提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的节点及方法与流程

本发明属于建筑领域，涉及预制装配式混凝土框架结构(简称“pc框架结构”)，特别涉及一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的节点及方法。

背景技术：

钢筋混凝土框架节点包括梁与柱相交的节点核心区以及邻近的梁端、柱端，在框架结构中起到传递内力和保持结构整体性的作用。

pc框架结构具有质量好、生产效率高、工人劳动强度低等优点，其多通过在节点区域对预制梁、柱进行连接。相对于现浇混凝土结构，pc框架结构的连接部位因抗裂先天不足，是耐久性薄弱部位。

pc框架结构的连接形式按照施工方法主要可归类为湿连接和干连接两种。其中，湿连接为主流处理方式，即现场作业连接，将拼缝部位预先伸出的钢筋、钢板或螺栓进行焊接、搭接或者机械连接，然后通过现场浇筑混凝土或其他灌缝浆料来实现拼装。此种方法中，预制混凝土构件与后续现浇混凝土只是粘结，无法真正成为一体，无法避免连接处裂缝的产生，容易成为渗漏水的通道，致使预制装配式建筑材料发生腐蚀，甚而导致安全事故的发生，对居民财产及生命安全造成隐患。因此，对这些拼缝部位采取有效的抗裂措施是十分必要的。

技术实现要素：

本发明提供一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的节点及方法，它通过在拼缝附近的梁侧面混凝土保护层中预留若干槽道，并安装纤维增强复合材板条，来提高拼缝处的抗裂性能，继而提高结构的耐久性和延长其服役周期。本发明适用于pc框架结构各类梁柱节点，施工便捷且效果明显，具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的节点，包括利用既有装配方法和技术完成的混凝土框架节点，以及在所述节点的拼缝附近的梁侧面混凝土保护层中预留的若干槽道，和利用结构胶安装在所述槽道内的纤维增强复合材板条。上述结构可以加强拼缝两侧预制结构的连接，提高拼缝的抗裂性能。

优选地，每个所述梁的侧面混凝土保护层中设置的所述槽道为多条，相应的，所述板条也为多根。

优选地，所述板条为单根薄板条或由结构胶粘贴的多根薄板条制成的整体。

优选地，所述板条的截面为矩形截面，其宽度bf取12～16mm，总厚度tf取6～8mm，所述板条的长度为自所述拼缝处往两侧各延伸10～12bf长度。上述参数的确定是根据经验及单根薄板条尺寸等综合确定的，能更好的满足抗裂性能。

优选地，所述槽道沿着所述梁的轴线对称平行布置，并沿所述梁的高度方向间距取80～100mm，且距所述梁的翼缘表面距离不高于1/4梁高且不低于40mm。如此设置可以得到更好的抗裂性能。

优选地，所述槽道尺寸的确定如下：槽道长度取板条长度；槽道深度取板条宽度bf的1.5倍；槽道宽度取板条厚度2tf和(tf+6mm)的较大者。如此设置可以得到更好的抗裂性能。

优选地，所述板条安装时，其宽度沿着所述槽道的深度方向，并通过结构胶居中安装入所述槽道。

一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，首先进行板条设计及制作，并在预制构件加工过程中，据此于拼缝附近的梁侧面混凝土保护层中预留若干槽道，然后利用既有装配方法和技术完成混凝土框架节点装配，最后利用结构胶将板条安装在所述槽道内。

优选地，根据所述拼缝处的所述梁的截面尺寸及配筋情况，确定纤维增强复合材板条的数量、长度及其截面尺寸。

优选地，所述纤维增强复合材板条的长度及其尺寸确定如下：

所述板条的截面优先选用矩形截面，其宽度bf取12～16mm，总厚度tf取6～8mm；所述板条的长度，自所述拼缝处往两侧各延伸10～12bf长度。

优选地，所述板条为单根薄板条；或，当单根薄板条厚度不满足设定厚度时，可利用结构胶粘贴多根薄板条而制成。

优选地，根据所述板条的数量及尺寸，确定槽道尺寸和布置方案。

优选地，所述槽道沿着所述梁的轴线对称平行布置，并沿所述梁的高度方向间距取80～100mm，且距所述梁的翼缘表面距离不高于1/4梁高且不低于40mm。

优选地，所述的槽道尺寸确定如下：所述槽道的长度取所述板条的长度；所述槽道的深度取所述板条的宽度bf的1.5倍；所述槽道的宽度取所述板条的厚度2tf和(tf+6mm)的较大者；所述槽道内壁加工为粗糙毛面，以便混凝土与胶体充分咬合。

优选地，将所述板条的宽度沿着所述槽道的深度方向，并通过结构胶，居中安装入所述槽道。

优选地，所述纤维复合材选自碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维复合材。

本发明还提供一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，其包括以下步骤：

(1)板条设计及制作

根据拼缝处梁截面的尺寸及配筋情况，确定板条数量、长度及其截面尺寸，并制作板条；

(2)槽道设计及预留

根据板条数量及尺寸，确定槽道尺寸和布置方案，并预留槽道；

(3)板条安装

首先将槽道内壁凿毛，清尽杂质，然后通过结构胶，将板条居中装入槽道。

依照本申请较佳实施例所述的一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，在步骤(1)中，根据拼缝处梁截面的尺寸及配筋情况，确定板条长度及其截面尺寸：

所述板条截面优先选用矩形截面，其宽度bf取12～16mm，总厚度tf取6～8mm，单根薄板条厚度不满足时，可利用结构胶粘贴多根薄板条而得到符合厚度要求的板条；

所述板条的长度，自拼缝处往两侧各延伸10～12bf长度。

依照本申请较佳实施例所述的一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，在步骤(2)中，所述的槽道尺寸确定如下：槽道长度取板条长度；槽道深度取板条宽度bf的1.5倍；槽道宽度取板条厚度2tf和(tf+6mm)的较大者；

所述的槽道布置方案如下：沿着梁轴线对称平行布置，沿梁高方向间距取80～100mm；距梁翼缘表面距离不高于1/4梁高且不低于40mm。

依照本申请较佳实施例所述的一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，在步骤(3)中，将板条宽度沿着槽道深度方向，通过结构胶，居中装入槽道。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的节点，针对预制装配式混凝土框架结构的拼缝部位抗裂性较差的缺陷，通过在拼缝处的梁截面混凝土保护层中预留若干槽道并安装纤维增强复合材板条，加强了拼缝两侧预制结构的连接，提高了拼缝抗裂性能；

2、本发明的方法采用在节点拼缝处混凝土保护层上预留槽道并安装纤维增强复合材板条的方式，可用于加固各类预制装配式结构节点，适用范围广，具有施工便捷、安全性高且耐久性好等优点，应用前景广阔。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例1单根纤维增强复合材薄板条示意图；

图2为本发明实施例1多根粘贴式纤维增强复合材板条示意图；

图3为本发明实施例1用于成槽的矩形木条示意图；

图4为本发明实施例1预制混凝土框架结构加固前的正立面图；

图5为本发明实施例1加固后的梁截面示意图；

图6为本发明实施例1加固后的整体效果示意图；

图中标号含义如下：

1-细薄板条；2-纤维增强复合材板条；3-木条；4-预制柱；5-预制梁；6-槽道；7-接缝。

具体实施方式

针对背景技术中提到的问题，发明人发现，近20年发展起来的基于纤维增强复合材的加固方法，凭借高效高强、耐久性好等优点，一直是土木工程界的热点研究课题，如何将其合理应用于pc框架结构拼缝部位，进而有效改善拼缝开展过大等问题，提高结构的抗裂性能是本发明的关键。

本发明通过在拼缝附近的梁侧面混凝土保护层中预留若干槽道，并安装纤维增强复合材板条，来加强拼缝两侧预制结构的连接，提高拼缝处的抗裂性能，继而提高结构的耐久性和延长其服役周期。本发明适用于预制装配式混凝土框架结构各类梁柱节点，施工便捷且效果明显，具有广阔的应用前景，本发明的方法普遍适用于各类混凝土结构或构件接缝，适用范围广。

本发明的一种提高预制装配式混凝土框架结构抗裂性能的方法，即在拼缝附近的梁侧面混凝土保护层中预留槽道并安装纤维增强复合材板条，具体包括以下步骤：

(1)板条设计及制作

根据拼缝处梁截面的尺寸及配筋情况，确定板条数量、长度及其截面尺寸，并制作板条；

确定板条尺寸：所述板条截面优先选用矩形截面，其宽度bf取12～16mm，总厚度tf取6～8mm；所述板条的长度，自拼缝处往两侧各延伸10～12bf长度；上述尺寸确定适用于通常梁、柱等构件的保护层在20-25mm之间的情况，槽道即设置在该保护层中；

板条制作：单根薄板条厚度不满足时，可利用结构胶粘贴多根薄板条而制得所需板条，具体可根据所需板条尺寸裁剪相应长度的细薄板条，在细薄板条表面涂覆结构胶，经过多根细薄板条相互粘贴，制得所需要的板条。本发明所使用的板条抗拉强度高，一直处于弹性阶段，外部荷载卸掉后，能够自动回缩；

(2)槽道设计及预留

根据板条数量及尺寸，确定槽道尺寸和布置方案，并预留槽道；

具体地，

确定槽道布置：各槽道沿着梁的轴线对称平行布置，沿梁高方向间距取80～100mm；距梁翼缘表面距离不高于1/4梁高且不低于40mm，以达到理想的加固效果；

确定槽道尺寸：槽道长度取板条长度；槽道深度取板条宽度bf的1.5倍；槽道宽度取板条厚度2tf和(tf+6mm)的较大者；

预留槽道：根据设计尺寸，在预制构件对应位置预留规定尺寸的槽道。槽道预留可通过在混凝土浇筑时放置相应尺寸的模具(如木方)，混凝土初凝后取出即可；

(3)板条安装

首先将槽道内壁凿毛，清尽浮灰等杂质，然后通过结构胶，将板条居中装入槽道；

具体地，

安装准备：将槽道内壁凿毛，清尽浮灰等，以便混凝土与胶体充分咬合；

安装板条：先在槽内注入所需结构胶体的2/3体积，然后将板条宽度沿槽道深度方向，居中插入槽道。再注入剩余结构胶，使其充满整条槽道，最后用刮铲抹去多余胶。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

实施例1

本实施例以某边框架中节点为例，其预制柱4截面尺寸为600×600mm，预制梁5截面尺寸为250×400mm(腹板高380mm)，预制柱4和预制梁5在接缝7位置进行拼接，拼缝处存在潜在的抗裂性能不足的问题。

如图1～2所示，根据待加固节点情况，将3片细薄板条1(宽16mm，厚2mm)粘贴在一起制得纤维增强复合材板条2，板条2截面宽16mm，厚6mm，长320mm(设置位置为从拼缝处两侧各延伸160mm)。板条2共计六根，梁截面腹板每侧三根，中间板条沿梁5轴线布置，两端板条沿与梁5轴线平行的方向布置；两端板条中心距梁翼缘表面100mm，各板条中心间距为100mm，板条中心与接缝7中心重合。

如图3～4所示，预留槽道6，在板条安装位置确定的前提下，先制作木条3，其长320mm，宽12mm，深24mm。待混凝土初凝时取出木条3，得到所需尺寸的槽道。

如图5～6所示，现场安装时，先用凿子对槽道6的内壁进行凿毛处理，用气泵清尽槽内碎渣浮灰；然后在槽道6内注入2/3体积的结构胶，再将板条2的宽度沿着槽道6深度方向，居中插入槽道6；再填充结构胶，使其充满槽道6，充分包裹板条，最后用刮铲抹去梁表面多余胶水。

图6即为本实施例1边框架中节点加固后的整体效果示意图。

本发明及上述实施例通过在拼缝处的梁截面混凝土保护层中预留若干槽道并安装纤维增强复合材板条，加强了拼缝两侧预制结构的连接，提高了拼缝抗裂性能。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。