抗震性能。此外，开口箍可以有效防止钢筋移位，保证了工程质量。
附加钢筋14的根数不宜小于梁底纵向钢筋22的根数，在梁的受力过程中，附加钢筋14和梁底纵向钢筋22共同承担着抗弯承载力，只有当附加钢筋14的数量达到一定程度，才能保证梁在受力时的稳定性，且附加钢筋14在梁端部提供的抗弯承载力不低于梁底纵向钢筋22直接伸入节点核心区锚固提供的抗弯承载力；如果配筋过于密集时可采取并筋的配筋形式，这种形式不仅可以减少钢筋的用量，提高梁的抗弯承载力，还能够有效地减轻梁的自重。同时，附加钢筋14的直径也有一个最低要求，那就是不宜小于梁底纵向钢筋22的直径，这是为了确保附加钢筋14在承受弯矩时能够充分发挥其抗弯能力。
附加钢筋14穿出预制柱1后于两侧预制梁2的锚固长度相同，且锚固长度不低于1.2laE，较长锚固长度的钢筋可以提高结构的抗震性能，在地震作用下，钢筋能够更好地传递和分散梁、柱之间的荷载，使结构具有更好的整体稳定性能，较长锚固长度的钢筋可以增加钢筋与混凝土之间的握裹力，使钢筋不易滑动、拔出，从而提高结构的耐久性能。
在本实施例中，预制构件的制作与施工工序简单易操作，连接速度快，能有效保证梁柱节点的施工质量，拥有明显的技术优势，它不仅减少了施工现场的繁琐操作，降低了施工难度，还提高了施工的精度和质量，使得这种技术在建筑行业中具有广泛的应用前景。
本发明提供的干连接框架节点构造的施工方法，包括以下步骤：
S1、预制柱1和预制梁2的制作：首先，在工厂中制作预制柱1和预制梁2的模具；然后，根据设计要求，对预制柱1和预制梁2进行钢筋绑扎，确定U形槽20、预留钢筋孔道10及灌浆套筒11的位置；制作完成后，将预制柱1和预制梁2运输至施工现场；
S2、预制构件的安装：参照图1-图2，在现场首先定位安装下层预制柱1，采用临时支撑固定，以确保预制柱1的稳定性；随后，定位安装预制梁2，将预制梁2搁置在预制柱1的梁托101上，预制梁2和预制柱1就位后，将梁顶纵向钢筋13与附加钢筋14通过预留的预留钢筋孔道10并灌浆密实；最后，绑扎梁端部的开口箍，为后续施工做好准备；
S3、模板支设与混凝土浇筑：支设模板，按照设计将U形槽20、叠合层21一起现浇混凝土与预制柱1形成整体，在达到拆模强度后，可以拆除模板；
S4、竖向构件间的连接：参照图3-图5，在预制柱1的上方铺灌浆料，起吊上层预制柱1，将下层预制柱1上端的柱纵筋12***到上层预制柱1对应的灌浆套筒11内，采用临时支撑固定上层预制柱1，对灌浆套筒11进行注浆作业，完成竖向构件间的连接；在达到强度后，可以开展后续施工作业。
预制柱1的节点区、柱顶面、柱底面及预制梁2梁端的混凝土界面也设置有粗糙面，粗糙面的面积不宜小于结合面的80％，粗糙面凹凸深度不应小于6mm，有助于提高预制构件之间的粘结性能。并且，预制柱1与预制梁2在现场就位后，应留有一定间隙，施工时，应采取措施保证接缝密实，以确保结构的稳定性。
当抗震等级为一级、二级或预制梁2受扭时，预制梁2端部的开口箍采用整体封闭箍筋替换，可以提高结构的抗震性能和抗扭性能。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种干连接框架节点构造，其特征在于，包括
预制柱，下端预埋有灌浆套筒，上端穿出有柱纵筋；相邻两所述预制柱之间，一所述预制柱下端套设在另一所述预制柱的灌浆套筒内；且所述预制柱的两侧均设置有预留钢筋孔道，所述预留钢筋孔道内固定连接有梁顶纵向钢筋；以及
预制梁，内部整段开设有U形槽，上部留有一定厚度的叠合层；预制梁搁置在预制柱的梁托上，所述梁顶纵向钢筋伸入U形槽内，将U形槽、叠合层以及梁顶纵向钢筋一起现浇混凝土与预制柱形成整体。
2.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述预制柱的两侧内部还延伸出有附加钢筋，所述附加钢筋伸入所述预制梁内，所述预制梁内设置有梁底纵向钢筋，所述梁底纵向钢筋不伸出梁端，所述梁底纵向钢筋与附加钢筋通过间接搭接传力来实现荷载传递。
3.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述预制柱上的预留钢筋孔道可采用金属波纹管成孔。
4.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述U形槽表面设置有粗糙面。
5.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述梁端部的箍筋设置为开口箍。
6.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述附加钢筋的根数不宜小于梁底纵向钢筋的根数。
7.根据权利要求1所述的干连接框架节点构造，其特征在于，所述附加钢筋穿出预制柱后于两侧预制梁的锚固长度相同。
8.根据权利要求1-7任意所述的干连接框架节点构造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在工厂先制作预制柱和预制梁的模具，随后按设计要求，绑扎钢筋，定位U形槽、预留钢筋孔道及灌浆套筒的位置，制作预制柱、预制梁；
S2、施工现场定位安装下层预制柱，并采用临时支撑固定,随后定位安装预制梁，将预制梁搁置在预制柱的梁托上；预制梁、预制柱就位后，将梁顶纵向钢筋与附加钢筋通过预留的预留钢筋孔道并灌浆密实，最后绑扎梁端部的开口箍；
S3、支设模板，按照设计将U形槽、叠合层一起现浇混凝土与预制柱形成整体，达到拆模强度后可拆模；
S4、在预制柱的上方铺灌浆料，起吊上层预制柱，将下层预制柱上端的柱纵筋***到上层预制柱对应的灌浆套筒内，采用临时支撑固定上层预制柱，对灌浆套筒进行注浆作业，完成竖向构件间的连接；达到强度后可开展后续施工作业。
9.根据权利要求8所述的干连接框架节点构造的施工方法，其特征在于，所述预制柱与预制梁在现场就位后，应留有一定间隙，施工时，应采取措施保证接缝密实。
10.根据权利要求8所述的干连接框架节点构造的施工方法，其特征在于，当抗震等级为一级、二级或预制梁受扭时，预制梁端部的开口箍采用整体封闭箍筋替换。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117926914A (zh) * | 2024-03-20 | 2024-04-26 | 福建建工装配式建筑研究院有限公司 | 一种免支撑装配式梁柱节点结构及其安装方法 |
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2023
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