装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法

摘要

本发明公开了一种装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，将横向框架的所有梁柱均从中部断开，分解为+字形非顶部中节点单元、T形非顶部边节点单元或顶部中节点单元、L形顶部边节点单元以及底柱，并预制，然后现场拼接横向框架，用连系梁将一榀榀横向框架连成整体，形成整体的房屋框架结构。本发明方法，通过节点单元的拼接，避免了在梁柱节点处的构造与拼接，保证了节点处的完整性与可靠性，符合“强节点，弱构件”原则，解决了传统装配式结构梁柱节点连接的难题。因此整体性好，刚度高。克服了套管连接构件钢筋的难以精确对接的缺点，对预制构件产品及现场施工操作精度要求低，提高了施工效率，为装配式结构的大规模推广提供了可能。

权利要求

1.一种装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，其特征在于：

将房屋宽度方向设为水平荷载的主受力方向，称为横向，将与之垂直的长度方向记为纵向；整个框架结构房屋沿纵向每间隔设定的距离设置一榀横向框架，相邻横向框架间设置连系梁，连系梁将一榀榀横向框架连成整体，形成整体的房屋框架结构；

首先，将各横向框架分解为节点单元，分解方法是，将横向框架的所有梁柱均从中部断开，一榀横向框架被分解为+字形非顶部中节点单元、T形非顶部边节点单元或顶部中节点单元、L形顶部边节点单元以及底柱；各节点单元的节点处沿纵向设有牛腿，牛腿的顶面预埋钢板，用于和纵向连系梁连接；连系梁两端端部下边缘预埋有预埋角钢，用以和牛腿连接；预制所述的各种节点单元及底柱，预制连系梁；

按照一榀横向框架的结构，将各个节点单元以及底柱通过左梁与右梁、上柱与下柱的拼接，最终形成一榀横向框架，各榀横向框架通过连系梁连接，形成房屋框架结构。

2.根据权利要求1所述的装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，其特征在于：所述连系梁与横向框架连接，其连接方式是，采用闪光对焊工艺将连系梁端部预埋的角钢与节点单元的牛腿顶部预埋的钢片焊接起来，从而实现主受力方向数榀框架的纵向连接。

3.根据权利要求1所述的装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，其特征在于：

所述节 点单元的左梁端部和右梁端部设企口，且企口朝向上下对应，且梁的端部上下边缘处预埋角钢，梁内受力筋与预埋角钢焊接；

所述节点单元的上柱顶部开设有凹槽，凹槽内预埋钢圈，钢圈与柱内钢筋焊接；所述底柱的顶部结构与节点单元上柱顶部结构相同；

所述节点单元的下柱底部设有与上柱顶部凹槽相对应的凸台，凸台面预埋钢圈，钢圈与柱内钢筋焊接成整体；

下柱预埋钢圈与上柱预埋钢圈结构对应布置。

4.根据权利要求1所述的装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，其特征在于：所述节点单元间的左梁与右梁拼接，先沿接触面涂抹胶凝材料，再完成梁内预埋角钢的对接，角钢上部外铺钢板，通过焊接工艺实现角钢与受力钢筋的纵向连接，最终待胶凝材料固化时，预制梁被固结成整体。

5.根据权利要求1所述的装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法，其特征在于：所述节点单元间的上柱与下柱的拼接，在拼接前，向位于拼接下方的节点单元的上柱顶部的凹槽内浇筑有具有胶凝能力的材料，拼接时，胶凝材料因受到位于拼接上方节点单元的下柱凸台的挤压而充盈上下柱间的空隙；上、下柱内预埋钢圈通过闪光对焊的焊接工艺焊接成整体，从而实现上下柱内钢筋的纵向连接，最终使上下预制柱连接起来。

说明书

装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种装配式钢筋混凝土框架结构节点单元分解及拼装方法。

背景技术

[0002] 目前我国正在大力发展绿色环保节能装配式混凝土结构建筑，装配式结构的推广与应用，可促进我国建筑业的转型与升级。而装配式建筑的核心问题在于节点处的连接。从预制装配式建筑本身的特点而言，预制构件的自身质量可以得到保证，而将这些构件组合成建筑物依靠的是节点，所以节点性能关乎着建筑的整体性能。从梁柱节点的受力特性来看，梁柱节点不仅受力、传力机理复杂，而且节点极易发生非延性破坏。故梁柱节点既是建筑承载受力的关键部位，也是建筑最薄弱的一环，一旦破坏将引起严重的后果。

[0003] 目前国内主流的适用于框架结构的装配式拼装单元为独立的杆件单元，这些独立的杆件单元在施工拼装时按照其拼装工艺可分为湿法连接和干法连接。湿法连接的过程是独立的梁柱杆件单元在工厂被制作完毕后送到现场进行拼接吊装，并在梁柱节点处浇筑混凝土，完成后浇整体式结构。但这种湿法连接并没有走出整体现浇的的影子，其本质仍是现浇结构的延续，并且存在节点处构造复杂，施工拼接难度较大以及施工现场噪声大，环境污染严重等一系列问题，并不符合主流装配式建筑的发展方向。

[0004] 预制独立梁柱杆件单元的干法连接近几年也在国内兴起，目前国内现场节点干法连接的主流方法为钢筋套筒灌浆连接。其主要工作原理是将一预制构件内置的钢筋与套筒螺纹连接，现场拼接时另一预制构件外露钢筋插入套筒内，套筒壁间隔设有灌浆口和出浆口，连接后在套筒内灌注水泥基灌浆料，待固化后实现相邻装配式建筑构件的连接。但该种连接方式对预制构件产品及现场施工操作提出了极高的精度要求。在实际施工过程中，节点处预制构件端部伸出的全部钢筋很难与套筒对齐从而导致本应插入套筒内的钢筋被截断或者钢筋没有按照规定要求足长的插入钢筋套筒内，最终影响节点的连接质量，使得节点处的整体性与可靠性难以得到保证。并且节点延性较差，难以防止在地震荷载作用下产生破坏。同时灌浆质量的检验具有主观性和检测成本较高等一系列问题，国内暂无同时兼具可靠有效且成本低廉的质量检测方法。

[0005] 可见，无论是湿法连接还是干法连接，独立的杆件单元的节点区都存在着不容忽视的问题，节点无法在保证可靠性与完整性的同时使施工拼接得到最大程度的简化。

发明内容

[0006] 针对目前行业内尚无有效办法解决装配式结构节点连接问题的现状，本发明专利本着“强节点，弱构件”的原则，提出一种适用于钢筋混凝土框架结构的装配式节点单元。这种节点单元设计避开传统梁柱节点连接的薄弱部位，避免在梁柱节点处拼接，而是在梁跨中与柱中部进行拼接组装，将梁柱预制成“+”、“T”和”L”等结构单元，通过闪光对焊实现结构单元之间的连接，大幅度提高装配式钢筋混凝土结构的整体性、刚度，因而具有较好地抗震性能。同时通过钢片焊接实现构件的连接，克服了套管连接构件钢筋的难以精确对接的缺点，对预制构件产品及现场施工操作精度要求低，具有较强的可操作性与应用性，为装配式结构标准化生产与大规模推广应用提供了可能。

[0007] 本发明提出一种全新的适用于钢筋混凝土框架结构的装配式节点单元及其拼装方法，其特征在于将房屋宽度方向设为水平荷载的主受力方向，称为横向，将与之垂直的长度方向记为纵向；整个框架结构房屋沿纵向每间隔设定的距离设置一榀横向框架，相邻横向框架间设置连系梁，连系梁将一榀榀横向框架连成整体，形成整体的房屋框架结构。

[0008] 将各横向框架分解为节点单元，分解方法是，将横向框架的所有梁柱均从中部断开，一榀横向框架被分解为+字形非顶部中节点单元、T形非顶部边节点单元或顶部中节点单元、L形顶部边节点单元以及底柱。三种节点单元的节点处沿纵向设有牛腿，用于和纵向连系梁连接。预制所述的各种节点单元及底柱。

[0009] 预制连系梁，连系梁的结构形式为连系梁长度略小于横向柱净间距，连系梁两端端部下边缘预埋有预埋角钢，用以和牛腿连接。

[0010] 各个节点单元通过左梁与右梁，上柱与下柱的拼接，最终形成一榀横向框架，各榀横向框架通过预制连系梁连接，拼接时继续采用闪光对焊工艺将连系梁端部预埋的角钢与牛腿顶部预埋的钢片焊接起来，从而实现主受力方向数榀框架的纵向连接。

[0011] 节点单元中，左梁（位于节点左侧的梁）端部和右梁（位于时节点右侧的梁）端部设企口，且企口朝向上下对应，且梁的端部上下边缘处预埋角钢，梁内受力筋与预埋角钢焊接。节点单元的上柱（位于节点上方的柱）顶部开设有凹槽，凹槽内预埋钢圈，钢圈与柱内钢筋焊接。所述底柱的顶部结构与节点单元上柱顶部结构相同。节点单元的下柱（位于节点下方的柱）底部设有与上柱顶部凹槽相对应的凸台，凸台面预埋钢圈，钢圈与柱内钢筋焊接成整体。下柱预埋钢圈与上柱预埋钢圈结构对应布置。

[0012] 节点单元间的左梁与右梁在拼接过程中，先沿接触面涂抹胶凝材料，再完成梁内预埋角钢的对接，角钢上部外铺钢板，通过焊接工艺实现角钢与受力钢筋的纵向连接，最终待胶凝材料固化时，预制梁被固结成整体。

[0013] 节点单元间的上柱与下柱的拼接，在拼接前，向位于拼接下方的节点单元的上柱顶部的凹槽内浇筑有具有胶凝能力的材料，拼接时，胶凝材料因受到位于拼接上方节点单元的下柱凸台的挤压而充盈上下柱间的空隙。上、下柱内预埋钢圈通过闪光对焊的焊接工艺焊接成整体，从而实现上下柱内钢筋的纵向连接，最终使上下预制柱连接起来。同时通过凸台与凹槽设计能有效提高预制柱连接节点的抗剪能力。

[0014] 本发明有益效果：

[0015] （1）有效地解决了梁柱节点连接的难题

[0016] 传统装配式杆件单元连接具有构造复杂，施工难度大，且整体性可靠性较低等缺点，本发明提出一种全新的适用于钢筋混凝土框架结构的装配式节点单元及其拼装方法，将整个框架结构分解成数榀主受力方向框架，通过纵向的连系梁将其连接成整体。通过“+”字形、“T”形和”L”形等节点单元的设计，避免了在梁柱节点处的构造与拼接，保证了节点处的完整性与可靠性，符合“强节点，弱构件”原则，解决了传统装配式结构梁柱节点连接的难题。

[0017] （2）整体性好，刚度高

[0018] 通过闪光对焊实现结构单元之间的连接，大幅度提高装配式钢筋混凝土结构的整体性、刚度，因而具有较好地抗震性能。

[0019] （3）具有较强的可操作性与应用性

[0020] 同时通过钢片焊接实现构件的连接，克服了套管连接构件钢筋的难以精确对接的缺点，对预制构件产品及现场施工操作精度要求低，降低了人力成本，提高了施工效率，易于保证施工质量，为装配式结构的大规模推广提供了可能。

附图说明

[0021] 图1为框架结构示意图。

[0022] 图2框架结构的柱网平面布置图。

[0023] 图3为一榀横向框架示意图。

[0024] 图4为各节点单元立体示意图。其中：a图是T形节点单元，b图是+字形节点单元，c图是L形节点单元。

[0025] 图5节点单元上柱与下柱断面构造图。a图是上柱，b图是下柱。

[0026] 图6节点单元下柱端部处仰视图。

[0027] 图7节点单元柱端施工连接示意图。

[0028] 图8节点单元间梁的连接示意图。

[0029] 图9连系梁牛腿连接断面示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。实施例

[0031] 图1所示的是某建筑物框架结构，建筑物宽度方向设为水平荷载的主受力方向，称为横向，将与之垂直的长度方向记为纵向。整个框架结构建筑物沿纵向每间隔设定的距离设置一榀横向框架1，共计七榀。相邻横向框架间设置连系梁，连系梁2将一榀榀横向框架连成整体，形成整体的建筑物框架结构。图2示意的是该建筑物框架结构的柱网平面布置。

[0032] 图3示意的是一榀横向框架，由三梁四柱构成。如图3中虚线所示，将横向框架的所有梁柱均从中部断开，一榀横向框架被分解为：+字形非顶部中节点单元5、T形非顶部边节点单元4、T形顶部中节点单元4、L形顶部边节点单元3以及底柱101。各节点单元的结构形状如图4所示。

[0033] 如图4所示，节点单元中，左梁端部设置朝上的企口401，右梁端部相应地设置朝下的企口402。在所述企口的上下口沿边缘处预埋角钢14，梁内受力筋与预埋角钢焊接。

[0034] 如图5、图6所示，节点单元的上柱11（位于节点上方的柱）顶部开设有凹槽10，凹槽为四棱台凹陷结构，凹槽内预埋钢圈8，钢圈为回形，钢圈与柱内钢筋7焊接。所述底柱101的顶部结构与节点单元上柱顶部结构相同。节点单元的下柱6（位于节点下方的柱）底部设有与上柱顶部凹槽相对应的凸台9，所述凸台为四棱台，凸台面预埋钢圈8，钢圈也为回形，钢圈8与柱内钢筋7焊接成整体。

[0035] 三种节点单元的节点处沿纵向设有牛腿19，牛腿顶面预埋钢板，牛腿用于和纵向连系梁2连接。连系梁两端端部下边缘预埋有预埋角钢18，用以和牛腿连接。

[0036] 如图8所示，节点单元间的梁的拼接（即：左梁与右梁拼接）过程中，先沿两个梁的拼接接触面涂抹胶凝材料，再完成左右梁预埋角钢14的对接，角钢上部外铺钢板16，焊接，最终待胶凝材料固化时，预制梁被固结成整体。

[0037] 如图7所示，节点单元间的上柱11与下柱6在拼接前，向上预制柱顶部的凹槽10内浇筑胶凝材料12，拼接时，胶凝材料12因受到上部节点单元的下柱棱台9的挤压而充盈上下柱间的空隙。上下柱内预埋钢圈8通过闪光对焊的焊接工艺焊接成整体，从而实现上下柱内钢筋的纵向连接，最终使上下预制柱连接起来。同时通过棱台与凹槽设计能有效提高预制柱连接节点的抗剪能力。

[0038] 各节点单元通过左梁与右梁，上柱与下柱的拼接，最终形成主受力方向的一榀横向框架。

[0039] 各榀横向框架通过预制连系梁连接。如图9所示，连系梁17长度略小于横向框架净间距，拼接时继续采用闪光对焊工艺将连系梁端部预埋的角钢18与牛腿顶部预埋的钢板20片焊接起来，从而实现主受力方向数榀框架的纵向连接。