技术领域
本发明涉及一种建筑技术领域，尤其涉及一种梁柱节点及其施工方法。
背景技术
在现有的装配式建筑领域，关于框架体系中的梁柱节点主要存在半预制和全预制的做法：
(一)半预制做法：柱采用现场钢筋绑扎和浇筑混凝土，梁为叠合梁，叠合梁下部为预制部分，上部为现浇部分；通过现浇混凝土将叠合梁和现浇柱进行连接，形成现浇的梁柱节点。这种梁柱节点及其施工方法仍然需要在现场绑扎柱钢筋，搭设柱、叠合梁现浇部分及梁柱节点处的模板，模板铺设工作量大、用人用工量较大、施工步骤较为复杂、现场施工周期长。
(二)全预制做法：采用预制柱和预制梁，预制柱和预制梁端头均预埋有钢牛腿、螺栓等钢构件，现场施工时通过钢构件对梁柱节点进行连接，现场不需要浇筑混凝土。这种梁柱节点及其施工方法对生产精度和现场安装精度要求都很高，对生产工人和施工工人的工艺要求很高，如有偏差积累容易造成现场拼接困难，造成生产和施工成本很高。
发明内容：
本发明目的是提供了一种梁柱节点及其施工方法，要解决现有技术中梁柱节点半预制做法存在的模板铺设工作量大、现场施工周期长等问题，以及全预制做法中生产和施工精度要求高及成本高的技术问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种梁柱节点，包括复合柱和复合梁，复合柱包括预制柱模壳和现浇混凝土柱内芯，复合梁包括预制梁模壳和现浇混凝土梁内芯，预制梁模壳的顶侧设置灌浆孔和排气孔，复合柱的预制柱模壳和复合梁的预制梁模壳中预埋有吊具，预制柱模壳中设有柱钢筋和箍筋，预制梁模壳中设有梁钢筋和箍筋，复合梁端头1-20cm搭接于复合柱的顶侧边沿处，复合梁与复合柱通过现浇混凝土连接形成梁柱节点，复合梁的梁钢筋端头伸出于预制梁模壳端部并锚固于梁柱节点的现浇混凝土内，梁钢筋锚固于梁柱节点中的长度为梁钢筋直径的35-40倍。本方案中的复合柱和复合梁均包含预制模壳和现浇混凝土内芯，预制柱模壳和预制梁模壳在生产时形成了内部空腔，这样预制模壳部分在现场施工时可以充当现浇混凝土内芯的外模板，在现场施工时免除了柱和梁的外模板的搭设，因此大大减少了现场模板铺设工作量、用人用工量和施工时长；预制梁模壳的顶侧设置有灌浆孔和排气孔，可以通过灌浆孔向预制梁模板内部空腔浇筑混凝土形成现浇混凝土梁内芯，排气孔用于现浇混凝土时的排气，保证现浇混凝土梁内芯的成型和密实；复合梁端头搭接在复合柱的顶侧且梁钢筋锚固于梁柱节点中，这种连接方式符合建筑规范要求，安全可靠性强；本方案仅需要在梁柱节点处搭设少量模板，通过节点处现浇混凝土即可进行梁柱连接，施工较为简便、用工用时小、且对生产和施工的精度要求不高。
优选的，上述梁柱节点处的现浇混凝土为钢纤维混凝土。采用钢纤维混凝土是为了加强梁柱节点处的连接强度。在抗震设计时，为了提高建筑物的抗震性能，要求节点的承载力应高于连接构件。而钢纤维混凝土相比普通混凝土的抗拉强度提高40％以上，抗弯强度提高60％以上，抗剪强度提高50％以上；梁柱节点采用钢纤维混凝土浇筑成型，节点处的连接强度提高，从而提高了建筑物结构体系的变形能力，能进一步防止建筑物在强烈地震时整体倒塌。
优选的，上述预制柱模壳由钢纤维混凝土制成。本方案中复合柱的预制柱模板可做复合柱的现浇混凝土柱内芯的外模板，也属于复合柱整体的一部分。采用钢纤维混凝土制成预制柱模壳，一方面能提高整个复合柱的强度和抗压性能，有利于建筑物的抗震性能；另一方面作为现浇混凝土柱内芯的外模板时，由于现浇混凝土会对外侧的模壳带来巨大的侧向压力，很可能会破坏复合柱的预制柱模壳，而钢纤维混凝土优于普通混凝土的抗压强度，避免现浇混凝土施工时对预制柱模壳带来破坏，保证施工的顺利进行。
优选的，上述现浇混凝土柱内芯采用钢纤维混凝土浇筑形成。在现有的梁柱节点半预制做法中，叠合梁与叠合楼板整体施工，造成梁的整体刚度大于柱，在地震时柱端比梁端先变形，造成柱先被破坏而建筑物整体倒塌的后果。本方案中复合柱的现浇混凝土柱内芯采用钢纤维混凝土浇筑形成，能有效提高复合柱的抗压能力和强度，使得复合柱比复合梁具有更高的抗弯能力，地震时保证复合柱不先于复合梁被破坏，防止柱结构在强震下被破坏从而进一步造成建筑整体倒塌。
优选的，上述复合柱的柱钢筋端头伸出于预制柱模壳的底侧和顶侧两端，或者复合柱的预制柱模壳底侧预埋灌浆套筒且柱钢筋端头仅伸出于预制柱模壳的顶侧。当复合柱的柱钢筋端头伸出于预制柱模壳的底侧和顶侧两端时，多层复合柱之间可以通过设置搭接钢筋将上层柱和下层柱的柱钢筋端头进行连接；当预制柱模壳底侧预埋灌浆套筒且柱钢筋端头仅伸出于预制柱模壳的顶侧时，上层柱的柱钢筋与下层柱的柱钢筋之间通过下层预制柱模壳底侧预埋的预埋灌浆套筒进行连接。上述两种复合柱的柱钢筋设置方式提供了两种不同的解决多层柱的柱钢筋之间连接的技术问题，生产和施工方式较为简便。
优选的，上述梁柱节点包含2个相对的位于同一直线上的复合梁时，梁钢筋端头弯折后与柱钢筋端头平行并锚固于梁柱节点中。由于梁钢筋伸出于预制梁模壳并锚固于梁柱节点中的长度为梁钢筋直径的35-40倍，因此当梁柱节点包含2个相对的位于同一直线上的复合梁时，相对的2个复合梁的梁钢筋端头进行弯折后再锚固于梁柱节点，能有效解决2个复合梁的梁钢筋在梁柱节点处容纳空间不足的技术问题。
一种梁柱节点的施工方法，包括如下步骤：
A、吊装复合柱的预制柱模壳并放置于预定位置，设置至少一个斜支撑并将预制柱模壳连接固定；
B、向预制柱模壳的内部空腔中浇筑混凝土，所浇筑的混凝土低于预制柱模壳高度，形成复合柱的现浇混凝土柱内芯；
C、在复合梁的预定位置的正下方设置至少一个竖向支撑，吊装预制梁模壳并搁置于竖向支撑的顶侧，将预制梁模壳端头1-20cm搭接于预制柱模壳的顶侧边沿处；
D、搭设梁柱节点处的模板，以及搭设复合梁与复合柱搭接处的底侧模板；
E、通过预制梁模壳的顶侧灌浆孔向预制梁模壳内部空腔中浇筑混凝土，所浇筑的混凝土不超过预制梁模壳的长度，形成复合梁的现浇混凝土梁内芯；
F、向梁柱节点处的模板内浇筑混凝土，将复合柱与复合梁连接为一体。
一种梁柱节点施工方法的优选方案中，步骤A中的预制柱模壳由钢纤维混凝土制成。
一种梁柱节点施工方法的优选方案中，步骤F中浇筑的混凝土为钢纤维混凝土。
一种梁柱节点施工方法的优选方案中，步骤C中，当梁柱节点包含2个位于同一直线上的复合梁时，当所述的梁柱节点包含2个位于同一直线上的所述复合梁时，将所述预制梁模壳端部伸出的上部梁钢筋端头和下部梁钢筋端头均向下弯折呈L型；或者将所述预制梁模壳端部伸出的上部梁钢筋端头和下部梁钢筋端头均向上弯折呈L型。
一种梁柱节点施工方法的优选方案中，上述现浇混凝土柱内芯由钢纤维混凝土制成。
本方案一种梁柱节点施工方法的有益效果在于：1、复合柱和复合梁的预制部分可作为复合柱和复合梁的现浇混凝土内芯的外模板，因此施工步骤较为简便、模板铺设工作量小、用人用工量较小，现场施工时间较短；2、相比全干法的梁柱节点施工，现场施工对工人的操作精度要求不高、、能避免一定范围内的累积误差；3、梁柱节点采用钢纤维混凝土浇筑成型，节点处的连接强度提高，提高了建筑物结构的变形能力，能进一步防止建筑物在强烈地震时倒塌；4、采用钢纤维混凝土制成预制柱模壳，提高整个复合柱的强度和抗压性能，有利于建筑物的抗震性能；同时还可以避免现浇混凝土施工时对预制柱模壳带来破坏，保证施工的顺利进行。
附图说明
图1为本发明的复合柱的断面示意图
图2为本发明的复合梁的剖面示意图；
图3为本发明的梁柱节点的剖面示意图；
图中1-复合柱，101-预制柱模壳，102-现浇混凝土柱内芯，103-柱钢筋，2-复合梁，201-预制梁模壳，202-现浇混凝土梁内芯，203-上部梁钢筋，204-梁箍筋；205-下部梁钢筋。
具体实施方式
现参照说明书附图来阐述本发明的选定实施例，本领域技术人员根据本公开的本发明的实施例的下属说明仅是示例性的，并不是为了限制本发明的方案。
实施例1
参考附图1-3，一种梁柱节点，包括复合柱1和复合梁2，复合柱1包括预制柱模壳101和现浇混凝土柱内芯102，复合梁2包括预制梁模壳201和现浇混凝土梁内芯202，预制梁模壳201的顶侧设置灌浆孔和排气孔(图中未示出)，复合柱1的预制柱模壳101和复合梁2的预制梁模壳201中预埋有吊具(图中未示出)，预制柱模壳101中设有柱钢筋103和箍筋(图中未示出)，预制梁模壳201中设有梁钢筋203、205和箍筋204，复合梁2端头1-20cm搭接于复合柱1的顶侧边沿处，复合梁2与复合柱1通过现浇混凝土(图中未示出)连接形成梁柱节点，复合梁的梁钢筋203、205端头伸出于预制梁模壳201端部并锚固于梁柱节点的现浇混凝土内，梁钢筋203、205锚固于梁柱节点中的长度为梁钢筋203、205直径的35-40倍。其中，上述梁柱节点处的现浇混凝土为钢纤维混凝土，上述预制柱模壳101由钢纤维混凝土制成。
作为本实施例的改进，复合柱1的预制柱模壳101内壁为内部中空、四壁带孔洞的内衬模板(图中未标注)。内衬模板的材质可以为金属、塑料、水泥或者纤维增强复合塑料等；横截面的形状可以为圆形、椭圆形、矩形或不规则形状，优选采用圆形，更方便该内衬模板的生产；四壁的孔洞可以为圆形、矩形或不规则形状，且边缘优选为向内衬模板外侧或内侧凸起。设置内衬模板的有益效果在于：(1)当生产预制柱模壳时，除了绑扎内部的柱钢筋以及箍筋，还需要搭设预制柱模壳外侧的模板和内侧的模板。当预制柱模壳内侧的模板采用本实施例中的内衬模板时，浇筑预制柱模壳混凝土之后，内衬模板和所浇筑的混凝土形成一体，作为预制柱模壳的一部分，而不需要像预制柱模壳的外侧模板一样再拆卸下来，因此简化了工序、生产更高效。(2)内衬模板的四壁带孔洞时，一方面浇筑和振捣预制柱模壳混凝土时，内衬模板的孔洞可以用于排气，有利于混凝土的密实，保证预制柱模壳的混凝土强度的均一性；另一方面，由于四壁的孔洞边缘朝向内衬模板的外侧或内侧凸起，也就相当于预制柱模壳成型之后，预制柱模壳的内壁为不光滑状态，在浇筑复合柱的现浇混凝土内芯时，这些相对于预制柱模壳内壁凹进或凸起的能使得现浇混凝土内芯的混凝土与预制柱模壳之间的结合力更强，增加了现浇混凝土内芯与预制柱模壳之间的锚固力，提升了复合柱的整体性和在力学方面的均一性。
作为本实施例的改进，复合柱1还包括多个锚固筋(图中未标注)，该锚固筋横跨预制柱模壳101和现浇混凝土内芯102，其一端与柱钢筋绑扎固定并锚固在预制柱模壳101的混凝土中，另一端从预制柱模壳101的内衬模板孔洞中伸出并锚固在现浇混凝土内芯102中。该锚固钢筋可以是水平方向，也可以是与水平方向呈0-80°的夹角，优选与水平方向呈45°夹角。通过设置锚固筋，能更好的将预制柱模壳和现浇混凝土内芯连接为一体，增强二者混凝土的锚固力，保障复合柱的整体力学性能。
作为本实施例的改进，复合梁2的预制梁模壳201内壁也设有和复合柱1的预制柱模壳101一样的内衬模板。同理，复合梁中的内衬模板也具有其在复合柱中的类似有益效果，在此不再赘述。
作为本实施例的改进，复合梁2还包括多个预埋管(图中未示出)，该预埋管为贯通的空心管，设置在预制梁模壳201的顶侧，一端伸入预制梁模壳201的内部空间，另一端与预制梁模壳201的外侧平齐。预埋管优选设置为竖直方向，与复合梁的梁钢筋垂直。生产复合梁时，将预埋管与梁钢筋或箍筋绑扎固定，将预埋管顶部的开口端头用胶布或者堵头进行封堵，底部端头从预制梁模壳的内衬模板孔洞中伸出。这样浇筑预制梁模壳的混凝土时将预埋管锚固于其中。通过设置预埋管，在浇筑复合梁的现浇混凝土梁内芯之前，取下预埋管顶部的封堵物，则预埋管成为浇筑现浇混凝土内芯时的灌浆孔和排气孔。作为灌浆孔的预埋管直径比较大，作为排气孔的预埋管直径比较小。
作为本实施例的改进，上述复合柱1的柱钢筋103端头伸出于预制柱模壳101的底侧和顶侧两端，或者复合柱1的预制柱模壳101底侧预埋灌浆套筒(图中未示出)且柱钢筋103端头仅伸出于预制柱模壳101的顶侧。这样设置，上一层楼的复合柱与下一层楼的复合柱之间可以通过钢筋搭接或灌浆套筒的方式进行连接。上述两种复合柱的柱钢筋设置方式提供了两种不同的解决多层柱的柱钢筋连接的技术问题，符合建筑规范要求，且生产和施工方式较为简便。本方案仅需要在梁柱节点处搭设模板，通过现浇混凝土即可进行连接，施工较为简便、用工用时小、且对精度要求不高、具有一定的容错率。
实施例1的技术方案的有益效果如下：
1、由于复合柱和复合梁均包含预制模壳和现浇混凝土内芯，预制柱模壳和预制梁模壳在生产时形成了内部空腔，这样预制模壳部分在现场施工时可以充当现浇混凝土内芯的外模板，在现场施工时免除了柱和梁的外模板的搭设，因此大大减少了现场模板铺设工作量、用人用工量和施工时长；
2、复合柱的预制柱模壳和复合梁的预制梁模壳中预埋有吊具，便于生产后运输和施工时的吊装；
3、预制梁模壳的顶侧设置灌浆孔和排气孔，可以通过灌浆孔向预制梁模板内部空腔浇筑混凝土形成现浇混凝土梁内芯，排气孔便于现浇混凝土过程中的混凝土振实排气，保证现浇混凝土的成型和密实性；
4、复合梁端头搭接在复合柱的顶侧且梁钢筋锚固于梁柱节点中，使得复合梁与复合柱的连接节点稳固可靠，符合建筑安全规范；
5、钢纤维混凝土相比普通混凝土的抗拉强度提高40％以上，抗弯强度提高60％以上，抗剪强度提高50％以上，因此梁柱节点处采用钢纤维混凝土能显著加强节点处的连接强度，保证梁柱节点的承载力高于构件，提高了建筑物结构体系的整体变形能力，有利于防止建筑物在强烈地震时整体倒塌；
6、采用钢纤维混凝土制成预制柱模壳，一方面能提高整个复合柱的强度和抗压性能，有利于提高建筑物整体的抗震性能；另一方面是作为现浇混凝土柱内芯的外模板时，现浇混凝土会对外侧的模壳带来巨大的侧向压力，钢纤维混凝土优于普通混凝土的抗压强度可以有效避免现浇混凝土施工时对预制柱模壳带来的破坏，能保证复合柱的安全可靠性，进而保证整体结构的安全性与施工的顺利；
7、当复合柱的柱钢筋端头伸出于预制柱模壳的底侧和顶侧两端时，多层复合柱之间可以通过设置搭接钢筋将上层柱和下层柱的柱钢筋端头进行连接；当预制柱模壳底侧预埋灌浆套筒且柱钢筋端头仅伸出于预制柱模壳的顶侧时，上层柱的柱钢筋与下层柱的柱钢筋之间通过下层预制柱模壳底侧预埋的预埋灌浆套筒进行连接。上述两种复合柱的柱钢筋设置方式提供了两种不同的解决多层柱的柱钢筋连接的技术问题，符合建筑规范要求，且生产和施工方式较为简便。
实施例2
本实施例中的梁柱节点包含1个复合柱和2个相对的位于同一直线上的复合梁(图中未示出)，梁钢筋端头弯折后与柱钢筋端头平行并锚固于梁柱节点中。由于梁钢筋伸出于预制梁模壳并锚固于梁柱节点中的长度为梁钢筋直径的35-40倍，因此当梁柱节点包含2个相对的位于同一直线上的复合梁时，相对的2个复合梁的梁钢筋端头进行弯折后再锚固于梁柱节点，能有效解决2个复合梁的梁钢筋在梁柱节点处容纳空间不够的技术问题。
作为本实施例的改进，复合柱和复合梁的节点处还设有弹性钢索，该钢索一端与柱钢筋连接，另一端与梁钢筋连接。浇筑梁柱节点处的混凝土后，该钢索被锚固于节点处混凝土中。当强震到来时，若梁柱节点处的混凝土被毁坏，由于弹性钢索连接了柱钢筋和梁钢筋，能将复合梁与复合柱节点的端头拉住，避免整个复合梁掉下，相当于对建筑物提供了更进一步的保护机制。
实施例3
与实施例1和实施例2的区别在于，本实施例中的一种梁柱节点包括复合柱1和复合梁2，复合柱1的现浇混凝土柱内芯102也采用钢纤维混凝土浇筑形成。上述钢纤维混凝土的配方为硅酸盐水泥700-800份、Ⅱ级以上电厂粉煤灰120-200份、920U及以上的单质硅粉体80-150份、石英砂900-1100份、减水剂40～68份、水150～175份、长度为9-12mm的钢纤维75～100份、粒径0.1-35mm的碎陶瓷片或建筑粉碎垃圾200-400份。本实施例的有益效果有：1、复合柱的整体都为钢纤维混凝土，相比普通混凝土的预制柱或仅预制柱为钢纤维混凝土的复合柱，其抗压能力和强度更为优异；因此在达到同样的力学性能和抗震要求下，本实施例中的复合柱可以实现更小的横截面，可实现更大的室内空间；这特别适合一些需要大型尺寸柱的情形，能有效减少柱的占地面积和空间。2、采用专门配比的钢纤维混凝土形成复合柱的现浇混凝土柱内芯，有效提高复合柱的抗压能力和强度，使得复合柱比复合梁具有更高的抗弯能力，地震时保证复合柱不先于复合梁被破坏，从而防止柱结构在强震下被破坏造成建筑整体倒塌。3、本实施例中的配比中采用较细颗粒的碎陶瓷片或建筑粉碎垃圾作为混凝土的粗骨料，属于建筑垃圾的再利用，节能环保且降低建筑物能耗和成本。
作为本实施例的改进，预制柱模壳101的钢纤维混凝土配比为：硅酸盐水泥700-800份、Ⅱ级以上电厂粉煤灰120-200份、920U及以上的单质硅粉体80-150份、石英砂900-1100份、减水剂40～68份、水150～175份、长度为9-12mm的钢纤维95～120份、粒径0.1-20mm的砂石200-400份。相比现浇混凝土柱内芯的钢纤维混凝土内芯配方，预制柱模壳的钢纤维混凝土配比中钢纤维的成分占比更高一些。因为经过试验对比发现，当预制柱模壳采用现有技术中常规的混凝土配方时(不含钢纤维)，向预制柱模壳内部浇筑混凝土特别是钢纤维混凝土时，预制柱模壳的边角部等处容易在内部混凝土浇筑和振捣的压力下发生开裂，留下安全隐患。经过试验发现，采用本改进中的预制柱模壳的钢纤维混凝土配方，其钢纤维占比相比现浇混凝土柱内芯的配方提高了一定程度，可防止开裂问题，且较为经济。
参考附图3，一种梁柱节点的施工方法，包括以下步骤：
A、吊装复合柱1的预制柱模壳101并放置于预定位置，设置至少一个斜支撑并与预制柱模壳101连接固定；
B、向预制柱模壳101的内部空腔中浇筑混凝土，所浇筑的混凝土低于预制柱模壳高度，形成复合柱1的现浇混凝土柱内芯103；
C、在复合梁2的预定位置的正下方设置至少一个竖向支撑，吊装预制梁模壳201并搁置于竖向支撑的顶侧，将预制梁模壳201端头1-20cm搭接于预制柱模壳101的顶侧边沿处；
D、搭设梁柱节点处的模板，以及搭设复合梁2与复合柱1搭接处的底侧模板；
E、通过预制梁模壳201的顶侧灌浆孔向预制梁模壳内部空腔中浇筑混凝土，所浇筑的混凝土不超过预制梁模壳201的长度，形成复合梁2的现浇混凝土梁内芯202；
F、向梁柱节点处浇筑混凝土，将复合柱1与复合梁2连接为一体。
在一种梁柱节点施工方法的优选方案中，步骤F中浇筑的混凝土为钢纤维混凝土。
在一种梁柱节点施工方法的优选方案中，步骤C中，当梁柱节点包含2个位于同一直线上的复合梁2时，将预制梁模壳201端部伸出的上部梁钢筋203端头向上弯折呈倒L型，同时下部梁钢筋205端头向上弯折呈L型；或者将所述预制梁模壳201端部伸出的上部梁钢筋端头和下部梁钢筋端头均向下弯折呈L型；或者将所述预制梁模壳端部伸出的上部梁钢筋203端头和下部梁钢筋205端头均向上弯折呈L型。相对的2个复合梁的梁钢筋端头弯折后再锚固于梁柱节点，能有效解决2个复合梁的梁钢筋在梁柱节点处容纳空间不够的技术问题。
在一种梁柱节点施工方法的优选方案中，在步骤C之后、步骤D之前，设置复合柱和复合梁的节点处的弹性钢索，将所述弹性钢索一端与柱钢筋绑扎连接，另一端与梁钢筋绑扎连接。
在一种梁柱节点施工方法的优选方案中，上述预制柱模壳101由钢纤维混凝土制成。
在一种梁柱节点施工方法的优选方案中，上述现浇混凝土柱内芯102采用钢纤维混凝土浇筑形成。上述钢纤维混凝土的配方为硅酸盐水泥700-800份、Ⅱ级以上电厂粉煤灰120-200份、920U及以上的单质硅粉体80-150份、石英砂900-1100份、减水剂40～68份、水150～175份、长度为9-12mm的钢纤维75～120份、粒径0.1-35mm的碎陶瓷片或建筑粉碎垃圾200-400份。
本发明的梁柱节点及其施工方法的技术方案，仅需要在梁柱节点处搭设模板，通过现浇混凝土即可进行连接，施工步骤相对较为简便、模板铺设工作量小、用工用时较少、且对现场施工的精度要求相对较低，梁柱节点采用钢纤维混凝土浇筑成型，节点处的连接强度提高，提高了建筑物结构的变形能力，能进一步防止建筑物在强烈地震时倒塌；采用钢纤维混凝土制成预制柱模壳，提高整个复合柱的强度和抗压性能，有利于建筑物的抗震性能；同时还可以避免现浇混凝土施工时对预制柱模壳带来破坏，保证施工的顺利进行。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或等同替换，但以上变更、修改或等同替换，均在本申请的待授权或待批准之权利要求保护范围之内。
