[发明专利]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

权利要求书

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，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；

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，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。

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。

3.一种纵肋空心墙板，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或2所述的纵肋空心墙板的钢筋吊环连接节点。

4.一种如权利要求1或2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r_V，计算预制墙板自重标准值G_mk=ρV（1-r_V），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；

（1）

式（1）中、、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，q_ad为脱模吸附力，A_m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F_k；

S3、根据式（3）和（4）计算钢筋吊环（1）的粘结锚固强度和基本锚固长度l_ab；

（3）

（4）

式中c为墙体的钢筋保护层厚度，f_c为墙体的混凝土抗压强度设计值，d为钢筋吊环（1）的直径，A_j为几字形钢筋（2）的面积，f_jy为几字形钢筋（2）的强度设计值，f_y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l_a；

（5）

式中l_limit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h_o、最大宽度b、最大高度h、环形端部内径D_min；

（6）

式中t_w为预制墙板的厚度，h=h_o+l_a+50mm，D_min≥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N_rib；

（7）

式中A_ria、A_ric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，为混凝土抗拉强度设计值；

S7、判断是否满足N_rib≥F_k/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l_a，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=（l_a-50mm）/s；每组几字形钢筋（2）的高度h_js=l_a-50mm+d_j；几字形钢筋（2）的宽度b_j=b_rib－2（c+d_adx），b_rib为节点处墙板纵肋（4）最小宽度，d_adx为墙板厚度方向弯起钢筋（31）的直径；几字形钢筋（2）的长度l_j=0.5（t_w－2c+b_j）；

S9、确定弯起钢筋的构造：确定墙板厚度方向弯起钢筋（31）的高度h_v=h_js+40mm，宽度b_v=b_j+2d_adx，长度l_v=t_w－2c，弯起角度tan_v=2h_v/l_v；确定墙板长度方向弯起钢筋（32）的高度h_z=h_js+40mm；宽度b_z=b_j-2d_j，环形端部内径D_u=0.5（b_z-2d_ady）；

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（51）的直径d₊等于几字形钢筋（2）的直径d_j，顶部定位钢筋（51）的长度大于几字形钢筋（2）的宽度b_j；根据式（9）确定底部加强钢筋（52）的面积A_u、直径d_u，环形端部内径D_uf=2.5d_u，固定时底部加强钢筋（52）与墙体厚度方向的水平夹角不小于45°；

（9）

式中A_r为钢筋吊环（1）的单肢截面面积；f_y为钢筋吊环（1）的屈服强度设计值；f_uy为底部加强钢筋（52）的屈服强度设计值；j为底部加强钢筋（52）的肢数，一个底部加强钢筋（52）取2，两个底部加强钢筋（52）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（6）绑扎和定位放置，然后定位放置墙板纵肋（4）的成型模具，并将墙板纵肋（4）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（6）连接；

S13、将墙板厚度方向弯起钢筋（31）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（31）的水平钢筋与最下方的约束箍筋骨架接触，然后将墙板厚度方向弯起钢筋（31）与约束箍筋骨架绑扎；

S14、将顶部定位钢筋（51）水平连接在最上方的约束箍筋骨架的顶部，并且将顶部定位钢筋（51）与钢筋吊环（1）连接；

S15、将墙板长度方向弯起钢筋（32）按照从墙顶部到底部的方向放置在闭合约束箍筋的外侧，直至墙板长度方向弯起钢筋（32）与顶部定位钢筋（51）接触，然后与约束箍筋骨架绑扎；

S16、将钢筋吊环（1）放置在几字形钢筋（2）形成的闭合约束箍筋内，并与顶部定位钢筋（51）绑扎；

S17、底部加强钢筋（52）穿过钢筋吊环（1），使底部加强钢筋（52）与钢筋吊环（1）底部接触，将底部加强钢筋（52）的两端与墙板钢筋网片（6）中的水平钢筋绑扎，钢筋吊环连接节点的各组件安装完成；

S18、预制墙板其它预留预埋件安装完成后，浇筑混凝土、收面、养护、脱模成型，最终形成具有钢筋吊环连接节点的纵肋空心墙板。