专利名称：混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法及连接结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及混凝土结构技术领域，特别是涉及一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法及连接结构。
背景技术：
随着建筑结构技术的发展，以密肋复合墙、网格抗震墙、密框剪力墙等为主要抗震墙的新型结构体系出现并在工程中得到广泛应用。以密肋复合墙为例，它是以截面较小的钢筋混凝土为框格，内嵌以具有一定强度的加气混凝土砌块制作而成。密肋复合墙与框架组合形成了框架-密肋复合墙结构，肋梁与外框架柱刚性连结，框架柱的剪跨比变小，在框架柱身中部肋梁与柱相交处复杂应力作用下，会导致框架柱身中部出现剪切斜裂缝，这些斜裂缝一定程度上改变了框架柱的破坏形态、降低了外框架柱的延性性能及承载力。现有技术中，对于梁柱的半刚性连接方式，多数是指钢结构中钢梁与钢柱的连接方式，如“狗骨式”连接方式、钢梁梁端采用螺栓与钢柱连接的铰接式等，这些连接方式有效地降低了钢梁对钢柱的弯矩作用，保证了 “强柱弱梁”的实现。但是，此方式如果应用在混凝土梁上则具有较大的困难，例如，不可能在混凝土梁的端部采用“狗骨式”连接方式。因为混凝土梁结构的特殊性，不可能将混凝土梁截面在端部变小，实现梁端极限弯矩变小，这样做极大增加了混凝土梁的支模施工难度及混凝土浇注难度，在现实混凝土结构施工中不可能实现。通常情况下，如果要实现混凝土肋梁和框架柱节点的半刚性连接方式，一般采用减少混凝土梁的上部纵向受力钢筋的方法，但是，这样对混凝土梁钢筋进行处理，只能降低混凝土梁的梁端极限负弯矩，却不能降低混凝土梁的梁端极限正弯矩，且由于梁上部纵向钢筋的减少，降低了梁的受拉承载力；另一方面，由于这样的处理，梁在极限弯矩时的破坏位置一般出现在梁端部靠近框架柱的截面，非常容易引起梁柱节点及框架柱的破坏。在密肋复合墙结构中，对于密肋复合墙中的肋梁，不仅需要降低肋梁对框架柱的弯矩作用，同时还应保证肋梁的受拉承载力不受损失，而梁的受拉承载力是由肋梁的纵向受力钢筋决定的，显然，要求肋梁与框架柱的节点连接方法既能够实现肋梁与框架柱的半刚性连接，同时又能保证肋梁的受拉承载力，现有的混凝土肋梁和框架柱节点半刚性连接构造方法不能满足上述对肋梁的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法和连接结构，既能实现肋梁和框架柱的半刚性连接，同时又不降低肋梁的受拉承载力。为了解决上述问题，本发明公开了一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法，包括以下步骤将肋梁的顶部纵筋和底部纵筋向肋梁内部方向折出弯折部，顶部纵筋和底部纵筋均一部分嵌入框架柱内、一部分嵌入肋梁内；
在肋梁内设置加强闭合箍筋，加强闭合箍筋连接顶部纵筋和底部纵筋的弯折部；在肋梁内的肋梁中性轴方向设置受拉钢筋，受拉钢筋一部分嵌入框架柱内。为了解决上述问题，本发明还公开了一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接结构， 包括肋梁；框架柱，与肋梁一端连接；顶部纵筋和底部纵筋，设置于肋梁内，一部分嵌入框架 柱内，所述顶部纵筋和底部纵筋在肋梁内具有弯折部；加强闭合箍筋，套设于顶部纵筋和底部纵筋的弯折部上；受拉钢筋，设置于肋梁内，一部分嵌入框架柱内。进一步地，所述顶部纵筋和底部纵筋结构相同，所述顶部纵筋和底部纵筋均包括靠近框架柱的第一受力段、与第一受力段连接的弯折部和与弯折部连接的第二受力段。进一步地，所述弯折部包括水平段和位于水平段两端的第一连接段和第二连接段，所述水平段与第一受力段和第二受力段平行，第一连接段连接第一受力段和水平段的一端，第二连接段连接第二受力段和水平段的另一端。进一步地，所述加强闭合箍筋的数量至少为二，所述至少两个加强闭合箍筋分别设置于第一连接段和水平段的连接处及第二连接段和水平段的连接处。进一步地，所述第一受力段和第一连接段之间的夹角与第二受力段和第二连接段之间的夹角相等，取值范围为120度至150度。进一步地，所述第一受力段的长度为肋梁长度的1/20至1/10。进一步地，所述弯折部的水平长度为肋梁长度的1/20至1/10，所述弯折部的垂直高度为顶部纵筋和底部纵筋之间的距离的1/2至2/3。进一步地，所述受拉钢筋位于肋梁的第一受力段、弯折部和第二受力段的区域内的长度为第一受力段的长度、弯折部的水平长度及超过弯折部后部分的长度之和，所述超过弯折部后部分的长度为肋梁长度的1/10至1/5。进一步地，所述顶部纵筋和底部纵筋的数量相等，所述肋梁内的纵筋总数量至少为四。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明的混凝土肋梁和框架柱的连接方法和连接结构在纵筋上设置弯折部，使得肋梁的破坏区域离开肋梁端部一定距离，从根本上避免了肋梁破坏位置过于靠近肋梁和框架柱节点而造成节点区及框架柱的破坏。传统的降低混凝土梁柱节点刚性的方法，一般采用减小梁在节点处的负弯矩筋， 这样的设计方法只能降低梁端部的负弯矩承载力，而不能降低梁端部的正弯矩承载力，即现有技术措施并不能真正实现混凝土梁柱的半刚性连接；本发明的混凝土肋梁和框架柱的连接方法和连接结构，通过同时将肋梁的顶部纵向钢筋和底部纵向钢筋向内弯折，有效降低了肋梁端部的负弯矩承载力和正弯矩承载力，真正实现了混凝土肋梁和框架柱的半刚性连接。传统的降低混凝土梁柱节点刚性的方法，当减小肋梁在节点处的负弯矩筋时，由于肋梁的受拉承载力是由肋梁的纵向受力钢筋面积决定的，必然造成梁的受拉承载力降低；本发明的混凝土肋梁和框架柱的连接方法和连接结构，在肋梁端中性轴所在的平面配置肋梁端部受拉钢筋，由附加受拉钢筋直接承担这部分区域的拉力，确保了肋梁的受拉承载力不降低。
图1是本发明的混凝土肋梁和框架柱的连接方法实施例的流程图；图2是本发明的混凝土肋梁和框架柱的连接结构结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。本发明的混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法和连接结构可以适用于密肋复合墙等框架肋梁和框架柱节点的半刚性连接中。参照图1，示出本发明的混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法实施例，包括以下步骤步骤101，将肋梁的顶部纵筋和底部纵筋向肋梁内部方向折出弯折部。步骤102，在肋梁内设置加强闭合箍筋，加强闭合箍筋连接顶部纵筋和底部纵筋的弯折部，顶部纵筋和底部纵筋均一部分嵌入框架柱内、一部分嵌入肋梁内。步骤103，在肋梁内的肋梁中性轴方向设置受拉钢筋，受拉钢筋一部分嵌入框架柱内。参照图2，示出本发明的混凝土肋梁和框架柱节点的连接结构100，包括肋梁10、 与肋梁10 —端连接的框架柱20、位于肋梁10内的顶部纵筋11、底部纵筋12、加强闭合箍筋30和受拉钢筋40。其中，顶部纵筋11、底部纵筋12及受拉钢筋40部分地嵌入框架柱20 内。加强闭合箍筋30套于顶部纵筋11和底部纵筋12上。其中，肋梁10共有两根纵筋，分别为顶部纵筋11和底部纵筋12，而且顶部纵筋11 和底部纵筋12的结构相同。顶部纵筋11和底部纵筋12的弯折部13均向肋梁10的内部方向弯折，即，顶部纵筋11的弯折部13和底部纵筋12的弯折部13之间的距离小于顶部纵筋11和底部纵筋13其它部分之间的距离。弯折后的肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12 大致呈“V型。顶部纵筋11和底部纵筋12均包括靠近框架柱20的第一受力段14、与第一受力段14连接的弯折部13和与弯折部13连接的第二受力段15。弯折部13包括水平段 131和位于水平段131两端的第一连接段132和第二连接段133。其中，水平段131与第一受力段14和第二受力段15平行。第一连接段132连接第一受力段14和水平段131的一端，第二连接段133连接第二受力段15和水平段131的另一端。第一受力段14和第一连接段132之间的夹角与第二受力段15和第二连接段133之间的夹角相等，取值范围为120 度至150度之间，可以避免弯折部13与第一受力段14的连接处及弯折部13与第二受力段之间的连接处出现断裂。其中，为了保证肋梁10受力的合理性，第一受力段14的长度Ll为肋梁总长度的 1/20至1/10，弯折部13的水平长度L2为肋梁总长度的1/20至1/10。另外，为了保证弯折部13较好的分担肋梁的受力，弯折部13的垂直高度L4(即弯折部13的水平段131与第一受力段14或第二受力段15之间的垂直距离)为顶部纵筋和底部纵筋之间距离L5的1/2 至 2/3。因为通常情况下，肋梁10与框架柱20的连接处为肋梁10的弯矩最大处，肋梁10 最容易在此处出现破坏，进而影响框架柱20的承载力和变形能力。因为肋梁10内的每一根纵筋会部分地嵌入框架柱20内，如果将纵筋在与肋梁10和框架柱20的连接处有一定距离的位置设置弯折部，使肋梁10的受力发生一定的变换，则可以使肋梁10的破坏区域出现在连接处一定距离的位置，从而减少对框架柱20的影响。另外，通常情况下，肋梁内的顶部纵筋的数量和底部纵筋的数量相等，可以为大于等于二的任意数量，具体的根据在实际操作时的需要来设置。当肋梁内的顶部纵筋和底部纵筋的数量为二的时候，即肋梁内有四根纵筋，此时四根纵筋围成一个矩形。当肋梁内的顶部纵筋和底部纵筋的数量大于等于三的时候，即肋梁内有至少六根纵筋，此时至少六根纵筋也围成一个矩形，最边上的两根顶部纵筋和两根底部纵筋为矩形的四条边线。在实际的操作中，肋梁内的所有纵筋都可以采用前述的形式设置，即每一根纵筋都呈“V型设置。当顶部纵筋和底部纵筋的数量大于等于三时，即肋梁内至少有六根纵筋时，位于矩形的四条边线上的两根顶部纵筋和两根底部纵筋可以采取前述的形式设置，其余的每一纵筋可以为直线形式，也可以只弯折一边，即呈“ ^，型设置。这样既实现了肋梁与框架柱节点的半刚性连接目的，同时又在一定程度上简化了施工操作。其中，为了避免肋梁内纵筋的弯折部因为受拉出现变形，在弯折部上设置加强闭合箍筋，将顶部纵筋和底部纵筋的弯折部连接，限制其的形变。此处的加强闭合箍筋为连接顶部纵筋和底部纵筋的弯折部的专设箍筋，并不影响其他位置原定的箍筋的设置，也就是说，加强闭合箍筋是因为纵筋具有了弯折部而附加设置的，在没有弯折部时肋梁内设置的箍筋仍然会设置在肋梁内。以图2所示的结构为例，加强闭合箍筋30共有两根，分别设置于纵筋弯折部13的水平段131与第一连接段132以及与第二连接段133的连接处。可以理解，加强闭合箍筋 30的数量与弯折部13的水平段131的长度有关，如果水平段131的长度较小，则可以仅设置两根，即，设置在如图2所示的位置。如果弯折部13的水平段131的长度较大，也可以设置三根或者更多的加强闭合箍筋。优先的，两根加强闭合箍筋设置在水平段131与第一连接段132以及与第二连接段133的连接处，其余的设置在这两根加强闭合箍筋之间。其中， 加强闭合箍筋的截面直径与肋梁内的其他箍筋的界面直径相同。受拉钢筋40基本与肋梁内纵筋的第一受力段14和第二受力段15平行，且位于第一受力段、弯折部和第二受力段的区域内。因为纵筋具有弯折部，在受拉的时候容易变形， 增加受拉钢筋则可以避免纵筋因为受拉而变形，可以较好的避免肋梁被破坏。受拉钢筋为直线钢筋，不存在弯折，其在肋梁内的长度为第一受力段长度、弯折部水平长度和超过弯折部后部分的长度。假设受拉钢筋超过弯折部后那一部分的长度为L3，那么受拉钢筋在肋梁内的长度即为L1+L2+L3。其中，长度L3为肋梁总长度的1/10至1/5。另外，受拉钢筋的数量可以根据实际需要来设置，例如可以是一根、两根或者更多。受拉钢筋的横截面面积可以根据纵筋的横截面面积来确定，优选为纵筋横截面面积的 2/5至3/5。即，如果有两根受拉钢筋、四根纵筋，则两根受拉钢筋的横截面面积之和可以优选为四根纵筋横截面面积之和的2/5至3/5。当然，其横截面面积也可以采用其他方式确定，本发明对此并不限定。下面以框架-密肋复合墙中的肋梁和框架柱的连接结构对前述的混凝土肋梁和框架柱的连接方法进行说明。其中，肋梁10的长度为1500mm，截面高度为200mm，肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12均为2 Φ 12，两者之间的距离L5为180mm，加强闭合箍筋为Φ 4@200mm，则采用本发明的混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法对该节点进行设计的具体尺寸设计如下肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12的弯折部13中第一连接段132与第一受力段14之间的弯折角度以及第二连接段133与第二受力段15之间的弯折角度均取θ = 120° ；
肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12的第一受力段14的长度取肋梁总长度的 1/10，即 Ll = 1500mmX 1/10 = 150mm ；肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12的弯折部13的水平长度取肋梁长度的1/10， 即 L2 = 1500mmX 1/10 = 150mm ；附加受拉钢筋40的横截面面积取肋梁10全部纵筋的横街面面积和的1/2，即配置 2Φ 12 ；附加受拉钢筋40越过肋梁纵筋弯折区域后的长度取肋梁长度的2/15，即L3 = 1500mmX2/15 = 200mm ；肋梁10的顶部纵筋11和底部纵筋12中的弯折部13的水平段131与第一受力段 132或第二受力段133之间的垂直距离L4取顶部纵筋11和底部纵筋12之间原始距离L5 的 2/3，即 L4 = 180mmX2/3 = 120mm。在前述的肋梁与框架柱的半刚性连接中，第一受力段14的长度Ll与弯折部13的水平长度L2相等，可以使肋梁传递给框架柱的弯矩降低为采用直线结构的纵筋方式连接的一半，且保证了肋梁的受拉承载力不降低。以上对本发明所提供的混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法和连接结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法，其特征在于，包括以下步骤将肋梁的顶部纵筋和底部纵筋向肋梁内部方向折出弯折部，顶部纵筋和底部纵筋均一部分嵌入框架柱内、一部分嵌入肋梁内；在肋梁内设置加强闭合箍筋，加强闭合箍筋连接顶部纵筋和底部纵筋的弯折部；在肋梁内的肋梁中性轴方向设置受拉钢筋，受拉钢筋一部分嵌入框架柱内。
2.一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接结构，其特征在于，包括肋梁；框架柱，与肋梁一端连接；顶部纵筋和底部纵筋，设置于肋梁内，一部分嵌入框架柱内，所述顶部纵筋和底部纵筋在肋梁内具有弯折部；加强闭合箍筋，套设于顶部纵筋和底部纵筋的弯折部上；受拉钢筋，设置于肋梁内，一部分嵌入框架柱内。
3.如权利要求2所述的结构，其特征在于，所述顶部纵筋和底部纵筋结构相同，所述顶部纵筋和底部纵筋均包括靠近框架柱的第一受力段、与第一受力段连接的弯折部和与弯折部连接的第二受力段。
4.如权利要求3所述的结构，其特征在于，所述弯折部包括水平段和位于水平段两端的第一连接段和第二连接段，所述水平段与第一受力段和第二受力段平行，第一连接段连接第一受力段和水平段的一端，第二连接段连接第二受力段和水平段的另一端。
5.如权利要求4所述的结构，其特征在于，所述加强闭合箍筋的数量至少为二，所述至少两个加强闭合箍筋分别设置于第一连接段和水平段的连接处及第二连接段和水平段的连接处。
6.如权利要求4所述的结构，其特征在于，所述第一受力段和第一连接段之间的夹角与第二受力段和第二连接段之间的夹角相等，取值范围为120度至150度。
7.如权利要求3所述的结构，其特征在于，所述第一受力段的长度为肋梁长度的1/20 至 1/10。
8.如权利要求3所述的结构，其特征在于，所述弯折部的水平长度为肋梁长度的1/20 至1/10，所述弯折部的垂直高度为顶部纵筋和底部纵筋之间的距离的1/2至2/3。
9.如权利要求2所述的结构，其特征在于，所述受拉钢筋位于肋梁的第一受力段、弯折部和第二受力段的区域内的长度为第一受力段的长度、弯折部的水平长度及超过弯折部后部分的长度之和，所述超过弯折部后部分的长度为肋梁长度的1/10至1/5。
10.如权利要求2至9任一项所述的结构，其特征在于，所述顶部纵筋和底部纵筋的数量相等，所述肋梁内的纵筋总数量至少为四。
全文摘要
本发明提供了一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法，包括将肋梁的顶部纵筋和底部纵筋向肋梁内部方向折出弯折部，顶部纵筋和底部纵筋均一部分嵌入框架柱内、一部分嵌入肋梁内；在肋梁内设置加强闭合箍筋，加强闭合箍筋连接顶部纵筋和底部纵筋的弯折部；在肋梁内的肋梁中性轴方向设置受拉钢筋，受拉钢筋一部分嵌入框架柱内。本发明还提供一种混凝土肋梁和框架柱节点的连接结构。本发明的混凝土肋梁和框架柱节点的连接方法和连接结构，既能实现肋梁和框架柱的半刚性连接，同时又不降低肋梁的受拉承载力。
文档编号E04C5/02GK102155051SQ20111002815
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月26日 优先权日2011年1月26日
发明者李鹏飞, 袁泉, 郭猛 申请人:北京交通大学