一种预制UHPC节点构件及连接方法与流程

2021-01-14 11:01:05|

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本发明涉及了建筑工程领域，特别涉及一种预制节点构件与梁柱的连接方法。

背景技术：

(1)装配式建筑结构中，预制柱与预制梁通过节点连接，连接节点的抗震性能一直是装配式结构中的关键问题。在施工作业中，节点区域往往进行箍筋加密和梁端、柱端钢筋搭接，造成钢筋拥挤的现象，从而使得施工困难，影响节点区域的浇筑质量。

(2)超高性能混凝土(uhpc)是一种新型的水泥基复合材料，具有超高的抗拉和抗压强度、延性和良好的耐久性。然而uhpc材料对养护条件要求较高，在施工时现浇uhpc很难达到其养护条件，从而导致uhpc性能没有良好的发挥出来。

(3)因为uhpc优秀的性能，在满足强度要求的情况下，所需使用的uhpc的量要远小于普通混凝土的量，但由于节点尺寸的限制，若在节点区域全部浇筑uhpc，会导致材料的浪费，成本的增加。

技术实现要素：

发明目的：本发明提供了一种预制uhpc节点构件及与梁、柱的连接方法，本方法将uhpc用于结构最关键的节点区域，避免了节点区复杂的施工问题，提高结构受力性能，增强了节点耐久性，克服了现浇uhpc难养护的问题，又因为只在节点外侧使用uhpc材料，从而节省了材料的用量，降低了成本。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种预制uhpc节点构件，包括核心区混凝土，包裹在核心区混凝土外围的uhpc层，u型槽，节点构件上的预留孔洞和预留钢筋；

所述预制uhpc节点构件的制作方法为：先浇筑核心区混凝土，在核心区混凝土浇筑成型后，先将下侧预留钢筋放入模具内，然后将核心区混凝土放置在下侧预留钢筋上，最后把上侧预留钢筋放入模具内，然后浇筑uhpc后制成uhpc层和u型槽，将模具中的钢棒拿出后制成预留孔洞；

优选的，所述节点构件的核心区混凝土为普通混凝土材料并根据实际情况设预留孔洞，该预留孔洞与uhpc层上的孔洞尺寸和位置一致，以便柱纵筋的伸入。

本发明提出一种梁、柱和所述节点构件的连接方法，采用如下技术方案：

一种梁、柱和所述节点构件的连接方法，其特征在于：包括预制uhpc节点构件、预制混凝土柱、预制混凝土梁、坐浆层、钢筋套、现浇普通混凝土段；

所述预制混凝土柱和预制uhpc节点构件通过坐浆层连接，预制混凝土梁和预制uhpc节点构件通过普通混凝土后浇段连接，预制混凝土下柱纵筋穿过节点构件，柱纵筋固定在位于坐浆层的钢筋套筒里，梁纵筋与预留钢筋在普通混凝土后浇段通过钢筋套筒连接。

优选的，所述预制uhpc节点构件放置于预制混凝土下柱上面，预制混凝土下柱的柱纵筋穿过节点构件中的预留孔洞，预制混凝土下柱的柱纵筋的长度要足够穿过节点构件中的预留孔洞，然后依次浇筑预留孔洞和坐浆层。

优选的，预制混凝土梁中的梁纵筋与预制uhpc节点构件中的预留钢筋通过钢筋套筒相连，预制混凝土梁与预制uhpc节点构件通过后浇普通混凝土段连接时，节点构件中u型槽的侧面与预制混凝土梁的侧面位于同一平面。

优选的，所述预制混凝土柱和预制混凝土梁的端部均设置键槽和粗糙面，所述预制uhpc节点构件表面设置粗糙面。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)本发明通过预制节点构件避免了施工作业中出现的节点处钢筋拥挤造成的节点浇筑困难，节点质量难以保证的问题。

(2)由于uhpc材料性能优越，在梁柱节点只需使用少量的uhpc材料即可满足设计要求，但节点受到梁柱尺寸的约束，节点体积无法减少，在节点区域全部使用uhpc材料会导致材料的浪费，本发明通过在节点外侧使用uhpc层的方法，在很好的发挥uhpc的超高的性能的同时，有效的控制了该材料的使用量，从而节约了成本，避免了材料的浪费。

(3)本发明中的uhpc层对内部核心区混凝土具有的约束作用可以提高核心区混凝土的整体性能，满足强节点弱构件的要求，并且增加了结构的耐久性。

(4)本发明中的预制uhpc节点构件在工厂预制，可以进行高温加压养护，从而充分发挥uhpc优良的性能。

(5)本发明中节点构件的u型槽与预制混凝土梁通过现浇混凝土相连接，使得梁上塑性铰远离节点区域，提高了结构的抗震性能。

附图说明

图1为本发明的预制uhpc节点构件示意图；

图2为本发明的预制uhpc节点构件俯视图；

图3为图2的a-a示意图；

图4为本发明中梁、柱和节点构件的连接示意图；

图5为本发明的预制柱示意图；

图6为本发明的预制梁示意图；

图7为本发明的节点构件模具示意图。

图中：1-预制uhpc节点构件，11-uhpc层，12-核心区混凝土，13-u型槽，14-预留孔洞，15-预留钢筋，2-预制混凝土柱，201-预制混凝土下柱，202-预制混凝土上柱，21-柱纵筋，211-预制混凝土下柱纵筋，212-预制混凝土上柱纵筋，22-柱箍筋，3-预制混凝土梁，31-梁纵筋，32-梁箍筋，4-坐浆层，5-钢筋套筒，6-普通混凝土后浇段，7-节点构件模具，71-带预留钢筋孔的钢板，72-钢棒，73-箍筋，74-u型槽模具。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明提出了一种预制uhpc节点构件，如图1，所述预制uhpc节点构件1由核心区混凝土12，uhpc层11，预留钢筋15，预留孔洞14，u型槽13组成，先预制带有预留孔洞的核心区混凝土12，然后将预留钢筋15放入节点构件模具7的下侧孔洞71内，将制成的核心区混凝土12放入节点构件模具7，在将预留钢筋15放入节点构件模具7的上侧孔洞71内，接着浇筑uhpc，进行高温加压养护，制成预制uhpc节点构件1。所述节点构件充分发挥uhpc材料的优秀性能，增强了节点的抗震性能，减少了节点区域的钢筋用量，降低了施工难度。

图1所述预制uhpc节点构件1由节点预制模具7制作；如图7所示，所述模具由带预留钢筋孔的钢板71，钢棒72，箍筋73和u型槽模具74组成；预制uhpc节点构件1的预留钢筋15穿过带预留钢筋孔的钢板71，预留孔洞14由钢棒72制成，向节点构件模具7和u型槽模具74中浇筑uhpc材料制成uhpc层11和u型槽13。

进一步的，所述节点构件模具7的u型槽模具74内部贯通，以保证在浇筑uhpc材料时，所述预制uhpc节点构件1的uhpc层11与u型槽13一体连接，在结构受到往复荷载时，由uhpc材料制成的u型槽将梁端塑性铰外移，从而提升结构抗震能力。

本发明还提出了一种预制uhpc节点构件及连接方法，如图4，所述预制uhpc节点构件1放置于预制混凝土下柱201上，所述预制混凝土下柱201的柱纵筋211穿过节点构件1中的预留孔洞14与预制混凝土上柱202的柱纵筋212通过钢筋套筒5相连，所述预制uhpc节点构件1与预制混凝土柱2之间通过坐浆层4连接，所述预制混凝土梁3中的梁纵筋31与预制uhpc节点构件1中的预留钢筋15通过钢筋套筒5相连，所述预制混凝土梁3与预制uhpc节点构件1通过后浇普通混凝土段6连接。将超高性能的uhpc材料以预制节点构件的形式运用在受力复杂的梁柱节点，可以有效提升框架的耗能能力和耐久性能。

进一步的，所述预制混凝土柱2的端部和预制混凝土梁3的端部设置有键槽和粗糙面，所述预制uhpc节点构件1的表面设有粗糙面，以增强界面粘结性能。

参阅图1到图5，本发明的施工方法，包括以下步骤：

步骤一，根据具体情况，在工厂中将所述的预制混凝土柱2、预制混凝土梁3、预制uhpc节点构件1制作成型，并加以养护，然后运输到施工现场；

步骤二，吊装预制混凝土下柱201，将所述预制节点构件1放置于预制混凝土下柱201的上方，将预制混凝土下柱201的柱纵筋211穿过节点构件中的预留孔洞；

步骤三，吊装预制混凝土上柱202，将预制混凝土上柱202的柱纵筋212与预制混凝土下柱的柱纵筋211通过钢筋套筒5相连，然后分别浇筑钢筋套筒5，节点构件预留孔洞14和节点构件1与预制混凝土上、下柱之间的坐浆层4，完成节点构件与柱的连接；

步骤四，吊装预制混凝土梁3，将预制混凝土梁3中的梁纵筋31与预制uhpc节点构件1中的预留钢筋15通过钢筋套筒5相连，然后分别浇筑钢筋套筒5和预制混凝土梁3与预制uhpc节点构件1之间的后浇普通混凝土段6，完成节点构件与梁的连接。

步骤五：重复上述步骤一到步骤五完成整体框架的制作。

以上所述仅是本发明的部分实施方法，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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