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装配式钢筋混凝土框架结构体系研究

装配式钢筋混凝土框架结构体系研究

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目前装配式框架结构体系主要由预制柱、预制叠合梁、预制叠合板及其他预制构件组成,各构件之间通过现浇混凝土形成整体体系。为进一步研究装配式框架结构体系,本文引出一种装配式钢筋混凝土框架结构体系,该结构体系主要包括组合框架柱、组合框架梁、框架节点、主次梁节点,其中组合框架柱由预制芯柱和现浇外柱构成,组合框架梁由预制梁和中间现浇芯梁构成,预制芯柱与预制梁通过预埋的钢板焊接,框架节点处采用钢板箍代替箍筋,钢板箍与预制梁侧部预埋钢板焊接,主次梁采用焊接连接,现浇外柱及芯梁用混凝土浇筑。


1  组合框架柱


1.1  组合框架柱的构成


组合框架柱由预制芯柱和现浇外柱构成,柱截面如图1所示。


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图1  柱截面示意


预制芯柱在预制厂内制作完成,预制芯柱两端预埋钢板,预制芯柱梁柱节点处预埋钢板。在芯梁面筋位置预埋钢筋并设置套筒(套筒安装时与预制芯柱梁柱节点处预埋钢板面平齐;安装后将专用的塑料外丝堵头旋入套筒内,以防芯柱预制时漏浆进入套筒),以便和芯梁面筋连接;预制芯柱间的接头设在弯矩较小处(约1/3层高处),预制芯柱内按设计要求设置钢筋,芯柱内纵筋与预制芯柱端部预埋钢板采用T形焊接;预制芯柱如图2所示。


现浇外柱与一般现浇混凝土柱施工方法相同。


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(a)

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(b)

图2  预制芯柱示意

(a)芯柱构造;(b)1-1剖面


1.2  组合柱基础


底层芯柱采用现浇混凝土,提前预埋现浇外柱纵筋、预制芯柱纵筋,做法与传统现浇底层柱相同;预制芯柱接头在弯矩较小处(约1/3层高处),如图3所示。


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图3  组合柱基础大样示意


1.3  柱顶节点做法


在框架顶部,现浇外柱与芯柱均高于梁面1.3 m左右,如图4所示。


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(a)

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(b)

图4  柱顶节点做法示意

(a)主梁为边梁;(b)主梁为中间梁


2  组合框架梁


2.1  组合框架梁的构造


组合框架梁由预制梁和中间现浇芯梁构成,预制梁两端预埋钢板,以便与预制芯柱焊接(图5)。


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图5  组合框架梁做法


2.2  预制梁与芯梁结合面做法


预制梁与现浇芯梁之间设置结合面构造钢筋,预制梁预制时预埋结合面构造钢筋(图6)。


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(a)

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(b)

图6  组合框架梁结合面构造钢筋

(a)结合面构造钢筋;(b)预制梁外形示意


2.3  芯梁箍筋做法


芯梁箍筋由上、下开口箍组成(图7),搭接部分绑扎连接。


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图7  芯梁箍筋示意


2.4  芯梁钢筋安装


芯梁钢筋安装做法如图8所示。


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图8  芯梁钢筋安装做法示意


3  框架节点


3.1  预制梁与预制芯柱连接


预制梁端部预埋钢板与预制芯柱节点处预埋钢板采用焊接连接,做法如图9所示。


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图9  预制梁与预制柱连接做法示意


3.2  芯梁梁面主筋连接


芯梁纵筋与预制芯柱节点处预埋钢筋上的套筒连接,做法如图10所示。


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图10  芯梁面筋连接做法示意


3.3  节点钢板箍


节点处现浇外柱设置钢板箍,钢板箍与预制梁侧部预埋钢板焊接,钢板箍可设置栓钉与混凝土可靠连接,梁、柱节点如图11所示。


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(a)

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(b)

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(c)

图11  梁柱节点示意

(a)节点构造;(b)2-2剖面;(c)钢板箍外形


4  主次梁节点


4.1  主次梁节点处预制主梁预埋做法


主梁预制时在次梁连接处预埋钢板,预埋钢板上预留螺栓孔,螺栓孔直径为钢筋直径+2 mm(图12)。


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图12  主次梁节点处预制主梁预埋示意


4.2  主次梁节点处螺栓安装


芯梁钢筋安装后,紧固主梁上主次梁节点处螺栓(图13),以提高组合主梁整体性。


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图13  主次梁节点处螺栓安装示意


4.3  次梁安装


次梁预制时在两端预埋钢板;预制次梁两端落在主梁托板上,次梁端部预埋钢板与主梁预埋钢板焊接(图14)。


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(a)

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(b)

图14  次梁安装大样

(a)主梁为边梁;(b)主梁为中间梁


5  体系特点


5.1  组合柱


预制、现浇钢筋混凝土装配式柱受力特点与全现浇柱受力特点基本相同。底层芯柱采用现浇混凝土,其他芯柱为预制构件;芯柱接头采用焊接连接,由于连接位设在弯矩较小处,避开了节点;通过预制芯柱和现浇外柱共同抵抗竖向和水平力。


5.2  组合梁


预制梁与现浇芯梁的交接面为新旧混凝土施工缝结合面,通过芯梁上、下开口箍筋箍插入结合面凹凸状构造钢筋,使预制梁和芯梁紧密结合成整体,实现共同工作。


5.3  框架节点


预制主梁端部预埋钢板与预制芯柱节点处预埋钢板采用焊接连接,预制梁梁端埋入外现浇柱中形成一个组合框架节点;芯梁面筋连接位置在跨中1/3范围内,芯梁底筋锚入外现浇柱内。节点处现浇外柱设置钢板箍,钢板箍内部设栓钉,钢板箍与预制梁两侧预埋钢板焊接。


5.4  主次梁节点


在组合主梁与次梁连接处,通过螺栓将预制主梁、芯梁紧固在一起,可提高组合主梁整体性;吊装预制次梁两端落在主梁上的托板上,再将次梁端部的预埋铁板与主梁上的预埋铁板进行焊接。


6  结束语


装配式钢筋混凝土框架结构体系的预制芯柱接头位置设在弯矩较小处,而避开此节点位置,受力更合理。在梁柱节点处预制梁与预制芯柱焊接连接,芯梁面筋与预制芯柱通过套筒连接,组合梁端部埋入外现浇柱内,再在梁柱节点位置设置钢板箍,实现了框架结构中的“强节点”。该体系结合预制结构与现浇结构的特点,将施工难点转移至预制厂,便于控制质量,预制构件组装形成整体,施工质量能得到很好的保证,有推广应用价值。


摘自《建筑技术》2021年1月,罗文升,范海飞,周俊,王志龙


(责任编辑:何雯丽)




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[责任编辑:Susan]

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