一種改善異形柱節點抗震性能的x形配筋增強方法
【專利摘要】本發明屬于鋼筋混凝土建筑結構【技術領域】，涉及一種改善異形柱節點抗震性能的X形配筋增強方法，包括：1）綁扎框架梁以下柱箍；2）安裝柱模；3）澆灌柱混凝土；3）拆除柱模；4）安裝框架梁底模；5）安放框架梁底筋；6）綁扎節點梁箍筋和節點柱箍筋；7）綁扎框架梁頂鋼筋；8）綁扎X配筋；9）安裝節點區模板，包括框架梁側模及樓板底模：先將相應的模板在柱身初步固定，檢查安裝標高及垂直度，調整合適后安裝夾具并初步收緊螺栓，再復查無誤后用力收緊螺栓完成安裝；10）混凝土的澆筑。本發明能夠有效提高異形柱節點核心區的抗剪性能，限制混凝土開裂，同時增強節點核心區變形能力，改善其延性。
【專利說明】一種改善異形柱節點抗震性能的X形配筋增強方法
所屬【技術領域】
[0001]本發明屬于鋼筋混凝土建筑結構【技術領域】，涉及一種現澆普通鋼筋混凝土異形柱梁柱節點。
【背景技術】
[0002]截面幾何形狀為L形、T形和十字形，且截面各肢的高厚比不大于4的柱稱為異形柱。由異形柱和梁組成的結構稱為異形柱框架結構。該結構是從二十世紀70年代住宅建筑的發展中逐步形成的一種結構體系，此類體系近年來得到日益廣泛的應用和關注，它具有以下突出特點:以輕質砌體作為填充墻，邊柱為T形，中柱為十字形，角柱為L形，柱肢與添充墻同厚，室內不出現外凸的棱角，從而節省建筑空間，改善建筑效果，為建筑設計及使用功能提供靈活性和方便性；同時結合墻體改革，采用保溫、隔熱、輕質、高效的墻體材料作為框架的填充墻及內隔墻，代替傳統的燒結普通磚墻，以貫徹國家關于節約能源、節約土地、利用廢料、保護環境的基本國策。
[0003]國內外研究表明，鋼筋混凝土框架結構的梁柱節點是結構抗震的一個薄弱環節，其破壞是引起建筑物破壞的主要原因之一。而鋼筋混凝土異形柱框架由于柱子截面高寬比大且梁柱結合處鋼筋密集、混凝土不容易振搗密實等原因，使異形柱梁柱節點相對矩形柱節點更薄弱，抗剪性能更差，其震害更為嚴重，限制了異形柱結構的應用高度。根據國家行業標準《混凝土異形柱結構技術規程》(JGJ149-2006)的規定，抗震設防為7度地區異形柱結構適用的最大房屋高度是18米，抗震設防為8度地區異形柱結構適用的最大房屋高度是12米。這些梁柱節點薄弱的問題限制了異形柱結構的應用范圍。
[0004]目前，國內僅《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)和《異形柱結構技術規程》(JGJ149-2006)規定了異形柱節點的施工步驟:
[0005]1.鋼筋的綁扎(如圖1所示):
[0006]I)綁扎框架梁以下柱箍。2)安裝柱模澆灌柱混凝土 (頂層邊柱要注意留夠梁筋的錨固位置)。3)拆除柱模。4)安裝框架梁底模。5)綁扎框架梁筋1、節點區梁箍筋2、節點區柱箍筋3。6)安裝節點區模板。7)安裝框架梁側模及樓板底模。
[0007]如圖1所示，當框架梁的截面寬度與異形柱柱肢截面寬度相等或者梁截面寬度每側突出柱邊小于500mm時，在梁四角上的縱向受力鋼筋I應在離柱邊不小于800mm且滿足坡度不大于800mm且滿足坡度不大于1/25的條件下，向本柱肢縱向受力鋼筋4的內側彎折錨入梁柱節點核心區。在梁筋彎折處應設置不少于2根直徑8mm的附加封閉箍筋5。
[0008]2.混凝土的澆筑:
[0009]先澆筑高標號的框架柱及節點區混凝土，當一根框架柱澆筑完畢之后，立即澆筑柱周圍的梁板的低標號混凝土，然后澆筑下一根框架柱混凝土，如此反復作業，完成框架結構混凝土的燒筑施工。
[0010]該節點存在如下缺點:1.相對于矩形柱結構中的梁柱節點，異形柱結構中的梁柱節點體積更小，受力更加復雜，同時節點核心區鋼筋密度相對更加密集，更易出現漏振死角，混凝土密實性相對較差，這些因素都大大降低了混凝土異形柱節點的抗剪承載力和延性。2.由于節點核心區抗剪能力差，為保證抗剪承載力和延性，需要在節點核心區配置大量的箍筋，大大增加了綁扎鋼筋和支模板的難度，降低了工作效率。
【發明內容】
[0011]本發明的目的是克服現有技術的上述不足，提供一種可以改善異形柱節點抗震性能的方法。本發明提供的方法，可以改善混凝土異形柱節點薄弱部位抗震性能，提高異形柱節點核心區的抗剪性能，限制核心區混凝土開裂，同時增強節點核心區變形能力，改善其延性。本發明的技術方案如下:
[0012]一種改善異形柱節點抗震性能的X形配筋增強方法，包括下列步驟:
[0013]I)綁扎框架梁以下柱箍，柱中箍筋的彎鉤應設置在柱角處，且須按垂直方向交錯布置，箍筋應與主筋垂直；
[0014]2 )安裝柱模:在安裝柱模板前，應在基礎面上或樓面上彈出縱橫軸線和四周邊線，固定小方盤；然后立模板，并用臨時斜撐固定；再由頂部用垂球校正，檢查其標高位置無誤后，即用斜撐卡牢固定；柱高> 4m時，應四面支撐，當柱高超過6m時，不宜單根柱支撐，宜幾根柱同時支撐連成構架；對通排柱模板，應先裝兩端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通長線校正中間各柱模板；
[0015]3)澆灌柱混凝土，頂層邊柱要留夠梁筋的錨固位置，澆筑過程中，振搗器插點呈梅花形均勻排列，采用行列式的次序移動，移動位置的距離應不大于40CM，保證不漏振，不過振;
[0016]3)拆除柱模；
[0017]4)安裝框架梁底模:梁模板應在復核梁底標高、校正軸線位置無誤后進行安裝，當梁的跨度> 4m時，應使梁底模中部略為起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂，起拱高度宜為全跨長度的1/1000?3/1000 ;支柱安裝時應先將其下土面拍平夯實，放置能夠保證底部有足夠的支撐面積及校正高度的墊板和楔子；支柱間距應按設計要求，當設計無要求時,不宜大于2m ;支柱之間應設水平拉桿、剪力撐，使之互相拉撐成一整體,離地面50cm設一道，以上每隔2m設一道；當梁底地面高度大于6m時，宜搭排架支模，或滿堂腳手架支撐；上下層模板的支柱，一般應安裝在同一條豎向中心線上，或采取措施保證上層支柱的荷載能傳遞在下層的支撐結構，防止壓裂下層構件；
[0018]5)安放框架梁底筋；
[0019]6)綁扎節點梁箍筋和節點柱箍筋；
[0020]7)綁扎框架梁頂鋼筋；
[0021]8)綁扎X配筋，梁面處加定位箍筋一道，對于中間節點，X配筋應錨固于核心區兩側梁端上下兩根縱筋上，對于邊節點，X配筋一側應錨固于核心區上下兩側柱端縱筋上，另一側應錨固在梁端上下縱筋上，錨固長度應大于等于抗震錨固長度LaE ；
[0022]9)安裝節點區模板，包括框架梁側模及樓板底模:先將相應的模板在柱身初步固定，檢查安裝標高及垂直度，調整合適后安裝夾具并初步收緊螺栓，再復查無誤后用力收緊螺栓完成安裝；
[0023]10)混凝土的澆筑:柱梁混凝土強度級差小于等級5MPa時，不管是邊節點還是中節點，由于梁對節點處的約束作用以及梁筋縱橫穿過節點區和節點區箍的加密等作用，完全可以實現強節點原則，將節點與梁板一起澆筑，采用梁板混凝土；對于柱梁混凝土強度等級相差IOMPa及其以上，節點應采用與柱強度等級一樣的混凝土澆筑，對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗，確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度；在振搗之后混凝土初凝之前應及時檢查X配筋的錨固是否出現滑落松脫的現象，如有發現應及時修復。
[0024]本發明在異柱節點中配置X配筋能夠有效提高異形柱節點核心區的抗剪性能，限制混凝土開裂，同時增強節點核心區變形能力，改善其延性。同時，該方法簡便易行，便于施工，使用X配筋后可以適當降低節點核心區箍筋的密度，降低節點核心區綁扎鋼筋和支模板的難度。采用這一方法，能夠從根本上解決異形柱節點抗震性能薄弱的問題，大大擴大異形柱結構在地震區的適用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1框架梁縱向鋼筋錨入節點區的構造；
[0026]圖2 X配筋增強混凝土異形柱節點；
[0027]圖3 X配筋增強混凝土異形柱節點柱端側視圖；
[0028]圖4 X配筋增強混凝土異形柱節點梁端側視圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0030]1.鋼筋綁扎和支模板:
[0031]如圖2至圖4所示，具體的施工流程可以是:
[0032]I)綁扎框架梁以下柱箍8。柱中箍筋的彎鉤，應設置在柱角處，且須按垂直方向交錯布置。除特殊情況外，所有箍筋應與主筋垂直。
[0033]2)安裝柱模，在安裝柱模板前，應在基礎面上或樓面上彈出縱橫軸線和四周邊線，固定小方盤；然后立模板，并用臨時斜撐固定；再由頂部用垂球校正，檢查其標高位置無誤后，即用斜撐卡牢固定。柱高> 4m時，一般應四面支撐，當柱高超過6m時，不宜單根柱支撐，宜幾根柱同時支撐連成構架。對通排柱模板，應先裝兩端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通長線校正中間各柱模板。
[0034]3)澆灌柱混凝土 (頂層邊柱要注意留夠梁筋的錨固位置)；澆筑過程中，振搗持續時間應使混凝土表面產生浮漿，無氣泡，不下沉為止。振搗器插點呈梅花形均勻排列，采用行列式的次序移動，移動位置的距離應不大于40CM。保證不漏振，不過振。
[0035]3)拆除柱模；單塊組拼的應先拆除鋼楞、柱箍和拉螺栓等連接、支撐件，再由上而下逐步拆除；預組拼的則應先拆除兩個對角的卡件，并作臨時支撐后，再拆除另兩個對角的卡件，待吊鉤掛好，拆除臨時支撐，方能脫模起吊。
[0036]4)安裝框架梁底模；梁模板應在復核梁底標高、校正軸線位置無誤后進行安裝。當梁的跨度> 4m時，應使梁底模中部略為起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂；如設計無規定時，起拱高度宜為全跨長度的1/1000?3/1000。支柱(琵琶撐)安裝時應先將其下土面拍平夯實，放好墊板(保證底部有足夠的支撐面積)和楔子(校正高度);支柱間距應按設計要求，當設計無要求時，一般不宜大于2m ;支柱之間應設水平拉桿、剪力撐，使之互相拉撐成一整體，離地面50cm設一道，以上每隔2m設一道；當梁底地面高度大于6m時，宜搭排架支模，或滿堂腳手架支撐；上下層模板的支柱，一般應安裝在同一條豎向中心線上，或采取措施保證上層支柱的荷載能傳遞在下層的支撐結構，防止壓裂下層構件。
[0037]5)安放框架梁底筋2;
[0038]6)綁扎節點梁箍筋4和節點柱箍筋5 ；
[0039]7)綁扎框架梁頂鋼筋I ;
[0040]8)綁扎X配筋6 ;梁面處加定位箍筋7 —道；
[0041]9)安裝節點區模板；安裝框架梁側模及樓板底模。先用鐵釘將相應的模板在柱身初步固定，檢查安裝標高及垂直度，調整合適后安裝夾具并初步收緊螺栓，再復查無誤后用力收緊螺栓完成安裝。另外，視情況可將節點模板與梁板模連結加固。
[0042]梁柱縱筋的錨固和彎折應滿足《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002),《異形柱結構技術規程》(JGJ149-2006)和《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2010)的規定，其中對于中間節點，X配筋應錨固于核心區兩側梁端上下兩根縱筋上，對于邊節點，X配筋一側應錨固于核心區上下兩側柱端縱筋上，另一側應錨固在梁端上下縱筋上。錨固長度應大于等于抗震錨固長度LaE。
[0043]模板及其支架是保證異形柱結構構件截面形狀和外部尺寸的重要前提條件，并對混凝土成型質量起重要作用，而異形柱結構柱身由兩個相互正交的柱肢組成，柱肢厚度小而肢長較大，鋼筋密集，對于鋼筋安裝位置及保護層厚度的偏差要求更加嚴格。X配筋異形柱節點模板體系的承載力、剛度和穩定性以及其幾何尺寸施工的允許偏差應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)的規定。
[0044]2.混凝土的澆筑:
[0045]柱梁混凝土強度級差小于等級5MPa時，不管是邊節點還是中節點，由于梁對節點處的約束作用以及梁筋縱橫穿過節點區和節點區箍的加密等作用，完全可以實現強節點原貝U，為方便施工，可以將節點與梁板一起澆筑，采用梁板混凝土。
[0046]對于柱梁混凝土強度等級相差IOMPa及其以上，節點應采用與柱強度等級一樣的混凝土澆筑，對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗，堅決杜絕漏振死角，避免形成蜂窩麻面，以確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度。在振搗之后混凝土初凝之前應及時檢查X配筋的錨固是否出現滑落松脫的現象，如有發現應及時修復。
[0047]分別制作相同尺寸、配筋的X配筋增強異形柱節點試件并與同條件下普通混凝土異形柱節點試件在低周反復荷載作用下的試驗。試件的兩個柱端鉸接，首先在上柱端施加固定軸力，然后在兩個梁端反對稱施加低周往復荷載，低周往復荷載的施加按照先荷載后位移的方式進行控制，具體的試驗加載方法可參照規范規定。對有無X配筋增強異形柱節點分別進行試驗并對比試驗結果。
[0048]通過對比有無X配筋增強的異形柱節點在同條件下的擬靜力試驗結果發現，X配筋增強節點的開裂荷載相比普通節點提高約24%，位移延性提高約18%。異形柱節點在反復荷載作用下的位移延性一般均在3.5以上，能夠滿足抗震要求。
【權利要求】
1.一種改善異形柱節點抗震性能的X形配筋增強方法，包括下列步驟: 1)綁扎框架梁以下柱箍，柱中箍筋的彎鉤應設置在柱角處，且須按垂直方向交錯布置，箍筋應與主筋垂直； 2)安裝柱模:在安裝柱模板前，應在基礎面上或樓面上彈出縱橫軸線和四周邊線，固定小方盤；然后立模板，并用臨時斜撐固定；再由頂部用垂球校正，檢查其標高位置無誤后，即用斜撐卡牢固定；柱高> 4m時，應四面支撐，當柱高超過6m時，不宜單根柱支撐，宜幾根柱同時支撐連成構架；對通排柱模板，應先裝兩端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通長線校正中間各柱模板； 3)澆灌柱混凝土，頂層邊柱要留夠梁筋的錨固位置，澆筑過程中，振搗器插點呈梅花形均勻排列，采用行列式的次序移動，移動位置的距離應不大于40CM，保證不漏振，不過振； 3)拆除柱豐旲； 4)安裝框架梁底模:梁模板應在復核梁底標高、校正軸線位置無誤后進行安裝，當梁的跨度> 4m時，應使梁底模中部略為起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂，起拱高度宜為全跨長度的1/1000?3/1000 ;支柱安裝時應先將其下土面拍平夯實，放置能夠保證底部有足夠的支撐面積及校正高度的墊板和楔子；支柱間距應按設計要求，當設計無要求時,不宜大于2m ;支柱之間應設水平拉桿、剪力撐，使之互相拉撐成一整體，離地面50cm設一道，以上每隔2m設一道；當梁底地面高度大于6m時，宜搭排架支模，或滿堂腳手架支撐；上下層模板的支柱，一般應安裝在同一條豎向中心線上，或采取措施保證上層支柱的荷載能傳遞在下層的支撐結構，防止壓裂下層構件； 5)安放框架梁底筋； 6)綁扎節點梁箍筋和節點柱箍筋； 7)綁扎框架梁頂鋼筋； 8)綁扎X配筋，梁面處加定位箍筋一道，對于中間節點，X配筋應錨固于核心區兩側梁端上下兩根縱筋上，對于邊節點，X配筋一側應錨固于核心區上下兩側柱端縱筋上，另一側應錨固在梁端上下縱筋上，錨固長度應大于等于抗震錨固長度LaE ； 9)安裝節點區模板，包括框架梁側模及樓板底模:先將相應的模板在柱身初步固定，檢查安裝標高及垂直度，調整合適后安裝夾具并初步收緊螺栓，再復查無誤后用力收緊螺栓完成安裝； 10)混凝土的澆筑:柱梁混凝土強度級差小于等級5MPa時，不管是邊節點還是中節點，由于梁對節點處的約束作用以及梁筋縱橫穿過節點區和節點區箍的加密等作用，完全可以實現強節點原則，將節點與梁板一起澆筑，采用梁板混凝土 ；對于柱梁混凝土強度等級相差IOMPa及其以上，節點應采用與柱強度等級一樣的混凝土澆筑，對梁柱節點鋼筋密集的核心區用小型插入振搗器加強振搗，確保節點核心區混凝土的密實性和設計強度；在振搗之后混凝土初凝之前應及時檢查X配筋的錨固是否出現滑落松脫的現象，如有發現應及時修復。
【文檔編號】E04B1/58GK103741817SQ201310756413
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月31日 優先權日:2013年12月31日
【發明者】王鐵成, 趙海龍, 戎賢, 李艷艷 申請人:天津大學