一种改善异形柱节点抗震性能的x形配筋增强方法
【专利摘要】本发明属于钢筋混凝土建筑结构【技术领域】，涉及一种改善异形柱节点抗震性能的X形配筋增强方法，包括：1）绑扎框架梁以下柱箍；2）安装柱模；3）浇灌柱混凝土；3）拆除柱模；4）安装框架梁底模；5）安放框架梁底筋；6）绑扎节点梁箍筋和节点柱箍筋；7）绑扎框架梁顶钢筋；8）绑扎X配筋；9）安装节点区模板，包括框架梁侧模及楼板底模：先将相应的模板在柱身初步固定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装；10）混凝土的浇筑。本发明能够有效提高异形柱节点核心区的抗剪性能，限制混凝土开裂，同时增强节点核心区变形能力，改善其延性。
【专利说明】一种改善异形柱节点抗震性能的X形配筋增强方法
所属【技术领域】
[0001]本发明属于钢筋混凝土建筑结构【技术领域】，涉及一种现浇普通钢筋混凝土异形柱梁柱节点。
【背景技术】
[0002]截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的高厚比不大于4的柱称为异形柱。由异形柱和梁组成的结构称为异形柱框架结构。该结构是从二十世纪70年代住宅建筑的发展中逐步形成的一种结构体系，此类体系近年来得到日益广泛的应用和关注，它具有以下突出特点:以轻质砌体作为填充墙，边柱为T形，中柱为十字形，角柱为L形，柱肢与添充墙同厚，室内不出现外凸的棱角，从而节省建筑空间，改善建筑效果，为建筑设计及使用功能提供灵活性和方便性；同时结合墙体改革，采用保温、隔热、轻质、高效的墙体材料作为框架的填充墙及内隔墙，代替传统的烧结普通砖墙，以贯彻国家关于节约能源、节约土地、利用废料、保护环境的基本国策。
[0003]国内外研究表明，钢筋混凝土框架结构的梁柱节点是结构抗震的一个薄弱环节，其破坏是引起建筑物破坏的主要原因之一。而钢筋混凝土异形柱框架由于柱子截面高宽比大且梁柱结合处钢筋密集、混凝土不容易振捣密实等原因，使异形柱梁柱节点相对矩形柱节点更薄弱，抗剪性能更差，其震害更为严重，限制了异形柱结构的应用高度。根据国家行业标准《混凝土异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)的规定，抗震设防为7度地区异形柱结构适用的最大房屋高度是18米，抗震设防为8度地区异形柱结构适用的最大房屋高度是12米。这些梁柱节点薄弱的问题限制了异形柱结构的应用范围。
[0004]目前，国内仅《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)和《异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)规定了异形柱节点的施工步骤:
[0005]1.钢筋的绑扎(如图1所示):
[0006]I)绑扎框架梁以下柱箍。2)安装柱模浇灌柱混凝土 (顶层边柱要注意留够梁筋的锚固位置)。3)拆除柱模。4)安装框架梁底模。5)绑扎框架梁筋1、节点区梁箍筋2、节点区柱箍筋3。6)安装节点区模板。7)安装框架梁侧模及楼板底模。
[0007]如图1所示，当框架梁的截面宽度与异形柱柱肢截面宽度相等或者梁截面宽度每侧突出柱边小于500mm时，在梁四角上的纵向受力钢筋I应在离柱边不小于800mm且满足坡度不大于800mm且满足坡度不大于1/25的条件下，向本柱肢纵向受力钢筋4的内侧弯折锚入梁柱节点核心区。在梁筋弯折处应设置不少于2根直径8mm的附加封闭箍筋5。
[0008]2.混凝土的浇筑:
[0009]先浇筑高标号的框架柱及节点区混凝土，当一根框架柱浇筑完毕之后，立即浇筑柱周围的梁板的低标号混凝土，然后浇筑下一根框架柱混凝土，如此反复作业，完成框架结构混凝土的烧筑施工。
[0010]该节点存在如下缺点:1.相对于矩形柱结构中的梁柱节点，异形柱结构中的梁柱节点体积更小，受力更加复杂，同时节点核心区钢筋密度相对更加密集，更易出现漏振死角，混凝土密实性相对较差，这些因素都大大降低了混凝土异形柱节点的抗剪承载力和延性。2.由于节点核心区抗剪能力差，为保证抗剪承载力和延性，需要在节点核心区配置大量的箍筋，大大增加了绑扎钢筋和支模板的难度，降低了工作效率。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种可以改善异形柱节点抗震性能的方法。本发明提供的方法，可以改善混凝土异形柱节点薄弱部位抗震性能，提高异形柱节点核心区的抗剪性能，限制核心区混凝土开裂，同时增强节点核心区变形能力，改善其延性。本发明的技术方案如下:
[0012]一种改善异形柱节点抗震性能的X形配筋增强方法，包括下列步骤:
[0013]I)绑扎框架梁以下柱箍，柱中箍筋的弯钩应设置在柱角处，且须按垂直方向交错布置，箍筋应与主筋垂直；
[0014]2 )安装柱模:在安装柱模板前，应在基础面上或楼面上弹出纵横轴线和四周边线，固定小方盘；然后立模板，并用临时斜撑固定；再由顶部用垂球校正，检查其标高位置无误后，即用斜撑卡牢固定；柱高> 4m时，应四面支撑，当柱高超过6m时，不宜单根柱支撑，宜几根柱同时支撑连成构架；对通排柱模板，应先装两端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通长线校正中间各柱模板；
[0015]3)浇灌柱混凝土，顶层边柱要留够梁筋的锚固位置，浇筑过程中，振捣器插点呈梅花形均匀排列，采用行列式的次序移动，移动位置的距离应不大于40CM，保证不漏振，不过振;
[0016]3)拆除柱模；
[0017]4)安装框架梁底模:梁模板应在复核梁底标高、校正轴线位置无误后进行安装，当梁的跨度> 4m时，应使梁底模中部略为起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂，起拱高度宜为全跨长度的1/1000?3/1000 ;支柱安装时应先将其下土面拍平夯实，放置能够保证底部有足够的支撑面积及校正高度的垫板和楔子；支柱间距应按设计要求，当设计无要求时,不宜大于2m ;支柱之间应设水平拉杆、剪力撑，使之互相拉撑成一整体,离地面50cm设一道，以上每隔2m设一道；当梁底地面高度大于6m时，宜搭排架支模，或满堂脚手架支撑；上下层模板的支柱，一般应安装在同一条竖向中心线上，或采取措施保证上层支柱的荷载能传递在下层的支撑结构，防止压裂下层构件；
[0018]5)安放框架梁底筋；
[0019]6)绑扎节点梁箍筋和节点柱箍筋；
[0020]7)绑扎框架梁顶钢筋；
[0021]8)绑扎X配筋，梁面处加定位箍筋一道，对于中间节点，X配筋应锚固于核心区两侧梁端上下两根纵筋上，对于边节点，X配筋一侧应锚固于核心区上下两侧柱端纵筋上，另一侧应锚固在梁端上下纵筋上，锚固长度应大于等于抗震锚固长度LaE ；
[0022]9)安装节点区模板，包括框架梁侧模及楼板底模:先将相应的模板在柱身初步固定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装；
[0023]10)混凝土的浇筑:柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时，不管是边节点还是中节点，由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用，完全可以实现强节点原则，将节点与梁板一起浇筑，采用梁板混凝土；对于柱梁混凝土强度等级相差IOMPa及其以上，节点应采用与柱强度等级一样的混凝土浇筑，对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度；在振捣之后混凝土初凝之前应及时检查X配筋的锚固是否出现滑落松脱的现象，如有发现应及时修复。
[0024]本发明在异柱节点中配置X配筋能够有效提高异形柱节点核心区的抗剪性能，限制混凝土开裂，同时增强节点核心区变形能力，改善其延性。同时，该方法简便易行，便于施工，使用X配筋后可以适当降低节点核心区箍筋的密度，降低节点核心区绑扎钢筋和支模板的难度。采用这一方法，能够从根本上解决异形柱节点抗震性能薄弱的问题，大大扩大异形柱结构在地震区的适用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1框架梁纵向钢筋锚入节点区的构造；
[0026]图2 X配筋增强混凝土异形柱节点；
[0027]图3 X配筋增强混凝土异形柱节点柱端侧视图；
[0028]图4 X配筋增强混凝土异形柱节点梁端侧视图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0030]1.钢筋绑扎和支模板:
[0031]如图2至图4所示，具体的施工流程可以是:
[0032]I)绑扎框架梁以下柱箍8。柱中箍筋的弯钩，应设置在柱角处，且须按垂直方向交错布置。除特殊情况外，所有箍筋应与主筋垂直。
[0033]2)安装柱模，在安装柱模板前，应在基础面上或楼面上弹出纵横轴线和四周边线，固定小方盘；然后立模板，并用临时斜撑固定；再由顶部用垂球校正，检查其标高位置无误后，即用斜撑卡牢固定。柱高> 4m时，一般应四面支撑，当柱高超过6m时，不宜单根柱支撑，宜几根柱同时支撑连成构架。对通排柱模板，应先装两端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通长线校正中间各柱模板。
[0034]3)浇灌柱混凝土 (顶层边柱要注意留够梁筋的锚固位置)；浇筑过程中，振捣持续时间应使混凝土表面产生浮浆，无气泡，不下沉为止。振捣器插点呈梅花形均匀排列，采用行列式的次序移动，移动位置的距离应不大于40CM。保证不漏振，不过振。
[0035]3)拆除柱模；单块组拼的应先拆除钢楞、柱箍和拉螺栓等连接、支撑件，再由上而下逐步拆除；预组拼的则应先拆除两个对角的卡件，并作临时支撑后，再拆除另两个对角的卡件，待吊钩挂好，拆除临时支撑，方能脱模起吊。
[0036]4)安装框架梁底模；梁模板应在复核梁底标高、校正轴线位置无误后进行安装。当梁的跨度> 4m时，应使梁底模中部略为起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂；如设计无规定时，起拱高度宜为全跨长度的1/1000?3/1000。支柱(琵琶撑)安装时应先将其下土面拍平夯实，放好垫板(保证底部有足够的支撑面积)和楔子(校正高度);支柱间距应按设计要求，当设计无要求时，一般不宜大于2m ;支柱之间应设水平拉杆、剪力撑，使之互相拉撑成一整体，离地面50cm设一道，以上每隔2m设一道；当梁底地面高度大于6m时，宜搭排架支模，或满堂脚手架支撑；上下层模板的支柱，一般应安装在同一条竖向中心线上，或采取措施保证上层支柱的荷载能传递在下层的支撑结构，防止压裂下层构件。
[0037]5)安放框架梁底筋2;
[0038]6)绑扎节点梁箍筋4和节点柱箍筋5 ；
[0039]7)绑扎框架梁顶钢筋I ;
[0040]8)绑扎X配筋6 ;梁面处加定位箍筋7 —道；
[0041]9)安装节点区模板；安装框架梁侧模及楼板底模。先用铁钉将相应的模板在柱身初步固定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装。另外，视情况可将节点模板与梁板模连结加固。
[0042]梁柱纵筋的锚固和弯折应满足《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002),《异形柱结构技术规程》(JGJ149-2006)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)的规定，其中对于中间节点，X配筋应锚固于核心区两侧梁端上下两根纵筋上，对于边节点，X配筋一侧应锚固于核心区上下两侧柱端纵筋上，另一侧应锚固在梁端上下纵筋上。锚固长度应大于等于抗震锚固长度LaE。
[0043]模板及其支架是保证异形柱结构构件截面形状和外部尺寸的重要前提条件，并对混凝土成型质量起重要作用，而异形柱结构柱身由两个相互正交的柱肢组成，柱肢厚度小而肢长较大，钢筋密集，对于钢筋安装位置及保护层厚度的偏差要求更加严格。X配筋异形柱节点模板体系的承载力、刚度和稳定性以及其几何尺寸施工的允许偏差应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)的规定。
[0044]2.混凝土的浇筑:
[0045]柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时，不管是边节点还是中节点，由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用，完全可以实现强节点原贝U，为方便施工，可以将节点与梁板一起浇筑，采用梁板混凝土。
[0046]对于柱梁混凝土强度等级相差IOMPa及其以上，节点应采用与柱强度等级一样的混凝土浇筑，对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，坚决杜绝漏振死角，避免形成蜂窝麻面，以确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。在振捣之后混凝土初凝之前应及时检查X配筋的锚固是否出现滑落松脱的现象，如有发现应及时修复。
[0047]分别制作相同尺寸、配筋的X配筋增强异形柱节点试件并与同条件下普通混凝土异形柱节点试件在低周反复荷载作用下的试验。试件的两个柱端铰接，首先在上柱端施加固定轴力，然后在两个梁端反对称施加低周往复荷载，低周往复荷载的施加按照先荷载后位移的方式进行控制，具体的试验加载方法可参照规范规定。对有无X配筋增强异形柱节点分别进行试验并对比试验结果。
[0048]通过对比有无X配筋增强的异形柱节点在同条件下的拟静力试验结果发现，X配筋增强节点的开裂荷载相比普通节点提高约24%，位移延性提高约18%。异形柱节点在反复荷载作用下的位移延性一般均在3.5以上，能够满足抗震要求。
【权利要求】
1.一种改善异形柱节点抗震性能的X形配筋增强方法，包括下列步骤: 1)绑扎框架梁以下柱箍，柱中箍筋的弯钩应设置在柱角处，且须按垂直方向交错布置，箍筋应与主筋垂直； 2)安装柱模:在安装柱模板前，应在基础面上或楼面上弹出纵横轴线和四周边线，固定小方盘；然后立模板，并用临时斜撑固定；再由顶部用垂球校正，检查其标高位置无误后，即用斜撑卡牢固定；柱高> 4m时，应四面支撑，当柱高超过6m时，不宜单根柱支撑，宜几根柱同时支撑连成构架；对通排柱模板，应先装两端柱模板，校正固定，再在柱模板上口拉通长线校正中间各柱模板； 3)浇灌柱混凝土，顶层边柱要留够梁筋的锚固位置，浇筑过程中，振捣器插点呈梅花形均匀排列，采用行列式的次序移动，移动位置的距离应不大于40CM，保证不漏振，不过振； 3)拆除柱丰旲； 4)安装框架梁底模:梁模板应在复核梁底标高、校正轴线位置无误后进行安装，当梁的跨度> 4m时，应使梁底模中部略为起拱，以防止由于灌注混凝土后跨中梁底下垂，起拱高度宜为全跨长度的1/1000?3/1000 ;支柱安装时应先将其下土面拍平夯实，放置能够保证底部有足够的支撑面积及校正高度的垫板和楔子；支柱间距应按设计要求，当设计无要求时,不宜大于2m ;支柱之间应设水平拉杆、剪力撑，使之互相拉撑成一整体，离地面50cm设一道，以上每隔2m设一道；当梁底地面高度大于6m时，宜搭排架支模，或满堂脚手架支撑；上下层模板的支柱，一般应安装在同一条竖向中心线上，或采取措施保证上层支柱的荷载能传递在下层的支撑结构，防止压裂下层构件； 5)安放框架梁底筋； 6)绑扎节点梁箍筋和节点柱箍筋； 7)绑扎框架梁顶钢筋； 8)绑扎X配筋，梁面处加定位箍筋一道，对于中间节点，X配筋应锚固于核心区两侧梁端上下两根纵筋上，对于边节点，X配筋一侧应锚固于核心区上下两侧柱端纵筋上，另一侧应锚固在梁端上下纵筋上，锚固长度应大于等于抗震锚固长度LaE ； 9)安装节点区模板，包括框架梁侧模及楼板底模:先将相应的模板在柱身初步固定，检查安装标高及垂直度，调整合适后安装夹具并初步收紧螺栓，再复查无误后用力收紧螺栓完成安装； 10)混凝土的浇筑:柱梁混凝土强度级差小于等级5MPa时，不管是边节点还是中节点，由于梁对节点处的约束作用以及梁筋纵横穿过节点区和节点区箍的加密等作用，完全可以实现强节点原则，将节点与梁板一起浇筑，采用梁板混凝土 ；对于柱梁混凝土强度等级相差IOMPa及其以上，节点应采用与柱强度等级一样的混凝土浇筑，对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度；在振捣之后混凝土初凝之前应及时检查X配筋的锚固是否出现滑落松脱的现象，如有发现应及时修复。
【文档编号】E04B1/58GK103741817SQ201310756413
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】王铁成, 赵海龙, 戎贤, 李艳艳 申请人:天津大学