一种多次弯折免碰撞箍筋及其应用

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，涉及钢筋混凝土剪力墙及柱，特别涉及一种多次弯折免碰撞箍筋及其应用。

背景技术

混凝土构件在压弯作用下，受压侧混凝土受压发生横向膨胀在箍筋内产生拉力，箍筋拉力对混凝土形成约束作用，通过箍筋约束混凝土提高受压区混凝土的极限压应变及抗压强度，保证混凝土构件的弹塑性变形能力。在抗震设计中，竖向构件的变形能力(延性)在大部分情况下比其承载力更为重要，因此，箍筋的质量和连接强度需高度重视。

在目前钢筋混凝土结构尤其是装配式钢筋混凝土结构中大量采用焊接封闭箍筋。随着现有新体系新技术的发展，传统135°弯钩箍筋常常由于加工或施工工艺的限制无法实现，如在预制柱或预制柱钢筋连接套筒位置，钢筋连接套筒直径较大，传统135°弯钩箍筋末端弯钩与钢筋连接套筒相碰撞，无法采用传统135°弯钩箍筋。焊接封闭箍筋由于不需要采用135度弯钩的构造，对工厂和施工现场的钢筋避让、简化加工和施工工艺等方面有显著效果，现行国家标准和标准图集均推荐采用焊接封闭箍筋。

但目前实际工程应用中，焊接封闭箍筋采用闪光对焊加工，其加工和质量存在较多的问题。焊接封闭箍筋焊接对中难度大，焊点两侧钢筋存在偏心，使得焊点处对接截面面积大幅减小，且焊点处金属并非单轴应力状态，无法实现等强连接；即使箍筋焊接对中满足要求，焊接点焊接质量也容易出现不稳定的情况，且调研发现目前的焊接封闭箍筋不论采用何种类型和品牌的焊接设备，大部分仅能达到90％左右的合格率，较好的设备和质量控制也仅能实现约95％的合格率。焊接封闭箍的质量难以保证，箍筋可能在屈服强度标准值下即发生焊点断裂，无法产生约束作用，混凝土构件的弹塑性变形能力将被明显削弱，且无法达到预期的承载力。选用典型混凝土剪力墙肢进行测算，当焊接封闭箍筋的焊点质量保证率为95％时，墙肢提前失效的概率可达到87.15％，安全风险非常高。

发明内容

为解决传统135°弯钩箍筋的钢筋碰撞问题，避免采用焊接封闭箍筋带来的结构安全隐患，本发明的目的在于提供一种多次弯折免碰撞箍筋及其应用，通过改变箍筋的弯折次数和弯折形式保证箍筋对箍筋内部混凝土的约束效果，箍筋最后一次弯折段偏向箍筋围合形状的内部，或者与箍筋外围平行、端部点焊保证箍筋在受力时不发生崩开。本发明多次弯折免碰撞箍筋主要用于抗震混凝土结构的剪力墙边缘构件或柱子内，可避免传统135°弯钩箍筋末端弯钩与钢筋、钢筋连接套筒或者构件内部孔道的相互干扰、碰撞，且可避免采用焊接封闭箍筋带来的质量问题，保证结构安全，同时本发明多次弯折免碰撞箍筋可采用现有弯箍设备进行自动化生产，生产效率高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多次弯折免碰撞箍筋，将箍筋的两端分别延伸并至少弯折一次，其中第一次弯折得到第一弯折段，第一弯折段的弯折角度为90°，且与箍筋的围合形状的一边平行且上下紧贴；当仅弯折一次时，第一弯折段的末端与同其平行的箍筋的一边点焊；当弯折次数大于一次时，最后一次弯折段与箍筋围合形状的一边平行或偏向箍筋围合形状的内部，或者与箍筋外围平行且上下紧贴、端部点焊，从而保证箍筋在受力时不发生崩开，保证其对内部混凝土的约束效果。

所述箍筋的至少一端的弯折次数为两次，在弯折次数为两次的一端，在第一弯折段后继续弯折形成第二弯折段，第一弯折段的长度保证第二弯折段不与所在混凝土构件的边缘构件竖向钢筋、钢筋连接套筒、柱竖向钢筋、竖向孔或空腔碰撞。

所述第二弯折段的具体要求根据弯折角度调整，第二弯折段偏向箍筋围合形状的内部时，其长度不小于6倍箍筋直径；第二弯折段与箍筋围合形状的一边平行时，其长度不宜小于8倍箍筋直径，小于8倍箍筋直径时应将第二弯折段12末端与箍筋1点焊加强

所述第一弯折段的长度小于其与箍筋的围合形状平行的一边的长度，所述第二弯折段的弯折角度介于30°～80°之间；或者，所述第一弯折段的长度等于其与箍筋的围合形状平行的一边的长度，所述第二弯折段的弯折角度大于90°。

箍筋端部仅弯折一次时，所述第一弯折段长度不小于8倍箍筋直径。

所述最后一次弯折段与箍筋外围平行且上下紧贴、端部点焊时，焊点设置在最后一次弯折段的末端。

所述箍筋的至少一端的弯折次数为三次，在弯折次数为三次的一端，第一弯折段沿箍筋的一边延伸至所在混凝土构件的边缘构件拉筋位置，向内弯折90°形成第二弯折段，第二弯折段延伸至箍筋另一边后向箍筋围合形状的内部弯折135°形成第三弯折段，第三弯折段长度不小于6倍箍筋直径，第二弯折段、第三弯折段兼做边缘构件拉筋，同时箍筋避免与所在混凝土构件的边缘构件竖向钢筋、钢筋连接套筒碰撞。

本发明多次弯折免碰撞箍筋可用于抗震混凝土结构的剪力墙或柱内，避免箍筋与所在混凝土构件的边缘构件竖向钢筋、钢筋连接套筒、柱竖向钢筋、竖向孔或空腔碰撞。

具体地，所述剪力墙或柱为带有钢筋连接套筒的剪力墙或柱、双面叠合剪力墙、带有竖向孔的预制墙或预制柱。

当应用于剪力墙时，箍筋的弯折段布置于剪力墙边缘构件内侧；当应用于柱时，第一弯折段延伸至柱角部内侧第二根柱竖向钢筋后再向箍筋围合形状的内部弯折形成第二弯折段，减轻柱角部箍筋弯折段密集程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明中的箍筋搭接锚固形式，给出多种箍筋弯折类型，均可保证箍筋的锚固和受力性能，对混凝土形成有效约束，保证混凝土剪力墙和钢筋混凝土柱的弹塑性变形能力。

(2)本发明中箍筋锚固形式突破了传统135°弯钩箍筋受加工和施工工艺的限制，避免了焊接封闭箍筋焊接质量难以保证的问题，构造形式简单，易于加工，质量可靠，便于工程实际的应用。

(3)本发明中箍筋锚固形式对混凝土构件的形式无限制要求，弯折形式可根据约束混凝土形状对应调整，可应用于普通预制混凝土剪力墙、双面叠合剪力墙及空心墙等各种形式剪力墙中，也可用于普通钢筋混凝土柱、模壳柱及空心柱等多种形式混凝土柱中，应用范围广，推广价值高。

附图说明

图1为本发明多次弯折免碰撞箍筋的三维示意图，其中箍筋末端设置两个弯折段、第二弯折段弯折角度为90°。

图2为图1所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图3为图1所示箍筋的对比例一，即传统135°弯钩箍筋。

图4为图3所示箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图5为图1所示箍筋的对比例二，即焊接封闭箍筋。

图6为图5所示箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图7为图1所示多次弯折免碰撞箍筋的改进型一，其中第二弯折段弯折角度小于90°。

图8为图7所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图9为图1所示多次弯折免碰撞箍筋的改进型二，其中第一弯折段延伸至箍筋对边、第二弯折段弯折角度为90°。

图10为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图11为图1所示多次弯折免碰撞箍筋的改进型三，其中第一弯折段延伸至箍筋对边、第二弯折段弯折角度大于90°。

图12为图10所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图13为图1所示多次弯折免碰撞箍筋的改进型四，其中仅设置第一弯折段。

图14为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图15为图1所示多次弯折免碰撞箍筋的改进型五，其中箍筋末端设置三个弯折段。

图16为图15所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图。

图17为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于双面叠合剪力墙的示意图。

图18为图11所示多次弯折免碰撞箍筋应用于双面叠合剪力墙的示意图。

图19为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于双面叠合剪力墙的示意图。

图20为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔剪力墙的示意图。

图21为图11所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔剪力墙的示意图。

图22为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔剪力墙的示意图。

图23为图1所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒柱的示意图。

图24为图23所示带钢筋连接套筒柱的改进型一。

图25为图23所示带钢筋连接套筒柱的改进型二。

图26为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒柱的示意图。

图27为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒柱的示意图。

图28为图1所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带空腔叠合柱的示意图。

图29为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带空腔叠合柱的示意图。

图30为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带空腔叠合柱的示意图。

图31为图1所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔空心柱的示意图。

图32为图13所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔空心柱的示意图。

图33为图9所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔空心柱的示意图。

图中：1-箍筋；11-第一弯折段；12-第二弯折段；13-闪光对焊点；14-焊点；15-第三弯折段；2-剪力墙；21-竖向孔；22-空腔；3-边缘构件竖向钢筋；4-边缘构件拉筋；5-钢筋连接套筒；6-柱；7-柱竖向钢筋。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明一种多次弯折免碰撞箍筋，在箍筋1两端末端，通过改变箍筋1末端的弯折次数和弯折形式，保证箍筋1在受力时不发生崩开，保证其对内部混凝土的约束效果，其中弯折段相互紧贴，弯折次数从箍筋1两端重合处开始算起。

具体地，本发明应将箍筋1的两端分别延伸并至少弯折一次，第一次弯折得到第一弯折段11，第一弯折段11的弯折角度为90°，且与箍筋1的围合形状的一边平行且上下紧贴；当仅弯折一次时，第一弯折段11的末端与同其平行的箍筋1的一边点焊；当弯折次数大于一次时，最后一次弯折段与箍筋11围合形状的一边平行或偏向箍筋1围合形状的内部，或者与箍筋1外围平行且上下紧贴、端部点焊。

在图1所示的实施例中，相较传统135°弯钩箍筋，在箍筋1两端分别弯折两次，分别设置两个弯折段，其中第一弯折段11在前，第二弯折段12位于尽头。在第一弯折段11后，继续向箍筋1围合形状内部弯折90°形成第二弯折段12，第二弯折段12长度a不应小于6倍箍筋直径。

图2提供了图1所示多次弯折免碰撞箍筋应用于带钢筋连接套筒剪力墙的示意图，剪力墙2中边缘构件竖向钢筋3底部设置钢筋连接套筒5，箍筋1设置在剪力墙2端部边缘构件区域，在边缘构件区域形成箍筋约束混凝土，保证剪力墙2的弹塑性变形能力。特别地，箍筋1第一弯折段11的长度应保证第二弯折段12不与所在剪力墙2的边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞。第二弯折段12锚固于约束混凝土内部，可防止箍筋1在剪力墙2压弯受力时发生崩开，对混凝土形成有效的约束作用。

图3、图4所示为传统135°弯钩箍筋及其在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，即本发明的对比例一。箍筋1仅在末端向箍筋1围合形状内部弯折一次形成第一弯折段11，弯折角度为135°，箍筋1两端的135°弯钩相互搭接。如图4所示，钢筋连接套筒5直径明显大于边缘构件竖向钢筋3，传统135°弯钩箍筋布置于钢筋连接套筒5范围内时，箍筋1末端135°弯钩与钢筋连接套筒5发生碰撞，箍筋1无法绑扎，即传统135°弯钩箍筋无法应用于剪力墙2的钢筋连接套筒5范围内。相较对比例一，图1、图2所示本发明多次弯折免碰撞箍筋可通过第一弯折段11避免箍筋1与所在剪力墙2的边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞，同时第二弯折段12锚固于约束混凝土内部，可防止箍筋1在剪力墙2压弯受力时发生崩开，与传统135°箍筋末端锚固于约束混凝土内部的135度弯钩类似。

图5、图6所示为焊接封闭箍筋及其在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，即本发明的对比例二。箍筋1弯折成形后，在两个末端之间通过闪光对焊连接为整体。如图6所示，焊接封闭箍筋末端无弯折段，可避免箍筋1与边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞，便于剪力墙2施工时的钢筋绑扎工作，有利于提高施工效率，目前在实际工程中大范围应用。但受制于加工工艺，焊接封闭箍筋加工过程中焊接对中难度大，焊点13两侧钢筋多存在偏心，使得焊点13处对接截面面积大幅减小，且焊点13处金属并非单轴应力状态，无法实现等强连接。即使焊接对中满足要求，焊点13焊接质量也容易出现不稳定的情况，实际工程调研发现目前焊接封闭箍筋仅能达到90％左右的合格率。焊接13的质量问题将导致焊接封闭箍筋在钢筋受拉屈服前即发生焊点13的断裂破坏，无法对混凝土产生有效的约束作用，削弱剪力墙2的弹塑性变形能力，影响建筑结构安全。相较对比例二，图1、图2所示本发明多次弯折免碰撞箍筋可采用设备一次弯折成型、加工效率高，无需焊接加工，无质量隐患，第二弯折段12锚固于约束混凝土内部，可防止箍筋1在剪力墙2压弯受力时发生崩开，可对混凝土产生有效的约束作用，保证剪力墙2的弹塑性变形能力，同时可避免与所在剪力墙2的边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞，达到图5、图6所示焊接封闭箍筋的效果，可用于带钢筋连接套筒5的剪力墙2中。

图7所示为图1的改进型一，具体改进在于第二弯折段12的弯折角度小于90°，弯折角度介于30°～80°之间，使得箍筋1加工更为方便，同时不影响第二弯折段12在约束混凝土内部的锚固效果。

图8为图7所示改进型一在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，第二弯折段12可避免与所在剪力墙2的边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞。

图9、图10所示为图1的改进型二及在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，具体改进在于第一弯折段11延伸至箍筋1另一边，弯折90°形成第二弯折段12，第二弯折段12紧贴箍筋1的一边、不偏向箍筋1围合形状的内部。为防止箍筋1在受力时崩开，第二弯折段12长度a不宜小于8倍箍筋直径，a小于8倍箍筋直径时应将第二弯折段12末端与箍筋1点焊加强。

图11、图12所示为图1的改进型三及在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，相较图9、图10，具体改进在于第二弯折段12的弯折角度大于90°、锚固于约束混凝土内部，第二弯折段12长度a不应小于6倍箍筋直径即可。

图13、图14所示为图1的改进型四及在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，具体改进在于仅在箍筋1末端设置一个弯折段(适用于在箍筋末端设置两个弯折段较为困难时)，第一弯折段11与箍筋围合形状的一边平行、即弯折角度为90°，第一弯折段11长度不宜小于8倍箍筋直径，将第一弯折段11与箍筋1点焊加强，焊点14设置在第一弯折段11末端，防止箍筋1受力时第一弯折段11向箍筋围合形状外侧崩开。

图15、图16所示为图1的改进型五及在带钢筋连接套筒剪力墙的应用示意图，具体改进为在箍筋1一端两个弯折段的基础上继续增加一个弯折段，其中第一弯折段11延伸至所在剪力墙边缘构件拉筋4位置，向内弯折90°形成第二弯折段12，第二弯折段12延伸至箍筋1另一边后向箍筋围合形状的内部弯折135°形成第三弯折段15，第三弯折段15长度不宜小于6倍箍筋直径，第二弯折段12、第三弯折段15兼做边缘构件拉筋4，同时箍筋1避免与所在混凝土构件的边缘构件竖向钢筋3、钢筋连接套筒5碰撞。箍筋1另一端构造同图1。

图17、图18、图19所示分别为图9、图11、图13中多次弯折免碰撞箍筋应用于双面叠合剪力墙的示意图，可实现箍筋1弯折段不伸入空腔22，避免箍筋1弯折段对空腔22内钢筋施工的干扰，提高施工效率。

图20、图21、图22为图9、图11、图13中多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔剪力墙的示意图，可实现箍筋1弯折段不伸入竖向孔21内，避免箍筋1弯折段对剪力墙2加工过程中形成竖向孔21的干扰。

图23所示为图1中多次弯折免碰撞箍筋在带钢筋连接套筒柱中的应用示意图，柱6中柱竖向钢筋7底部设置钢筋连接套筒5，箍筋1两端的第二弯折段12可避免与柱6角部钢筋连接套筒5碰撞。

图24所示为图23的改进型一，改进在于箍筋1第一弯折段11延伸至柱角部内侧第二根柱竖向钢筋7后，再向箍筋围合形状的内部弯折90°形成第二弯折段12，相较图23可减轻柱角部箍筋弯折段密集程度。

图25所示为图23的改进型二，改进在于箍筋1第一弯折段11延伸至柱角部内侧第二根柱竖向钢筋7后，再向箍筋围合形状的内部弯折135°形成第二弯折段12，可减轻柱角部箍筋弯折段密集程度。

图26、图27所示分别为图13、图9中多次弯折免碰撞箍筋在带钢筋连接套筒柱中的应用示意图，可避免箍筋1弯折段与钢筋连接套筒5的碰撞。

图28、图29、图30分别为图1、图13、图9中多次弯折免碰撞箍筋应用于带空腔22叠合柱的示意图，可实现箍筋1弯折段不伸入空腔22，避免箍筋1弯折段对空腔22内钢筋施工的干扰，提高施工效率。

图31、图32、图33分别为图1、图13、图9中多次弯折免碰撞箍筋应用于带竖向孔21空心柱的示意图，可实现箍筋1弯折段不伸入竖向孔21内，避免箍筋1弯折段对柱7加工过程中形成竖向孔21的干扰。

抗震混凝土结构的剪力墙边缘构件或柱子在地震作用下，剪力墙边缘构件或柱子混凝土轴向受压而产生横向膨胀，在外围箍筋内引起拉应力，外围箍筋末端弯钩需锚固于箍筋围合形状内部的混凝土内或采用焊接封闭箍筋方可保证箍筋在混凝土横向膨胀时不发生失效，进而对围合形状内部混凝土形成围压约束作用，限制混凝土横向膨胀提高混凝土的极限压应力和极限压应变，改善抗震混凝土结构的剪力墙或柱子的弹塑性变形能力，保证结构安全。本发明通过改变箍筋的弯折次数和弯折形式，箍筋末端弯折段平行或者偏向于箍筋围合形状内部，保证箍筋末端弯折段在约束混凝土内部的锚固效果不低于传统135°弯钩箍筋末端135°弯钩在约束混凝土内部的锚固效果，进而保证箍筋在混凝土发生横向膨胀时可对内部混凝土形成有效约束作用，保证采用本发明多次弯折免碰撞箍筋的剪力墙或柱子的弹塑性变形能力。相较传统135°弯钩箍筋，可避免传统135°弯钩箍筋末端弯钩与钢筋、钢筋连接套筒或者构件内部孔道的相互干扰、碰撞，便于施工；相较焊接封闭箍筋，可达到与焊接封闭箍筋相同的约束效果，同时避免焊接封闭箍筋的焊接质量问题，无结构安全隐患，同时多次弯折免碰撞箍筋可采用现有弯箍设备进行自动化生产、一次成型，生产效率较焊接封闭箍筋高，符合建筑工业化的发展目标。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。