混凝土连接（精选10篇）
混凝土连接 篇1
前言
随着建筑业的不断转型升级,住宅产业化已是建筑行业的大势所趋,这不容置疑。住宅产业化是以科技进步为核心,用现代化科学技术改造传统的住宅产业,通过生产工厂化、施工装配化、部品通用化、管理信息化改善工人的劳动条件、减轻劳动强度、提高劳动生产率,既有利于科学管理和文明施工,又可加快建设速度。建筑行业中的部分龙头企业率先有所动作,尝试用建筑产业现代化的思维,应用先进的工业化技术,投入到建筑施工中来。济宁九巨龙建筑工程有限公司作为济宁市龙头建筑工程公司,时刻学习推行先进的建筑施工技术。
预制混凝土楼梯作为现代建筑产业化中的标准部品之一,具有以下特点:工厂制作质量容易保证,外观优良 ; 安装施工工艺简便,现场无垃圾产生 ; 施工过程支撑少,易通行,可以作为施工期间的施工通道 ; 混凝土强度已达标,有利于楼梯的成品保护 ;预制混凝土楼梯可以减少现场的湿作业,便于冬季施工,减少材料浪费。由于预制混凝土楼梯板具有以上诸多优势,我们首先进行了预制楼梯的制作与现场施工的研究。
我们第一个住宅产业化试点项目为一栋18层的高层住宅,第二个试点项目为11层的小高层住宅楼,主体结构均为现浇剪力墙结构,楼梯部分均采用预制混凝土楼梯。由于仅有楼梯梯段部分采用了预制混凝土构件,那么就出现了预制混凝土楼梯与现浇楼梯平台之间的连接的处理问题,那么采用何种连接方式成本更有优势、制作方式更简便,安装施工更快捷,对整体施工影响最小,经过以上两个项目的实践及对其他住宅产业化项目的参观学习,将我们的经验分享如下:
预制混凝土楼梯与现浇楼梯平台的连接固定方式有两种:一种为预制混凝土楼梯上下两端均为固定铰支座,固定铰可以是二者现浇在一起,也可以是采用栓接连接在一起;另一种为预制混凝土楼梯上端为固定铰支座,下端为滑动铰支座。
预制混凝土楼梯样式一:两端现浇固定铰
该形式的预制混凝土楼梯被应用于公司承建的玖玺项目4#住宅楼,按照施工图设计,预制混凝土楼梯受力筋各伸出楼梯上下端面300mm,预制楼梯吊装入位后,梯板预留受力筋和楼梯平台现浇在一起。具体设计如图1。
由于该形式的预制混凝土楼梯受力筋需要伸出梯板上下端头,这就要求楼梯模具两端端头模板需留出受力筋穿出的孔。模具端头模板留有预留孔,为了防止该预留孔处漏浆,预留孔孔径不宜过大,这就造成钢筋笼入模以及成品养护完毕出模时,楼梯模具端头模板不好安装及拆卸。为了改善这种状况,我们将厂家加工好的模具孔径加大,在模具端板外侧使用柔性橡胶板再次封堵,较好的解决了漏浆及端板装拆困难的问题。为了保证预制混凝土楼梯板端面混凝土与现浇部分的结合,楼梯板端面需做成毛面。
该形式预制混凝土楼梯的吊装安装需待该梯段上下端平台模板支设完毕且钢筋绑扎完毕后才能吊装入位。难点是该梯段上下端平台梁上部受力筋需待预制混凝土楼梯安装到位后再行穿入,而且平台梁上部受力筋需从楼梯上下排受力筋之间穿过,施工时较为不便。预制混凝土楼梯安装以后,该梯段即可作为施工楼梯使用,减少了临时楼梯的使用,安全性较高。由于该种形式预制混凝土楼梯预留胡子筋,在工厂制作完毕后的成品存放期间,须做好预留胡子筋的保护工作,防止胡子筋锈蚀。我们采取的方式是预制混凝土楼梯出模后立即使用水泥浆涂抹胡子筋进行保护。
预制混凝土楼梯样式二:两端栓接固定铰
该形式的预制混凝土楼梯被普遍的应用于万科房地产公司的住宅产业化项目中。该形式预制混凝土楼梯的连接是在现浇平台梁上预埋两个M20螺杆,在预制混凝土楼梯上端对应位置设置两个支座孔,用于安装M20螺杆,通过后期孔内二次灌浆将螺杆与预制混凝土楼梯连成一体。支座孔距楼梯最近边缘至少为50mm,防止在制作及施工期间支座孔被损坏。支座孔的尺寸应考虑安装空间及施工误差。上下端梯板边缘与平台板间预留25mm安装间隙,楼梯安装调整完成后将预留空隙采用灌浆料封堵。连接节点如图2。
该形式预制混凝土楼梯上下两端均不需预留胡子筋,但须在梯板两端预留支座孔。支座孔的预留可以在模具上直接考虑埋件预留。钢筋笼就位后,楼梯模具的组装非常简便。出模后的预制混凝土楼梯无露出表面的钢构件、钢筋等,成品保护较为简单。
该形式预制混凝土楼梯板的安装需待楼梯上下两侧休息平台达到一定强度以后才能进行,安装时不得拆除平台模板及支撑。在预制混凝土楼梯板吊装入位之前,施工该梯段上层主体结构模板和钢筋绑扎时需要搭设临时楼梯。
预制混凝土楼梯样式三:一端固定铰,一端滑动铰
该样式的预制混凝土楼梯被应用于公司承建的泗水龙城御园10# 住宅楼,按照施工图设计,预制混凝土楼梯需在梯板上端埋入角钢预埋件,相应平台位置也埋入角钢预埋件,用钢板将预制楼梯和平台的预埋角钢件焊接连接,预制楼梯板和平台之间留20mm缝隙,安装完毕后采用比主体结构高一等级细石混凝土填缝。预制混凝土楼梯板下端与搁置平台之间铺设5厚聚四氟乙烯板,预制混凝土楼梯与建筑面层之间留50mm宽缝,用柔性建筑材料(如沥青麻丝)填缝,保证楼梯板与主体结构的相对滑动。连接节点设计如图3。
该样式在构件制作时,构件上下两端均不需预留胡子筋,但须预埋角钢件。钢筋笼就位后,楼梯模具的组装非常简便。由于预制混凝土梯板预埋了角钢件,出模后同样需要在角钢表面涂抹水泥浆防止角钢锈蚀。
该样式预制混凝土楼梯的安装需待楼梯板上下两侧休息平台达到强度以后才能进行。安装施工时需待该预制混凝土楼梯上下两端平台达到一定强度以后才能安装,楼梯板下端找平后,铺设聚四氟乙烯板,然后再吊装预制楼梯板。安装时不得拆除平台模板及支撑。在预制混凝土楼梯板吊装入位之前,施工该梯段上层主体结构模板和钢筋绑扎时需要搭设临时楼梯。
该样式预制混凝土楼梯的连接做法是属于《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2004)推荐做法,在底部滑动支座处,预制混凝土楼梯在平台梁上的最小搁置长度应大于100mm以防止预制楼梯板滑落。该形式整体结构受力较好,但是该做法预制混凝土楼梯上端与平台梁连接处两侧均需预埋角钢,且用钢板将二者可靠连接,楼梯板下端与平台梁之间需铺设5mm厚聚四氟乙烯板以保证楼梯板与主体结构的相对滑动。该做法使用的角钢预埋件、连接钢板及聚四氟乙烯板增加成本较大。经济性不如以上两种形式的预制混凝土楼梯板好。
结语
经过对比,综合考虑经济优势、工程预制、成品保护、现场安装等各种因素,样式二的预制混凝土楼梯均具有较大优势,适宜在工程项目中大规模推广使用。
混凝土连接 篇2
摘要:近年来,我国对许多病险水闸进行了安全鉴定和除险加固,总结积累了大量的设计和施工经验。本文对天津市宁车沽防潮闸除险加固工程中的新老混凝土结合与连接的设计方案、钢筋锚固材料和新老混凝土结合面粘接材料的选择、施工方法与工艺等进行了总结,为今后其它类似工程的设计与施工提供参考。
关键词:设计与施工 新老混凝土连接 防潮闸 宁车沽
1 工程概况及特点
1.1 工程概况
宁车沽防潮闸位于天津市塘沽区宁车沽村西潮白河与永定新河交汇处,是潮白、北运河水系的主要控制工程之一,集防洪、挡潮、排涝和蓄淡于一体,对确保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。
宁车沽防潮闸设计流量为3060m3/s,为II等工程,主体建筑物的级别为2级。地震设防烈度为8度。
由于防潮闸长期在海水及盐雾环境下运行和受唐山地震破坏影响,该闸存在诸多安全隐患,2000年12月对宁车沽防潮闸进行了安全鉴定,评定该水闸安全类别为三类,需进行除险加固,对部分结构进行拆除重建。
除险加固后,全闸共22孔,其中中部20孔过流,两边孔用混凝土墙封堵。每孔净宽8m,中墩厚1.1m,闸室总宽199.1m,顺水流方向总长123m。工作闸门为升卧式平板钢闸门,位于闸室中部,上下游分别设有检修闸门。闸上设有工作桥、检修桥和交通桥。
1.2 工程特点
近年来,我国对许多病险水闸进行了安全鉴定和除险加固,总结积累了大量的设计和施工经验。但是,由于受到资金和工期等条件的限制,在满足水闸运用功能和结构安全的前提下,仅对水闸的部分结构进行拆除重建,宁车沽防潮闸就是一个典型的实例。
宁车沽防潮闸保留了闸底板和部分闸墩,由于闸室整体稳定的需要,闸室底板向上游加长。同时,将原闸墩部分拆除并向上游接长,原闸墩上部也有部分拆除。因此,整个闸室有以下新老混凝土的结合、连接部位:加长段新闸底板与原闸底板、原闸底板顶面与其上层新浇混凝土面、新老闸墩的立面、新老闸墩的水平面、新闸墩与老底板等,见附图。
附图:新老混凝土连接部位示意图
①新老底板连接 ②老底板顶面新浇砼 ③新闸墩与老底板连接 ④新老闸墩立面连接 ⑤新老闸墩平面连接
2 设计方案
新老混凝土的连接一是解决新老混凝土结构本身的结合,使新老混凝土结合面的强度尽可能地达到新混凝土本身的结构强度,限制或减少混凝土裂缝的发生。二是通过插入新老混凝土中的钢筋来加强新老混凝土的结合,当结构承受的拉力超过混凝土本身的抗拉强度时由钢筋来承担。一般来说,钢筋强度的设计能够容易满足,而新老混凝土结合面的处理不易。
根据新老混凝土结合面所处的不同部位,宁车沽防潮闸采取以下相应的处理措施。
加长段新闸底板与原闸底板的连接:利用原闸底板已有的与原铺盖之间的连接钢筋,并在原闸底板内沿水平方向钻孔布置两排插筋,插筋间距为200mm。为保证新老闸底板在接缝处的垂直变位一致,原混凝土闸底板留有长厚均为0.3m的平台,新闸底板位于平台之上。为扩大新老混凝土结合面的面积,将原闸底板结合面的上部凿成45°斜面。
原闸底板顶面与其上层新浇混凝土面的连接:由于地基沉降,原闸底板高程平均降低了0.43m左右。为恢复闸底板高程,需在原闸底板上新浇筑混凝土。为保证新老混凝土的结合,采取以下措施:将原混凝土闸底板沿厚度方向凿除10cm,在原混凝土底板上钻孔埋植插筋,插筋间排距为1m,梅花形布置,插筋埋入原混凝土底板中的长度为0.5m,上部露出0.35m。浇筑新混凝土之前在老混凝土底板顶面铺设一层水泥砂浆。
新老闸墩的立面连接:新老闸墩的立面接缝正处于下游检修闸门槽位置,是闸墩结构强度比较薄弱的部位,容易产生竖向裂缝。设计在原闸墩立面上布置三排插筋,其中,闸墩两侧的插筋为贯穿检修门槽的结构钢筋,中间一排插筋为加强新老混凝土连接的钢筋,其长度比两侧钢筋短些。在浇筑闸墩混凝土时,应随着混凝土仓面的上升,在老闸墩结合面上涂刷(或喷射)一层水泥净浆或无机界面胶,以保证新老混凝土结合面的粘接强度。
新老闸墩的水平面连接:两个边孔闸墩需部分拆除后浇筑混凝土进行加高,原闸墩拆除高度以满足竖向新老钢筋焊接长度要求,并应使钢筋的焊接位置间隔错开。
新闸墩与老底板连接:根据闸室结构布置的需要,将原闸墩上游部分进行了拆除,而原闸墩下的底板予以保留,拆除的闸墩部分将与上游加长的闸墩段一起浇筑,形成整体。在老闸底板上根据闸墩结构强度计算布置所需的闸墩钢筋,以钻孔的方式进行植筋,钢筋的锚固长度必须满足规范要求。在浇筑混凝土之前,需对原闸底板进行凿毛、冲洗,并应在原闸底板上铺设水泥砂浆。
3 锚固和粘接材料的.选用及现场试验
3.1 插筋锚固材料的选用及拉拔试验
在新老混凝土连接中大量使用了插筋,为保证插筋的锚固强度,除满足锚固长度外,在插筋孔中需填充锚固材料,以增加插筋与混凝土之间的粘接强度。用于灌注插筋的锚固材料选用了两种,即TK锚固剂和膨胀砂浆,分别用于水平插筋和垂直插筋。膨胀砂浆中掺入UEA型膨胀剂和早强剂,膨胀剂的掺入量为水泥重量的10%,膨胀砂浆的强度不低于C20混凝土强度等级。
采用TK锚固剂的水平插筋经现场拉拔试验检测,φ20(II级)钢筋拉拔力达106.9kN时仍完好,而II级φ20钢筋设计抗拉力为97.4kN,满足设计要求。采用膨胀砂浆的垂直插筋经现场拉拔试验检测,拉拔力也能满足设计要求。TK锚固剂为独立的筒式包装,便于注入水平钻孔中,施工迅速。膨胀砂浆相对便宜,用于竖向插筋。
3.2 水平接缝水泥砂浆的选用
对于新老闸墩、新老底板、闸墩与底板等水平结合面混凝土浇筑前,老混凝土水平缝面上应铺设一层水泥砂浆,砂浆的强度等级不低于C20混凝土强度等级,厚度为20mm左右。
3.3 垂直接缝粘接材料的选用
对于新老闸墩竖向结合面,为增加新老混凝土竖向缝间的粘接强度,在浇筑新混凝土之前需在老混凝土面上涂抹粘接材料。设计采用水泥净浆或无机界面胶,并通过现场大“8”字模试验确定。
水泥净浆的水灰比应较混凝土减少0.03~0.05。无机界面胶的抗压强度应大于80MPa,抗拉强度应大于5MPa。
经现场对水泥净浆和4种类型的无机界面胶的大“8”字模试验,在正拉或剪切力作用下,破坏面均未发生在新老混凝土界面胶结处,而是发生在老混凝土内部。由此可知,新老混凝土的结合控制于老混凝土的强度。因此,新老混凝土的立面结合设计采用水泥净浆。
4 施工工艺与质量控制
4.1 插筋的施工工艺及质量控制
放线:在水平方向或垂直方向的插筋位置应按设计图纸严格放线,做出钻孔标记。
钻孔及洗孔:用电锤钻钻孔,以确保孔壁有足够的粗糙度。孔径比插筋直径大4~8mm(根据钢筋直径确定),孔深比设计的插筋锚固长度略深。钻孔位置与设计孔位偏差不得大于15mm。灌注锚固材料前,应对钻孔用清水冲洗干净。
注浆及植筋:应从钻孔底部开始灌注锚固材料,以确保钻孔完全填充。在植入钢筋时应有一些浆液溢出,24h内不准触动插筋。同一仓面内的插筋应在混凝土开盘浇筑的前7d之前完成。
4.2 新老混凝土结合面的施工工艺及质量控制
混凝土凿毛:老混凝土按设计尺寸拆除后,应凿除老混凝土的棱角和尖角,使新老结合面平顺过渡,阳角半径不小于100mm。对老混凝土质地疏松、敲击有哑声的部位,裂缝、孔洞等局部缺陷部位,应凿除至露出新鲜完整的混凝土为止。
缝面清洗:为确保施工质量,须清除老混凝土表面的疏松层、油污、灰尘等杂物,用钢丝刷刷毛后,用高压水冲洗。划出每次粘接材料涂刷(或喷射)的范围,并在待用前保持潮湿24h,在涂刷(或喷射)前混凝土表面潮湿但不积水,保持面干饱和状态。
砂浆铺设:水平接缝的水泥砂浆铺设应随着混凝土的浇筑随铺随浇,不得一次性大面积铺完。水泥砂浆厚度为20mm左右,人工摊平,不得过薄或过厚。
净浆喷涂:水泥净浆的配合比应根据试验结果严格控制,并每天至少一次对其检查。水泥净浆可采用涂刷或高压喷射的方法进行施工。涂抹或喷射水泥净浆厚度控制在3mm以上。为保证施工质量,水泥净浆涂抹施工须由专业人员操作,施工单位应设专人负责施工质量管理和控制。
混凝土浇筑:在水泥净浆初凝后,即可浇筑新混凝土。水泥净浆和新浇混凝土一起养护。
施工记录:施工期间必须有详细的施工记录,内容包括施工地点的气温,基面处理情况,表面温度,原材料品种、质量、数量,材料配合比,喷涂日期、部位、面积,质量事故,养护温度、时间,取样检验结果及其它有关事宜。
5 结束语
混凝土连接 篇3
关键词：钢结构；构件连接；设计
连接破坏是钢结构地震破坏的常见形式之一。1994年1月美国北岭地震后，调查了1000多栋钢结构房屋建筑，有100多栋建筑的梁柱连接破坏，其中80％以上破坏发生在梁的下冀缘连接。我国《建筑抗震设计规范》吸取了震害教训和国内外的研究成果，结合我国国情，提出了抗震钢结构的连接方法。
一、连接方式与连接设计的原则
构件连接方式有焊接、高强度螺栓连接和栓焊混合连接。焊接的传力充分，不会滑移，延性好，但为保证焊缝质量，要求对焊缝进行探伤检查，此外，焊接有残余应力。高强度螺栓施工较方便，但全部采用高强螺栓连接的接头尺寸较大，钢材消耗多，价格较高，大震时螺栓连接可能会滑移。高层建筑钢结构中，栓焊混合连接比较普遍，通常冀缘用焊接。腹板用螺栓连接，栓焊混合连接施工比较方便。
房屋建筑钢结构的构件连接，应遵循强连接弱构件的原则，即构件破坏先于连接破坏。抗震设防的房屋建筑钢结构构件的连接计算，包括小震作用下按内力设计值的弹性计算，以及为实现强连接弱构件的极限承载力验算。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行，节点板件、连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。
二、梁柱连接与梁、柱拼接
1、梁柱连接与极限承载力要求
钢框架一般采用柱贯通型，较少采用梁贯通型。抗震设计时，钢框架和钢支撑框架的梁柱连接应为刚接。工程中常用的方法有两种：①梁与柱直接连接；②在柱上焊接悬臂短梁，梁与悬臂短梁拼接。后一种连接方法对构件制作要求较高。梁与柱直接连接时，梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，梁腹板可采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接，或采用角焊缝通过连接板与柱连接。梁与柱采用柱带悬臂短梁连接时，悬臂短梁与柱的连接在工厂完成，短梁翼缘与柱的连接采用全熔透坡口焊缝连接，腹板采用角焊缝连接。悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。
梁柱连接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承剪力，由腹板连接提供。梁柱连接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍；梁柱连接的极限受剪承载力应不小于梁跨中作用集中荷载时梁端达全塑性受弯承载力对应的梁端剪切力的1.3倍，且不小于梁腹板的屈服受剪承载力。系数1.2和1.3是考虑梁钢材的实际屈服强度可能高于标准值。
2、梁、柱拼接与极限承载力要求
柱上悬臂短梁与梁的拼接在工地完成。梁的拼接位置，应在内力较小的截面处，且在梁端塑性铰区段以外。冀缘采用全熔透坡口焊缝连接，腹板可采用摩擦型高強度螺栓连接，或冀缘和腹板均采用高强度螺栓连接。梁拼接的极限受弯承载力应不小于梁的全塑性受弯承载力的1.2倍。梁拼接的极限受剪承载力应不小于梁腹板的屈服受剪承载力。
框架柱的拼接位置，宜在框架梁上方1.3m附近，以方便现场施工。框架柱的拼接采用全熔透焊缝。柱拼接的极限受弯承载力应不小于柱考虑轴力时的全截面受弯承载力的1.2倍。柱的轴力不大时，其全截面受弯承载力取其截面全塑性受弯承载力；轴力较大时，小于全截面全塑性受弯承载力。柱拼接的极限受剪承载力应不小于柱腹板的屈服受剪承载力。
梁拼接和柱拼接的极限受弯承载力，由翼缘全熔透焊缝提供；极限受剪承裁力由腹扳连接提供。弹性设计方法可按照《钢结构设计规范》的规定执行。抗震设计时，节点板件，连接螺栓及连接焊缝的强度，应除以承载力抗震调整系数γER。
3、梁柱连接抗震构造
梁与工字形截面柱的翼缘或箱形截面柱直接连接时，应符合下列抗震构造要求；梁翼缘与柱翼缘之间采用全熔透坡口焊缝，8度乙类建筑和9度时，应检验V形切口的冲击韧度，柱在梁翼缘对应位置设置横向加劲肋，加劲肋的厚度不小于梁翼缘的厚度，6度抗震设防时，可以通过计算适当减小加劲肋的厚度，但不小于梁翼缘厚度的一半；梁腹板采用摩擦型高强度螺栓通过连接板与柱连接。腹板角部设攫扇形切角，其端部与梁翼缘的全熔透焊缝应避开，当梁翼缘的塑性截面模量小于梁全截面塑性模量的70％时，梁腹板与柱的连接螺栓不得少于两列，当计算仅需一列时，仍应布置两列，此时螺栓总数不得少于计算值的1.5倍。
梁与工字形柱腹板刚接时，应在梁翼缘的对应位置设置柱的横向加劲肋，在梁高范围内设置柱的竖向连接板。梁与柱直接连接时，柱横向加劲肋宜伸出往外约l00mm，以免加劲肋在与柱冀缘的连接处因板件宽度突变而破裂，梁冀缘与柱横向加劲肋用全熔透焊缝连接，以免地震作用下框架往复变形而破坏，腹板与柱连接板用高强度螺栓连接。当采用悬臂短梁时，短梁与柱全部焊接。
梁与柱刚性连接时，柱在梁翼缘上，下各500mm的节点范围内，柱冀缘与板腹板间或箱形柱的壁板间的连接焊缝，应采用坡口全熔透焊缝。柱拼接接头上、下各100mm范围内，工字形截面柱冀缘与腹板间及箱形截面柱角部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。箱形截面柱与梁翼缘对应位置设置的隔板，采用全熔透对接焊缝与柱壁板连接；工字形截面柱的横向加劲肋，与柱冀缘采用全熔透对接焊缝连接，与腹板可采用角焊缝连接。
三、中心支撑与梁柱连接
支撑与框架的连接及支撑拼接，一般采用螺栓连接。连接在支撑轴线方向的极限承载力，应不小于支撑净截面屈服承载力的1.2倍。不超过12层的中心支撑框架，若支撑与框架采用节点板连接，节点扳的边与梁柱的夹角分别不应小于30°。支撑端部至节点板嵌固点在沿支撑杆件方向的距离（由节点板与框架构件焊缝的起点垂直于支撑杆轴线的直线至支撑端部的距离），不小于节点板厚度的2倍，在罕遇地震时，节点板可以产生平面外屈曲，减轻支撑杆件破坏。
超过12层的中心支撑框架，支撑杆件宜采用轧制H型钢制作，两端与钢框架采用刚接连接。为安装方便，支撑两端用一段短杆件在工厂与框架焊接，支撑杆件的中间部分在工地与焊接在框架上的短杆件用摩擦型高强螺栓拼接。框架梁柱在与支撑杆件、连接处，都要设置加劲肋，加劲肋应按承受支撑轴向力对柱或梁的水平或竖向分力计算；支撑翼缘与箱形柱连接时，在柱壁板的相应位置应设置隔板。
四、侧向支撑与刚接柱脚
为了使梁端形成塑性铰后梁翼缘保持稳定，在梁塑性铰端部截面处，其上、下翼缘应设置侧向支撑，支撑构件的长细比，按《钢结构设计规范》关于塑性设计的有关规定确定。采用V形支撑或人字形支撑的中心支撑框架，梁在其与支撑杆件相交处应设置侧向支撑。该支撑点与梁端支撑点的侧向长细比及支撑力，应该符合相关的规定。
装配式混凝土结构连接技术研究 篇4
1 欧洲、我国装配式节点
欧洲装配式结构主要应用于低层、多层建筑住宅及公共建筑, 预制构件的标准化程度很高、种类很少, 实现了少构件多组合的原则, 构件之间的连接以铰接为主, 采用节点铰接的框架结构。
我国由于土地紧缺, 城镇居住密度较大, 以高层建筑为主。根据国家现行规范《建筑抗震设计规范》GB50011、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3等要求, 框架结构的使用受到限制, 主要以高层剪力墙结构和框架剪力墙结构建筑为主, 根据采光、取暖等要求, 我国住宅主要以装配式剪力墙结构为主, 剪力墙是一种抗震性能极好的结构体系, 剪力墙之间通过钢筋绑扎后浇混凝土进行连接, 俗称湿作业连接, 而高层框架结构节点构造以刚接为主。
2 装配式混凝土结构连接方式
装配式混凝土结构工程连接技术以钢筋套筒灌浆连接为主, 结合浆锚搭接、绑扎搭接、焊接、机械连接[1]。现节点设计实现强接缝, 弱构件的原则, 在节点设计上使装配式混凝土结构具有与现浇混凝土结构完全等同的整体性能、稳定性能和耐久性能。
按照结构类型、节点分析我国现行行业标准《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014已纳入程度, 见表1。
下面我们来介绍几种常见的装配整体式连接方式:
2.1 套筒灌浆连接
套筒灌浆连接是由美国结构工程师Yee博士在1970年研发的NMB连接套筒, 第一次使用在檀香山旅馆建筑中, 用于装配式框架结构中的柱连接。
现装配式混凝土结构最常见的连接方式是套筒灌浆连接, 此项技术是当灌浆料受到套筒的约束作用后, 灌浆料与套筒内侧筒壁间产生较大的正向应力, 钢筋通过正向应力在其带肋的粗糙表面产生摩擦力, 传递钢筋轴向应力[2]。
我国现行国家规范《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1中规定一级抗震等级剪力墙以及二、三级抗震等级底层加强部位, 剪力墙的边缘构件竖向钢筋易采用套筒灌浆连接。
我国最新的《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015[3]自2015年9月1日起实施。此项《规程》的实施, 以往以《钢筋机械连接技术规程》JGJ107为依据的接头型式检验报告均将作废, 需按《规程》要求重新完成。并主要对材料、接头性能、设计等进行要求, 同时加入接头型式检验, 考虑检验条件、检验试件和检验项目, 对灌浆料强度范围进行了确定, 对于标养28d灌浆料强度在85MPa, 其接头拉伸试验当天灌浆料的有效抗压强度为80MPa~95MPa。同时也确定了若试验时间过晚而造成灌浆料强度超过上限, 则接头试件将作废。
钢筋套筒宜采用球墨铸铁, 铸造工艺成型, 钢筋套丝后, 要求丝扣全部扭入套筒内。钢筋采用套筒连接时, 宜采用受力钢筋通过套筒直接连接, 不宜采用钢筋通过套筒连接后再搭接连接 (如图1) 。
1-竖向连接钢筋;2-背存材料、密封胶;3-纵筋连接套筒;4-硬质橡胶条;5-出浆孔;6-注浆孔;7-坐浆
2.2 浆锚搭接连接
浆锚搭接连接是将钢筋拉开一定距离的搭接方式, 国外称为间接锚固或间接连接。浆锚搭接连接包括螺旋箍筋约束浆锚搭接连接、金属波纹管浆锚搭接连接以及其他采用预留孔洞插筋后灌浆的间接搭接连接方式。
纵向钢筋采用浆锚搭接连接时, 对预留孔成孔工艺、孔道形状和长度、构造要求、灌浆料和被连接钢筋, 应进行力学性能以及适用性的试验验证。直径大于20mm的钢筋不宜采用浆锚搭接连接, 直接承受动力荷载构件的纵向钢筋不应采用浆锚搭接连接。
2.3 焊接连接
焊接连接是美国干式连接方法之一, 由于其连接方法中未设置明显的塑性铰, 抗震性能较不理想, 在反复地震荷载作用下焊缝处容易发生脆性破坏, 其能量消耗性能差[4]。这种刚性连接方式可避免混凝土的浇筑、养护, 同时可大大节省工期。通过合理安排焊接工序, 可减小焊接的残余应力。
2.4 螺栓连接
螺栓连接方式安装速度快捷、简便, 但此种连接方式在承受较大的荷载时, 容易产生开裂、造成较大的整体挠度等问题, 其承载力主要依据螺栓的材料性能, 靠摩擦钢板和混凝土表面进行传力。
2.5 现浇连接
现浇连接是湿作业连接方式中最常见的一种, 在两预制墙板之间设置箍筋, 通过箍筋拉力将两墙板连为一起, 再浇筑混凝土。还可用于叠合部件, 诸如叠合板、叠合梁等。在预制梁、柱节点处也多采用现浇连接方式。但其现浇连接还需要标养28d, 使装配式施工进度大大减慢。
2015年重庆大学焦安亮研究的环筋扣合锚接连接, 应用于装配式剪力墙结构, 研究环筋扣合锚接连接预制剪力墙的抗震性能, 其是运用预制墙的竖向钢筋伸出墙底及墙顶, 形成“U”形, 上下相邻墙体“U”型钢筋在连接处进行扣合连接[5], 其主要原理墙板底部采用现浇连接方式, 缩减了钢筋套筒用量, 减少了部分成本。
3 结语
现行的连接方式, 由于其技术体系仍不完善, 还需要不断改进, 标准规范指导实际还有待提高, 我国在节点连接处还要做大量的研究和探索, 培训相关专业技术人员, 保证设计、生产、施工进度。减少施工过程中的湿作业点, 提高施工进度, 降低装配式生产、施工成本, 才能使这个行业健康有序的壮大发展。
参考文献
[1]陈建伟;苏幼坡.预制装配式剪力墙结构及其连接技术[J].世界地震工程, 2013. (1)
[2]李晓明.现代装配式混凝土结构发展简述[J].住宅产业, 2015. (8)
[3]王晓峰, 沙安, 洪洁等.行业标准《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015编制概况[J].混凝土世界, 2015. (7)
[4]刘正勇;应惠.装配式混凝土框架结构节点构造方法简介[J].施工技术, 2008. (2)
高中英语作文常用连接词和连接句 篇5
2)转折：however,but,nevertheless,after all
3)总结：finally,at last,in brief,to conclude
4)强调：really,indeed,certainly,surely,above all
钢梁与混凝土梁连接节点设计探讨 篇6
随着建设发展, 工程中钢与混凝土混合使用的结构越来越多, 工业项目中经常需要用到钢梁与混凝土主梁连接。这种连接节点, 现有标准及规范未给出明确描述及具体要求, 一般都是依据个人经验设计。本文对于钢梁与混凝土主梁的连接节点的两种不同做法的承载能力和特点, 进行了分析和比较, 并给出了可靠做法。
1 钢梁与混凝土主梁连接的一般做法
1.1 做法简介
按照现有标准图集一般做法, 钢梁与钢筋混凝土主梁的连接节点如图1所示。
该种连接节点, 钢梁的荷载通过T型连接件传递到混凝土梁侧的预埋件上, 最后由钢筋混凝土梁承担。该节点的承载能力取决于以下几个最小值:预埋件的承载能力、连接件与钢梁腹板之间的栓焊混合连接承载能力、钢梁本身的承载能力。
1.2 承载力验算
按尽可能让预埋件的承载能力达到最大的原则, 假设如下, 采用埋板面积750×750 (未注明单位为mm, 以下同) , 厚度20, Q345级钢, 锚筋采用Ф25的HRB400钢筋, 4×4排共16根, 预埋板所受剪力偏心距e=100, 混凝土等级C35。根据GB 50010—2010混凝土结构设计规范9.7.2条公式:
经计算, 并按11.1.9条考虑抗震, 该预埋件最大的抗剪承载力设计值为340 k N。
连接件采用8.8级d20的Q235普通螺栓与钢梁螺栓单剪与焊接混合连接, 不考虑焊接部分, 假定由螺栓承担全部剪力, 根据GB 50017—2003钢结构设计规范7.2.1条计算单个螺栓承载力设计值100.5 k N。螺栓承载力公式如下:
最大剪力设计值为340 k N时共需连接螺栓4个, 分布在腹板上, 钢梁高度需要450以上, 假定钢梁采用HN450×200×9×14的Q235型钢, 根据GB 50017—2003钢结构设计规范4.1.2条计算钢梁抗剪承载力设计值为447 k N, 公式如下:
可见, 钢梁本身承载能力远大于预埋件承载力340 k N。另外, 同材质型钢HN400×200×9×135梁的抗剪承载力为357 k N, 也大于该预埋件抗剪承载力。
1.3 分析总结
综上所述, 钢梁与混凝土梁连接的这种节点做法, 其承载能力主要由预埋板的受剪承载力控制。由于承载能力有限, 只适用于高度在400 mm以下截面的钢梁与混凝土梁的连接, 仅可用于荷载较小的一般民用建筑楼面中。对于承受重型荷载的工业结构中较大截面钢梁的连接, 这种节点本身的承载能力已经满足不了设计要求。
这种节点, 连接件由安装螺栓和焊接混合受力, 需要在现场焊接, 施工不方便。
另外, 这种节点做法尤其是栓焊混合连接在地震作用下的破坏机制和可靠性尚不明确, 在抗震设防等级较高的情况下也应慎重使用。
2 钢梁与混凝土主梁连接的改进做法与讨论
2.1 做法简介
为了避免钢梁与混凝土梁连接中预埋板的承载力不足的缺点, 可以在混凝土梁侧设配筋挑耳, 钢梁的荷载直接传递到混凝土挑耳上, 同时钢梁腹板与梁侧预埋件由安装螺栓连接, 起到支撑作用, 做法详见图2。
这种连接做法, 荷载是由混凝土主梁梁侧的配筋挑耳承担, 结构设计时要保证挑耳的承载力不小于钢梁本身的承载力, 需验算配筋挑耳的局部受压承载力和受冲切承载力。
2.2 承载力验算
考虑楼面荷载较大的情况, 假设结构计算钢梁需要用Q345的钢梁截面为HN600×200×11×17, 根据式 (5) , 梁本身抗剪承载力设计值为1 030 k N。
局部受压截面尺寸复核, 挑耳平面形状为梯形, 假定尺寸如下:梯形高350, 上底宽600, 下底宽1 300, 挑耳立面高500。混凝土等级C35。挑耳顶部预埋面积为400×250、厚度为20的钢板, 直接承受钢梁的压力。根据GB 50010—2010混凝土结构设计规范6.6.1条, 混凝土局部受压面部Aln取钢板面积400×250, 局部受压计算底面积Ab取600×350, 算得挑耳局部受压承载力3 270 k N, 大于钢梁传来的最大荷载, 截面尺寸满足要求, 公式如下:
挑耳局部受压所需网式配筋计算, 承受钢梁的最大荷载1 030 k N, 混凝土挑耳内双向网式配筋, 配筋混凝土核心面积为450×300, 根据GB 50010—2010混凝土结构设计规范6.6.3条, 算得所需网式配筋体积配筋率ρv为负值, 说明挑耳仅需按构造配置局压网式钢筋 (见图3钢筋 (2) 和钢筋 (3) ) , 计算公式如下:
挑耳的抗冲切承载力验算, 假定破坏冲切面垂直于沿混凝土主梁梁侧, 根据GB 50010 6.5.1, 不配箍筋和弯筋情况下的受冲切承载力为643 k N, 远远小于钢梁的荷载1 030 k N。抗冲切承载力不满足要求, 需要按照计算配置箍筋 (钢筋 (2) ) 和弯筋 (钢筋 (1) ) 。假定挑耳配HRB335箍筋Ф10@100 (4) , 沿挑耳高度范围在侧面配HRB335水平弯筋4Ф22。根据GB 50010 6.5.3-1, 6.5.3-2, 算得配置箍筋和弯筋的挑耳受冲切承载力为1 102 k N, 大于钢梁的荷载, 满足承载力要求。公式如下:
根据以上局部受压和受冲切承载力计算, 可以看出, 这种连接节点的承载能力是由混凝土挑耳的抗冲切承载力控制, 结构设计时可以根据钢梁的截面和荷载条件计算所需要的抗冲切箍筋和弯筋。通过选用合理的挑耳截面尺寸和配置足够的钢筋, 这种节点可以用于承受楼面荷载较重的大截面钢梁与混凝土主梁的连接。
2.3 总结建议
综上所述, 钢梁与混凝土主梁的挑耳式连接, 承载力较大, 强度能够满足设计要求。安装相对简单, 施工方便。钢梁与挑耳的铰接搭接, 以及腹板与预埋件的螺栓连接, 在地震作用下, 也能够提供足够的延性和耗能能力, 具有较好的抗震性能。
根据计算和构造需要, 挑耳部位的配筋设置如图3所示。其中, 钢筋 (1) 为抗冲切弯筋, 钢筋 (2) 为抗冲切箍筋, 需要计算确定。钢筋 (3) 按构造配置, 和钢筋 (2) 一起作为局部抗压钢筋网。钢筋 (4) 为附加吊筋, 可以把挑耳承受的荷载传递到混凝土主梁的上部, 根据受力情况合理配置。
3 结语
对于钢梁和混凝土主梁的连接节点, 需要综合考虑连接强度、抗震性能、施工等各方面因素, 设计出强度满足要求、抗震性能好、施工方便的做法。本文通过承载能力分析和性能总结, 提出了较为合理的做法, 但仍需进一步研究其性能。
参考文献
[1]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].
[2]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].
混凝土连接 篇7
基于市场需求, 建筑锚栓、锚杆、植筋胶产品近年来较大改进, 出现了一些性能好的新产品。JGJ145—2004规程作为国家行业标准, 应该更注重制定衡量这些后锚固产品性能的检验标准、设计和应用技术条件、与质量检测相关的规定, 而不宜分门别类限定锚栓的适用范围。规程理应规定:凡符合设定性能检验标准的产品, 无论何种工作机理、属哪种类型均可应用, 否则更不允许设计选用, 或通过质量检测要求使其无法通过验收。
每种类型、规格的建筑锚栓/植筋均有特定的适用范围与应用条件, 产品安全性是在可比条件下获得的相对标准, 与产品构造、安全质量、基材情况、破坏形式的等多种因素相关, 并涉及颈缩拔断率Rneck (Rneck=Nneck/N0, Nneck和N0分别为发生颈缩拔断破坏的锚栓数和同批同条件的总数) 、极限位移、后续膨胀功能、锚固力衰减等多项指标。规程的上述规定, 实际上是单一地按产品锚固机理对其安全性进行了分级, 或简单地按产品类型对其可靠性进行了评定, 这显然不安全符合实际情况, 也是目前规程受到锚栓主流产品研制、生产、应用企业 (包括部分规程参编单位) 质疑的主要原因。
二、关于锚栓分类
规程将建筑锚栓分为以下三类:膨胀型锚栓、扩孔型锚栓、化学植筋 (黏结型锚栓) , 其目的是根据分类限定产品适用范围。对这些锚栓工作机理的研究可知。
对于膨胀型锚栓, 当锚栓受拉拔发生位移时, 栓杆锥面挤入套管迫使其胀开, 当套管与混凝土孔壁产生挤压摩擦作用时, 孔壁受挤压后发生变形, 会出现挤压扩孔现象。套管钢材的硬度越高、外围齿槽数量越多、预紧程度或拉拔力越大, 该现象也越明显。在膨胀型锚栓的抗拉拔承载力中, 以挤压摩擦作用的贡献为主, 挤压扩孔作用的贡献为铺。这类锚栓一般有较好的后续膨胀功能。
对于扩孔型锚栓, 使用专用锥孔钻头成孔/扩孔, 混凝土孔壁的锥面与锚栓膨胀端发生“镶嵌咬合”, 但膨胀端与孔壁也同时存在挤压摩擦作用。在扩孔型锚栓的抗拉拔力中, 以“镶嵌咬合”作用的贡献为主, 挤压摩擦作用的贡献为铺。扩孔型锚栓的后续膨胀作用很小, 或无此项功能。
化学植筋 (黏结型锚栓) 依靠栓杆与孔壁之间的黏结抗剪作用获得抗拉拔承载力, 无后续膨胀功能。随拉拔力增大, 栓杆直径减小, 可促使黏结沿孔径方向从孔壁上被剥离。栓杆一旦发生拔出滑移, 则表明其有效黏结面积开始减小, 锚固失效过程开始发生。
试验研究表明, 增大膨胀型锚栓的挤压扩孔程度, 既增加“镶嵌咬合”的作用, 可改善其锚固性能;增加扩孔型锚栓底部的锥面面积, 增大锥面上的挤压摩擦作用, 也可改善其锚固性能。由此可见, 膨胀型与扩孔型两类锚栓的工作机理虽然不同, 但存在共性。对于近年来出现的新型锚栓, 普遍采用了同时应用多种工作原理、协调组合多种有利作用的手段, 以提高或改善产品综合性能。
三、膨胀型、扩孔型锚栓
规程认为, 在拉拔力作用下, 锚栓的可靠性取决于是否发生钢材破坏, 膨胀型、扩孔型锚栓不可能出现钢材破坏, 见规程4.2.5条及条文说明, 只有埋深充分的化学锚栓才可能出现钢材破坏, 依此断言所有膨胀型、扩孔型锚栓的可靠性均低于化学植筋的可靠性, 并以此制订出限制所有膨胀型、扩孔型锚栓使用范围的强制性规定 (规程4.1.3条) , 作者实难认同这种结果。
在部分双锥面膨胀锚栓 (SZM-1和SZM-2锚栓) 受拉拔承载力试验中, 试件钢材强度10.9级, 混凝土基材强度C25, 无间距、边距影响, 有效埋深8.5倍外径, 试验由国家建筑工程质量监督检验中心完成, 报告编号:国建质检 (结1) 字 (2001) 253GJ-A/-B。如排除安装方面的问题, 在C20~C25混凝土基材上, SZM锚栓的颈缩拔断率Rneck值不低于95%, 在C30及以上强度等级的混凝土基材上, Rneck值为100%。
HILTI公司的HDA自扩孔锚栓拉拔试验由国家建筑工程质量监督检验中心完成。HDA-P, HDA-T锚栓试件总数48, 每种型号三种外径, 钢材强度8.8级, 混凝土锚固基材强度C30, 无间距、边距影响。HDA锚栓试验表明, 所有试件均为钢材破坏, Rneck值为100%。
四、影响锚栓承载力实测值的因素
在后锚固技术中, 衡量建筑锚栓、锚杆、植筋性能的关键指标是受拉拔承载力标准值NRK, s。根据试验研究结果, 单根锚栓的NRK, s值除与埋入端的锚固构造有关外, 还与以下因素有关。
1. 加荷速度。
锚栓的拔出位移相对于拔出力存在不确定的滞后性, 使其NRK, s值可能随加荷速度增加而增大, 加荷速度越快该特性越明显。
2. 拉拔力与栓杆之间的夹角。
当拉拔力与锚栓之间存在夹角时, 相对于拉拔力作用于栓杆轴线的情况, 锚栓的锚固性能可能发生改变。
3. 支撑环直径。
如果加荷设备支撑环的内径过小, 混凝土锥体破坏将受约束, 并导致承载力实测值偏高, 但该因素对锚栓钢材破坏的情况无影响。
4. 持荷时间。随持荷时间延长, 膨胀型、扩孔型锚栓承载力实测值有降低的趋势, 锚栓抗拔出滑移性能越差, 该趋势越明显。
5. 植筋方向。
当混凝土锚孔不垂直向上且植筋胶固化之前, 在重力及干扰力作用下, 钻孔中钢筋的位置及外周胶层厚度均可发生变化, 可能因此降低植筋的抗拉拔承载力。钢筋与孔壁之间的空隙越大, 开口朝上钻孔偏离90°垂线越多, 该现象越明显。
6. 位移条件。锚栓失效标准与位移有关, 在较高荷载水平下, 极限承载力随失效位移限值减小而降低。
五、结语
一般情况下, 锚栓/植筋的NRK, s值是在试验室内的素混凝土块体上试验确定, 实际受拉拔承载力是在工程现场检验确定。考虑到锚栓附近结构配筋的有利影响, 与相应的试验室结果比较, 现场破坏性检验中锚栓发生混凝土锥体破坏的情况将减少, 锚栓受拉拔承载力有所提高。同理, 在试验室与现场两种环境中, 受检植筋发生混凝土锥体破坏的情况大体相同, 但受拉拔承载力可能因试件方向不同而存在一定的差别。
摘要：结合试验研究、工程技术与施工体会, 对混凝土结构后锚固连接技术若干问题的研究进行了详细的阐述。
混凝土连接 篇8
通常的梁柱连接包括梁柱节点核心区以及与之相邻的梁端和柱端部分,它是将梁板荷载由梁端向框架柱传递的枢纽。钢管混凝土梁柱连接是很复杂的,因为它既不能象钢筋混凝土梁柱连接那样实现直接的拉力传递,也不易采用钢结构中的连接构造来进行处理。钢管混凝土结构作为一种应用前景广阔的新型结构形式,其梁柱连接直接影响这种新型结构的进一步推广。钢管混凝土连接传递的内力主要包括梁端的剪力和弯矩,不同连接形式的传力方式不尽相同。因此有必要对钢梁一钢管混凝土柱和钢筋混凝土梁一钢管混凝土柱两类连接的主要形式、受力性能,不同连接形式的受力性能和传力方式进行分析和探讨。
2 钢梁一钢管混凝土柱连接
钢梁一钢管混凝土柱连接的剪力大多是由肋板或梁腹板来承担的,而弯矩的传递方式却存在一定的差异。根据弯矩传递方式的不同,可将钢梁一钢管混凝土梁柱连接分为如下四种形式:加强环式连接、钢筋锚入式节点、锚板锚钉式连接、钢梁穿心式连接。
加强环式连接是《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)所推荐一种连接形式,也是美一日抗震合作研究项目重点研究的连接形式之一,在日本得到了较广泛的应用。
其具体构造如图1所示。即在钢管混凝土柱的外表面焊上两块能与梁的上下翼缘分别对接的环板,梁端的弯矩则通过这两块环板传递给柱子。另外,在两环板间焊接一块与环板垂直的肋板,使其能与钢梁的腹板栓接或者焊接,从而来传递梁端剪力。根据加强环构造形式的不同,还有内加强环式以及内外加强环式[1,2,3,4]。
钢筋锚入式连接,是先在管壁上与梁翼缘对应的部位焊接上下两块加强板,在两板间焊上与钢梁腹板连接的肋板,然后在上下环板的外侧焊接几根较粗的钢筋,钢筋的一侧与钢梁翼缘焊接,另一侧通过管壁上设置的小孔锚入钢管内或与另一侧梁上焊接的钢筋相连,当锚固长度不够时,钢筋可沿管壁方向上下弯折。另外,加强板可做成与梁等宽或向管壁方向变宽度等形式(见图2)。从承载能力和抗震性能来看,钢筋锚入式连接有较高的承载力和较好的滞回耗能能力,表现出了良好的静力和动力工作性能[5,6]。由于钢筋的锚入,钢筋和管内混凝土之间产生摩擦力承担了较大的一部分梁端拉力,使管壁承受的局部拉力得到缓解,改善了弯矩的传递途径。
锚板、锚钉式连接都是在钢管的内部与梁翼缘对应的部位焊上相应的加强部件,不同的是锚板式连接焊接是上下各一个由两块钢板组成的T形锚板,锚钉式连接则是分别在相应位置焊上一定数量的锚钉,具体构造如图3所示。
钢梁穿心式连接如图4所示。主要分腹板穿过式、翼缘穿过式和翼缘与腹板均穿过式(钢梁直接穿过式)三种形式[7,8]。
从传力途径上看,穿心部件能通过与管内混凝土的摩擦,将一部分的梁端拉力直接传给混凝土,从而缓解管壁承担较大拉力的不利形势。其中腹板穿过式效果不是很明显,而翼缘穿过时,翼缘与混凝土间产生的摩擦较大,因而可较大地改善连接的受力性能。当腹板和翼缘均穿过时,梁端的弯矩和剪力都可通过梁直接传递,其初始刚度接近于理想的刚性连接的要求,而且连接的强度也常常由梁的极限抗弯承载力控制。不仅如此,钢梁直接通过式连接还有较好的延性和良好的抗震性能,适合于刚性框架的设计。
3 钢筋混凝土梁一钢管混凝土柱连接
由于钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接涉及到两种不同材料间的连接,因而其构造较钢梁连接更加难以处理,且形式更趋于多样化。从梁端剪力的传递来看,一般可通过焊接在管壁上的钢牛腿、肋板、钢筋环以及穿心的钢牛腿来实现。梁端弯矩大多由加强环、穿心牛腿、穿心钢筋、钢筋混凝土环梁来传递。有时为了避免穿心构件的设置,常常可采用牛腿和环梁的组合运用来承担梁端弯矩。按弯矩传递的不同形式,可将钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱连接划分为以下几种形式:加强环式连接、劲性环梁式连接、穿心牛腿式连接、钢筋穿过式连接、环梁式连接、钢筋环绕式连接。
加强环式连接是将钢筋焊接在加强环上,通过加强环来有效地传递梁端弯矩,具体构造见图5。
劲性环梁式连接是将用于抗剪的牛腿加高、加长,形成抗弯能力较强的抗弯牛腿,其中牛腿可设计成半穿心或不穿心[9]。为了对节点核心区进行补强,可围绕钢管柱设置内外两道钢筋环,浇注混凝土后,连接区形成一个刚度很大的劲性混凝土环梁,从而形成一个刚性区,通过刚性区的整体工作来承担梁端的弯矩和剪力,具体构造如图6所示。这种连接形式还可根据具体的形式,分别采用单梁、双梁以及单双梁形式,并已在广州新达城广场大厦等工程中得到了应用[10]。
穿心牛腿式也可做成单梁、双梁形式[11]。为了方便钢管内混凝土的浇注,常常将工字形牛腿的上下翼缘在穿过钢管时改窄,梁端的钢筋焊接在钢牛腿上,并围绕钢管和牛腿做一道钢筋混凝土环梁,构造如图7所示。
钢筋穿过式连接通过焊接在管壁上的牛腿传递梁端剪力,然后在管壁上开孔,使钢筋穿过钢管混凝土柱,以达到传递梁端弯矩的目的[12]。如图8所示。
环梁连接主要是先在管壁外侧位于节点中、下部焊接一两根环形钢筋或钢环作为连接的主要抗剪部件,然后围绕钢管设一道钢筋混凝土环梁,并将梁内的钢筋全部锚入环梁内以传递梁端弯矩,如图9所示。其受力原理为:梁端剪力先由抗剪环、钢管与环梁混凝土间的粘结力及摩擦力共同承担,然后通过钢管传给核心混凝土;梁端弯矩则是通过梁纵筋传递给环梁,然后由环梁将其转化为对管壁的压力[13]。
钢筋环绕式连接也是《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28:90)所推荐一种连接形式,可根据具体情况,分别采用连续双梁或局部加宽的单梁形式,即通过纵向钢筋连续绕过钢管的构造来实现[14,15]。钢筋环绕式连接刚性较差,只能作为铰接连接看待。
4 结论
1)钢梁一钢管混凝土柱连接的剪力大多是由肋板或梁腹板来承担的,而弯矩的传递方式却存在一定的差异。根据弯矩传递方式的不同,可将钢梁一钢管混凝土梁柱连接分为如下四种形式:加强环式连接、钢筋锚入式节点、锚板锚钉式连接、钢梁穿心式连接。
混凝土连接 篇9
随着我国建筑业和经济形势的不断发展, 整体性更好的现浇钢筋混凝土工程日益增多, 而钢筋的连接方式也成为影响工程结构质量、进度、投资、操作方便程度等的重要因素之一。而钢筋供货和施工只能以一定长度的方式进行;此外, 钢筋定长切断以后必然存在余料利用的问题。因此, 钢筋的连接是混凝土结构设计施工中难以避免的问题。混凝土结构中钢筋的连接有以下三种形式:a.绑扎搭接:这是应用时间最长、范围最广, 也是最简便的钢筋连接形式;b.机械连接:利用连接套筒的咬合作用连接钢筋, 有挤压连接、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接、滚轧直螺纹连接等形式;c.焊接:利用加热、熔融金属直接实现钢筋连接, 有对焊、电弧焊、埋弧焊等形式。
1 钢筋连接的原则
1.1 钢筋连接机理。
1.1.1 承载力 (强度) :被连接钢筋应能完成应力的可靠传递, 等强传力是所有传力钢筋的基本要求。1.1.2刚度 (变形性能) :连接区段与整体钢筋的变形能力 (变形模量) 应该一致。1.1.3延性 (断裂形态) :热轧钢筋均具有良好的延性, 均匀伸长率 (δgt) 都在12%以上, 且在发生缩颈变形后才断裂, 有明显的预兆。1.1.4恢复性能:结构承载的不确定性可能产生不同的裂缝和挠度, 但只要钢筋未达屈服, 卸载后的弹性回缩可以基本闭合裂缝及恢复挠度。1.1.5耐久性:连接区段钢筋及接头 (如套筒等) 尺寸较大, 可能减小保护层厚度而影响混凝土结构构件的耐久性, 使抵抗混凝土碳化及钢筋锈蚀的能力降低。1.1.6疲劳性能:在交变荷载作用下, 钢筋连接区段的承载传力性能有可能降低。承受疲劳荷载作用的构件 (如吊车梁、桥梁等) 对此应加以考虑。1.2钢筋连接的要求。1.2.1接头应尽量设置在受力较小处, 对受弯构件而言宜设置在弯矩较小处 (如反弯点附近) , 对抗震结构宜避开梁、柱端头箍筋加密区;1.2.2同一根钢筋上宜少设接头, 避免有多个接头时对钢筋传力性能造成过多的削弱;1.2.3接头应互相错开, 即对同一连接区段内的接头钢筋占全部受力钢筋的面积百分率应加以限制, 以免过多的裂缝、变形集中于此;1.2.4在钢筋连接区域应采取必要的构造措施, 以增加对连接区段的围箍约束。
2 绑扎搭接连接
2.1 搭接传力机理。
搭接钢筋之间能够传力是由于钢筋与混凝土之间的粘结锚固。两根相向受力的钢筋分别锚固在搭接连接区段的混凝土中而将力传递给混凝土, 从而实现钢筋之间应力的传递。因此, 绑扎搭接传力的本质是锚固。但由于两根钢筋之间拼缝处混凝土受力不利, 握裹力受到削弱。因此搭接传力比锚固受力差, 搭接长度应大于锚固长度。此外, 搭接钢筋横肋斜向挤压锥楔作用造成的径向推力引起了两根钢筋的分离趋势, 两根搭接钢筋之间容易出现纵向劈裂裂缝, 甚至因两根钢筋分离而破坏, 因此必须保证强有力的配箍约束。2.2搭接连接的应用范围。GB 50010-2002混凝土结构设计规范适当放宽了对绑扎搭接钢筋最大直径的限制, 受拉时限制为28mm, 受压时限制为32mm。此外, 对轴心受拉及小偏心受拉杆件 (如桁架和拱的拉杆) 的受拉钢筋, 因其受力状态较为不利且失效引起的严重后果 (如倒塌) , 故规范明确规定对其不得采用绑扎搭接接头。2.3搭接长度的确定。与锚固类似, 搭接钢筋的传力性能取决于其搭接长度。钢筋屈服而不发生搭接破坏的最小长度为临界搭接长度lcrl, 钢筋拉断而不发生搭接破坏的最小长度为极限搭接长度lul, 设计的搭接长度lul>ll>lcrl。由试验及可靠度分析可以确定在不同搭接条件下的搭接长度设计值。由于搭接是锚固的特殊形态, 因此搭接长度ll可由锚固长度la乘以搭接长度修正系数得到:ll=ξla (1) 其中, 锚固长度la为考虑锚固条件变化乘以修正系数后的实际值, 且当混凝土强度等级高于C40时取C40计算;系数ξ则是搭接钢筋所特有的, 反映了搭接连接时, 钢筋接头面积百分率的影响。2.4接头面积百分率的限制。原规范往往按同一截面钢筋的搭接接头面积计算接头面积百分率, 且规定受拉时不应大于25%。这里存在两个问题:a.搭接范围是一段长度而不是一个截面;b.对搭接接头面积百分率的限制太严。规范修订时放宽了对接头面积百分率的限制, 各类构件中的受力钢筋的接头面积百分率限制如表1所示。表1中“可根据实际情况放宽”是指可根据具体情况放宽50%～100%。因此, 规范对梁、板、墙、柱等不同受力形态的构件的接头百分率作出了不同程度的限制。
3 机械连接
3.1 传力机理。
根据JGJ 107钢筋机械连接通用技术规程的规定, 依据机械连接传力性能对接头进行分级而工地抽样检验控制施工质量。设计者应根据结构构件或部位的重要性, 合理地选择接头形式和等级。比较重要的受力部位应采用等级较高 (特别是延性较好) 的接头, 并严格限制接头面积百分率。3.2机械连接的应用。新规范首次列入了机械连接这种形式, 反映了近年来技术进步带来的影响。机械连接尽管施工简便, 但其与整根钢筋相比总是相对削弱的间接传力形式, 并且价格比较昂贵。机械连接的连接区段是以接头为中心的长35d的范围, 并按此计算接头面积百分率。接头位置宜布置在受力较小处, 且互相错开。在受力最大处, 对于性能最优的接头其接头面积百分率也不宜大于50%, 且不宜采用超强接头以防止塑性铰转移。
4 焊接
4.1 传力机理。
焊接是受力钢筋之间通过熔融金属直接传力。若焊接质量可靠, 则不存在强度、刚度、恢复性能、破坏形态等方面的缺陷, 是十分理想的连接形式, 且其价格也远低于机械连接。焊接也存在以下问题:4.1.1影响焊接质量的因素太多, 难以保证稳定的焊接质量。我国目前施工队伍的素质和管理水平还很难做到确保施工质量。4.1.2焊接热量会影响钢筋材质, 改变其力学性能。碳含量大于0.55%的钢筋不可焊, 各类预应力钢筋及冷加工钢筋、余热处理的HRB400级钢筋都存在着上述问题。焊接区钢筋冷却后导致内应力, 甚至会引起断裂。4.1.3目前尚无简便有效的检测手段, 如虚焊、气泡、夹渣、内裂缝等缺陷以及内应力还很难通过现场检测加以消除。有些隐患只有在偶然作用 (如地震) 时才会暴露出来。4.2焊接的类型及质量保证。焊接连接有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、电焊等多种形式, 可实现不同情况下的钢筋连接。其质量可根据JGJ 18钢筋焊接及验收规范加以保证, 应严格执行。近年焊接方式逐渐由机械化替代手工操作, 这对扩大焊接连接的应用范围、避免人工操作的不稳定而保证焊接质量起到了积极作用。4.3焊接的应用。各类热轧钢筋都可以焊接;冷加工及余热处理的钢筋不宜焊接;预应力钢丝、钢绞线不能焊接。钢筋的焊接连接区段是以焊接接头为中心的长35d且不小于500mm的范围, 并按此计算接头面积百分率。焊接接头位置在受力较小处, 且应相互错开。受拉钢筋接头面积百分率不应大于50%, 受压时则无此限制。装配式结构的连接处也不受此限制, 对于需进行疲劳验算的构件 (如吊车梁等) 则应有更严格的限制, 具体规定同原规范。
5 结论
在混凝土结构中受力钢筋的连接难以避免因此规范对连接接头提出了严格的要求, 表现为连接位置宜设置在受力较小处;同一根钢筋上下不宜有两个或更多的接头;对同一连接区段内钢筋的接头面积百分率要加以限制;连接区段内的配箍构造要求必须予以满足。在现浇钢筋混凝土结构中选择何种钢筋连接方式应结合工程结构类型、能源供应、钢材种类、材料来源、气候及环境条件等具体情况, 在焊接质量和钢筋可焊性有保证的情况下, 优先选用焊接连接或机械连接;在工期较短或不适宜焊接的环境下优先选用镦粗直螺纹和滚压直螺纹机械连接;当确实存在投资和施工技术人员素质起决定性因素时, 细直径钢筋可选用绑扎搭接接头。
参考文献
[1]徐有邻, 程志军.混凝土结构中钢筋的连接[J].建筑结构, 2003, 33 (4) :67-70.
混凝土连接 篇10
梁柱节点是指梁与柱相交的节点核心区及靠近核心区的梁端和柱端,梁柱节点连接在整个预制装配式混凝土结构中处于极其重要的地位,节点的连接方式直接影响着节点拼装、浇筑、钢筋绑扎等难易程度,进而影响节点成型后的质量。在满足受力性能的前提下,开发设计简单、便于施工的预制装配式混凝土结构梁柱节点连接形式,是十分重要及有效的。
1 梁柱节点的连接方式分类
根据预制装配式混凝土结构连接节点的施工方式,梁柱节点连接方式可为湿连接和干连接两种。通过在节点内现浇棍凝土使各预制构件连接成整体的连接方式为湿连接;通过在各预制构件连接点位置预埋钢构件然后用螺栓或焊接等方法使各构件连接成整体的连接方式为干连接。
2 预制装配式混凝土结构梁柱节点的湿连接
湿连接节点的基本操作方法:预制板搁置于预制梁上,预制梁通过少量的脚手架支撑,预制柱安装就位,然后在梁板表面叠合层范围内及梁柱节点核心区布置钢筋,进而浇筑混凝土,使预制梁板柱与叠合层形成整体共同工作。该方法大量减少了现场模板、脚手架等工程量,节约了施工的时间和造价。然而其也有缺点,首先由于梁底外伸的纵向钢筋在节点核心区的锚固施工较困难,为解决此问题,我们需加大框架柱尺寸;其次由于梁柱节点区域的钢筋较多而密,使混凝土容易浇筑不密实,影响梁柱节点的质量,降低结构的安全性。
3 预制装配式混凝土结构梁柱节点的干连接
3.1 托座式梁柱连接节点
托座凭借传递里的可靠性,是较为普遍运用的1种干连接方式。根据托座的不同设置方法,可分为明托座式梁柱连接节点、暗藏混凝土托座式梁柱连接节点、暗藏型钢托座式梁柱连接节点等。
3.1.1 明托座式梁柱连接节点
明托座梁柱连接节点在预制装配式混凝土结构的厂房中占得比重较大,明托座式梁柱连接节点有承载能力大、节点刚性好、安装快捷方便等优点。但明托座式梁柱连接节点美观性相对较低,占用空间较大,因此仅适用于对美观性要求较低的建筑,如厂房、仓库等。
3.1.2 暗藏混凝土托座式梁柱连接节点
暗藏混凝土托座式梁柱连接节点把预制柱的托座做成了既具美观性又不占用空间的暗托座,适用于对美观性要求较高的建筑,如商业、住宅等。暗藏混凝土托座式梁柱连接节点满足了建筑的美观性和空间性,但却牺牲了节点的力学性能,托座和梁端力学性能均有不同程度的削弱。托座的高度和梁端搁置段的高度均有限制,两者之和只能与梁高相同,故托座的承载力限制较大,而梁端搁置段的抗剪承载力远小于实际梁截面的抗剪承载能力,为满足一定的承载能力,托座和梁端的配筋较复杂。因此,暗藏混凝土托座式梁柱连接节点在实际运用中有较大的局限性。
3.1.3 暗藏型钢托座式梁柱连接节点
暗藏型钢托座式梁柱连接节点削弱了托座和梁端搁置段的承载能力,为减小这种削弱程度,我们把混凝土托座改成型钢托座。由于型钢的力学性能相较混凝土有较大提高,因此在保证托座承载能力一定的前提下,可减小托座的高度。这样,在梁高一定的情况下,可增加梁端搁置段的高度,其抗剪承载能力就能得以提高,暗藏型钢托座式梁柱连接节点根据托座的处理方式不同可分为两种。其中一种是型钢直接外露,然后与预制梁连接形成有效的梁柱节点,安装完成后须对型钢预留孔进行灌缝处理,做好防火及防腐保护措施。
3.2 梁直接搁置于柱顶式梁柱连接节点
梁直接搁置于柱顶式梁柱连接节点,即把预制梁端直接搁置于预制柱顶,通过焊接、螺栓或插筋把梁柱连接起来的节点,该连接节点仅适用于顶层梁柱节点,如图1所示。该节点预制浇筑梁柱时支模简易,配筋直接,无需做托座、凹口梁之类的特殊局部节点处理;现场吊装施工时就位方便,灌缝处理量少操作简易。但该节点整体性相对较差,故只能用于一些次要的构筑物。
(a)平面图;(b)侧立面图;(c)柱顶详图1-预制柱;2-预制梁;3-锚筋;4-PVC套管预留孔直径D=锚筋直径+20mm;5-梁纵筋;6-柱纵筋;
3.3 焊接连接、螺栓连接与插筋连接
3.3.1 焊接连接
焊接连接的优点是避免了传统湿连接等方式的灌浆和养护环节,以节省工期;缺点是焊接连接中无明显的塑性铰设置,焊接缝在反复地震荷载作用下容易发生脆性破坏,故该连接的抗震性能不理想。但如果在焊接节点设置了塑性铰,则该连接方式优点显著。
3.3.2 螺栓连接
螺栓连接的优点是安装快速方便,缺点是预制构件时精度要求较高,允许偏差较小,且必须极为小心地保护预制构件,以免在预制、脱模、运输、安装等过程中出现受弯、受损及污染等,一旦出现破坏,其更换或维修施工操作将较复杂。
3.3.3 插筋连接
插筋连接类似于螺栓连接,但整体性和安全性略低于螺栓连接,可用于一些相对次要的构筑物。
3.4 刚接节点与铰接节点
预制装配式混凝土梁柱连接节点根据成型后的传力机理可分为刚接和铰接。二者构造细节有所区别,刚接主要通过在梁柱连接点位置预埋钢构件,然后运用焊接等方法使各构件连接成整体,节点既传递剪力又传递弯矩、扭矩等;铰接主要通过在梁柱连接点位置预埋钢构件,然后运用插筋、螺栓等方法使各构件连接成整体,节点只传递剪力而不传递弯矩、扭矩等。
4 结束语
(1)预制装配式混凝土结构因其现场湿作业少、生产效率高、构件质量好、建筑垃圾少、节约资源和能源、实现了“四节一环保”,在未来建筑业的发展中,预制装配式混凝土结构将是一个重要的发展方向。
(2)梁柱节点是保证整个预制装配式混凝土结构整体性和安全性的重要环节,但目前规范就预制装配式混凝土结构梁柱节点连接方式没有全面、成熟的分类规定,需要广大从业人员在实际设计、施工等过程中不断总结经验,从而完善梁柱节点的连接方式,更好地服务、匹配未来预制装配式混凝土结构的发展。
参考文献