一种纵肋空心墙板及其钢筋吊环连接节点和设计施工方法技术

本发明专利技术的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点及其设计施工方法属于建筑结构领域，本发明专利技术基于吊装荷载增大效应、约束箍筋混凝土锚固效应、纵肋混凝土锥形体破坏边界、弯起钢筋效益，提出了连接节点的理论设计方法和施工安装方法，方便设计和安装。本发明专利技术采用设置约束箍筋的环形钢筋吊环和设置辅助钢筋的构造形式，能够有效减少钢筋吊环锚固长度、防止钢筋吊环与混凝土发生锚固破坏后的吊点节点失效现象。采用箍筋外设置弯起钢筋的构造形式，能够提高吊点节点处混凝土抗劈裂破坏能力，降低混凝土开裂程度。本发明专利技术还解决了不能在具有贯通空腔的纵肋空心预制墙板中设置吊点的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种纵肋空心墙板及其钢筋吊环连接节点和设计施工方法
本专利技术属于建筑结构领域，具体为一种纵肋空心墙板及其钢筋吊环连接节点和设计施工方法。
技术介绍
我国的装配式建筑进入快速发展新阶段。装配式住宅楼项试点目建设逐步形成了一套装配式混凝土剪力墙结构的设计、预制构件制造和装配施工技术，有力促进了新型装配式建筑在停滞多年后的再次崛起。为满足脱模、翻转、吊运、安装等生产、施工环节需求，纵肋空心墙板需要设置吊点，与卸扣、吊线、吊梁等吊装工具连接，通过起重机械进行调姿、移动。为避免预制构件开裂、吊点受力破坏引发的生产、施工安全隐患，应开展纵肋空心墙板吊装技术研究。目前预制墙体常用吊点主要包括三类：(1)预埋吊环吊点，如工具类吊环、钢筋吊环；(2)预埋吊钉吊点；(3)预留孔穿心吊点。预埋工具类吊环需要预埋内置螺母和吊点局部加强，且需要专业厂商生产，价格相对较高。预埋钢筋吊环存在钢筋外露，影响使用时需要后期切割。预埋吊钉需要吊点局部加强，且价格相对较高。预留孔穿心吊需要后期封孔处理，且需要使用专用吊具。当纵肋空心墙板采用贯通型空腔时，由于纵肋宽度较小，混凝土锚固区域较小。各现行规范对钢筋吊环的设计方法和构造措施存在差别，导致设计方法不统一，安全度差异较大，不便钢筋吊环设计、应用，故需对钢筋吊环的设计方法、构造措施开展研究，提出适用于纵肋空心墙板、安全度高的钢筋吊环设计方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纵肋空心墙板及其钢筋吊环连接节点和设计施工方法，以解决上述技术问题。>为此，本专利技术提供一种纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，包括：钢筋吊环，沿预制墙板的厚度方向设置在墙板纵肋中，并且钢筋吊环的顶部伸出预制墙板外；约束箍筋骨架，水平设置在墙板纵肋中并且沿预制墙板高度方向间隔设置，所述约束箍筋骨架包括闭合约束箍筋和非闭合钢筋，所述闭合约束箍筋将钢筋吊环包覆其中，所述非闭合钢筋连接在闭合约束箍筋的端部，并且非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片连接；弯起钢筋，设置在墙板纵肋中，包括墙板厚度方向弯起钢筋和墙板长度方向弯起钢筋，所述墙板厚度方向弯起钢筋沿预制墙板厚度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧，所述墙板长度方向弯起钢筋沿预制墙板长度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧。优选地，还包括辅助钢筋，所述辅助钢筋包括呈十字形的顶部定位钢筋(51)和呈U形的底部加强钢筋(52)，所述顶部定位钢筋(51)水平连接在最上方的约束箍筋骨架的顶部，所述顶部定位钢筋(51)与钢筋吊环(1)连接；所述底部加强钢筋(52)连接在钢筋吊环(1)的底部，所述底部加强钢筋(52)穿过钢筋吊环(1)并且两端与墙板钢筋网片(6)连接。优选地，每组约束箍筋骨架包括两个相向设置的几字形钢筋，两个几字形钢筋的U形段共同形成矩形的闭合约束箍筋，几字形钢筋的非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片连接。优选地，所述墙板厚度方向弯起钢筋为立体双V形，包括两个倒V形钢筋和连接在倒V形钢筋的端部之间的水平钢筋，所述墙板长度方向弯起钢筋呈倒U形，所述钢筋吊环的截面为一个矩形和两个半圆组成的长圆形。另外，本专利技术还提供了一种纵肋空心墙板，包括墙板纵肋和墙板空腔所述墙板空腔为通孔，还包括如上所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点。另外，本专利技术还提供了一种如上所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点的设计施工方法，包括以下步骤：S1、根据预制墙板的体积V、混凝土材料密度ρ和空腔率rV，计算预制墙板自重标准值Gmk＝ρV(1-rV)，并根据式(1)计算考虑脱模吸附、动力增大效应和安全冗余度的荷载增大系数K；式(1)中ψdy、ψdy1、ψdy2分别为非脱模工况动力增大系数、脱模工况动力增大系数1、脱模工况动力增大系数2，qad为脱模吸附力，Am为构件脱模面积；S2、将钢筋吊环连接节点当成铰支座，按照梁模型并考虑荷载增大系数计算各支反力并求和，得出钢筋吊环的受力总荷载Fk；S3、根据式(3)和(4)计算钢筋吊环的粘结锚固强度τu和基本锚固长度lab；式中c为墙体的钢筋保护层厚度，fc为墙体的混凝土抗压强度设计值，d为钢筋吊环的直径，Aj为几字形钢筋的面积，fjy为几字形钢筋的强度设计值，fy为钢筋吊环的屈服强度设计值，s为几字形钢筋的间距；S4、根据式(5)计算钢筋吊环的锚固长度la；式中llimit为不考虑约束箍筋效益的最小限值；S5、确定钢筋吊环的构造：根据式(6)确定钢筋吊环的外露高度ho、最大宽度b、最大高度h、环形端部内径Dmin；式中tw为预制墙板的厚度，h＝ho+la+50mm，Dmin≥2.5d；S6、根据式(7)计算连接节点处受拉状态下纵肋混凝土锥形体破坏强度Nrib；式中Aria、Aric分别为连接节点处受拉状态下纵肋混凝土锥形体破坏面在考虑边距影响情况下的实际投影面积和不考虑边距影响情况的计算投影面积，ft为混凝土抗拉强度设计值；S7、判断是否满足Nrib≥Fk/n，如果满足条件进行下一步，如果不满足，返回S3-S6，重新确定钢筋吊环的锚固长度la，直至满足条件；S8、确定约束箍筋骨架的构造：几字形钢筋组的数量i＝(la-50mm)/s；每组几字形钢筋的高度hjs＝la-50mm+dj；几字形钢筋的宽度bj＝brib－2(c+dadx)，brib为节点处墙板纵肋最小宽度，dadx为墙板厚度方向弯起钢筋的直径；几字形钢筋的长度lj＝0.5(tw－2c+bj)；S9、确定弯起钢筋的构造：确定墙板厚度方向弯起钢筋的高度hv＝hjs+40mm，宽度bv＝bj+2dadx，长度lv＝tw－2c，弯起角度tanαv＝2hv/lv；确定墙板长度方向弯起钢筋的高度hz＝hjs+40mm；宽度bz＝bj-2dj，环形端部内径Du＝0.5(bz-2dady)；S10、确定辅助钢筋的构造，完成钢筋吊环连接节点的设计：顶部定位钢筋的直径d+等于几字形钢筋的直径dj，顶部定位钢筋的长度大于几字形钢筋的宽度bj；根据式(9)确定底部加强钢筋的面积Au、直径du，环形端部内径Duf＝2.5du，固定时底部加强钢筋与墙体厚度方向的水平夹角不小于45°；式中Ar为钢筋吊环的单肢截面面积；fy为钢筋吊环的屈服强度设计值；fuy为底部加强钢筋的屈服强度设计值；j为底部加强钢筋的肢数，一个底部加强钢筋取2，两个底部加强钢筋取4；0.7为考虑安装角度对强度的折减系数；S11、在预制墙板模具内，进行墙板钢筋网片绑扎和定位放置，然后定位放置墙板纵肋的成型模具，并将墙板纵肋的成型模具与预制墙板模具连接固定；S12、按照设计要求，沿竖向间隔放置约束箍筋骨架，并将约束箍筋骨架的非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片连接；S13、将墙板厚度方向弯起钢筋按照从墙底部到顶部的方向放置在闭合约束箍筋的外侧，直至墙板厚度方向弯起钢筋的水平钢筋与最下方的约束箍筋骨架接触，然后将墙板厚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，其特征在于包括：/n钢筋吊环(1)，沿预制墙板的厚度方向设置在墙板纵肋(4)中，并且钢筋吊环(1)的顶部伸出预制墙板外；/n约束箍筋骨架，水平设置在墙板纵肋(4)中并且沿预制墙板高度方向间隔设置，所述约束箍筋骨架包括闭合约束箍筋和非闭合钢筋，所述闭合约束箍筋将钢筋吊环(1)包覆其中，所述非闭合钢筋连接在闭合约束箍筋的端部，并且非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片(6)连接；/n弯起钢筋，设置在墙板纵肋(4)中，包括墙板厚度方向弯起钢筋(31)和墙板长度方向弯起钢筋(32)，所述墙板厚度方向弯起钢筋(31)沿预制墙板厚度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧，所述墙板长度方向弯起钢筋(32)沿预制墙板长度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，其特征在于包括：
钢筋吊环(1)，沿预制墙板的厚度方向设置在墙板纵肋(4)中，并且钢筋吊环(1)的顶部伸出预制墙板外；
约束箍筋骨架，水平设置在墙板纵肋(4)中并且沿预制墙板高度方向间隔设置，所述约束箍筋骨架包括闭合约束箍筋和非闭合钢筋，所述闭合约束箍筋将钢筋吊环(1)包覆其中，所述非闭合钢筋连接在闭合约束箍筋的端部，并且非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片(6)连接；
弯起钢筋，设置在墙板纵肋(4)中，包括墙板厚度方向弯起钢筋(31)和墙板长度方向弯起钢筋(32)，所述墙板厚度方向弯起钢筋(31)沿预制墙板厚度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧，所述墙板长度方向弯起钢筋(32)沿预制墙板长度方向对称连接在闭合约束箍筋外侧。


2.根据权利要求1所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，其特征在于：还包括辅助钢筋，所述辅助钢筋包括呈十字形的顶部定位钢筋(51)和呈U形的底部加强钢筋(52)，所述顶部定位钢筋(51)水平连接在最上方的约束箍筋骨架的顶部，所述顶部定位钢筋(51)与钢筋吊环(1)连接；所述底部加强钢筋(52)连接在钢筋吊环(1)的底部，所述底部加强钢筋(52)穿过钢筋吊环(1)并且两端与墙板钢筋网片(6)连接。


3.根据权利要求1所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，其特征在于：每组约束箍筋骨架包括两个相向设置的几字形钢筋(2)，两个几字形钢筋(2)的U形段共同形成矩形的闭合约束箍筋，几字形钢筋(2)的非闭合钢筋与相应侧的墙板钢筋网片(6)连接。


4.根据权利要求1所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点，其特征在于：所述墙板厚度方向弯起钢筋(31)为立体双V形，包括两个倒V形钢筋和连接在倒V形钢筋的端部之间的水平钢筋，所述墙板长度方向弯起钢筋(32)呈倒U形，所述钢筋吊环(1)的截面为一个矩形和两个半圆组成的长圆形。


5.一种纵肋空心墙板，包括墙板纵肋(4)和墙板空腔(7)，其特征在于：所述墙板空腔(7)为通孔，还包括如权利要求1-4任意一项所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点。


6.一种如权利要求1-4任意一项所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点的设计施工方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、根据预制墙板的体积V、混凝土材料密度ρ和空腔率rV，计算预制墙板自重标准值Gmk＝ρV(1-rV)，并根据式(1)计算考虑脱模吸附、动力增大效应和安全冗余度的荷载增大系数K；



式(1)中ψdy、ψdy1、ψdy2分别为非脱模工况动力增大系数、脱模工况动力增大系数1、脱模工况动力增大系数2，qad为脱模吸附力，Am为构件脱模面积；
S2、将钢筋吊环连接节点当成铰支座，按照梁模型并考虑荷载增大系数计算各支反力并求和，得出钢筋吊环(1)的受力总荷载Fk；
S3、根据式(3)和(4)计算钢筋吊环(1)的粘结锚固强度τu和基本锚固长度lab；






式中c为墙体的钢筋保护层厚度，fc为墙体的混凝土抗压强度设计值，d为钢筋吊环(1)的直径，Aj为几字形钢筋(2)的面积，fjy为几字形钢筋(2)的强度设计值，fy为钢筋吊环(1)的屈服强度设计值，s为几字形钢筋(2)的间距；
S4、根据式(5)计算钢筋吊环(1)的锚固长度la；



式中llimit为不考虑约束箍筋效益的最小限值；
S5、确定钢筋吊环(1)的构造：根据式(6)确定钢筋吊环(1)的外露高度ho、最大宽度b、最大高度h、环形端部内径Dmin；



式中tw为预制墙板的厚度，h＝ho+la+50mm，Dmin≥2.5d；
S6、根据式(7)计算连接节点处受拉状态下纵肋混凝土锥形体破坏强度Nrib；



式中Aria、Aric分别为连接节点处受拉状态下纵肋混凝土锥形体破坏面在考虑边距影响情况下的实际投影面积和不考虑边距影响情况的计算投影面积，ft为混凝土抗拉强度设计值；
S7、判断是否满足Nrib≥Fk/n，如果满足条件进行下一步，如果不满足，返回S3-S6，重新确定钢筋吊环(1)的锚固长度la，直至满足条件；
S8、确定约束箍筋骨架的构造：几字形钢筋组的数量i＝(la-50mm)/s；每组几字形钢筋(2)的高度hjs＝la-50mm+dj；几字形钢筋(2)的宽度bj＝brib－2(c+dadx)，brib为节点处墙板纵肋(4)最小宽度，dadx为墙板厚度方向弯起钢筋(31)的直径；几字形钢筋(2)的长度lj＝0.5(tw－2c+bj)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，杨思忠，车向东，王炜，任成传，赵志刚，岑丽丽，刘立平，张仲林，
申请(专利权)人：北京市住宅产业化集团股份有限公司，北京市燕通建筑构件有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11