CN101029503A - 预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点 - Google Patents

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Abstract

一种预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点属于混凝土结构技术领域。由预制柱(1)和预制梁(2)组成，二者由无粘结预应力筋(6)组成整体；其特征在于：柱(1)是连续通过2－3层的构件，梁(2)为单开间构件，梁中的螺旋筋(8)最短长度为梁短边长度，梁中节点区密布箍筋(10)，箍筋(10)布置长度为梁短边长度，梁中加配构造钢筋(9)，在波纹管(3)中后穿非预应力粘结筋(5)，柱(1)与梁(2)之间留有30－40mm宽的缝隙。此节点可广泛的用于地震地区，采用这种节点的装配式混凝土结构具有优良的抗震性能，可以减小大震情况下结构的残余变形，减轻结构构件的损坏程度。

Description

预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点
技术领域
预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点是一种节点处理形式，属于土木工程中装配式混凝土结构技术领域。
背景技术
装配式结构的抗震性能是由预制构件之间的连接所决定。我国大部分地区处于抗震设防区，所以连接可靠与否直接影响装配式结构的应用。长期以来，由于装配结构节点的技术问题没有得到解决，装配结构在我国地震地区的应用一直受到限制，现行的抗震规范中一般都是鼓励采用现浇节点，现浇施工给周围环境造成很大污染，如施工用水的浪费和施工材料的浪费，并且由施工带来的噪声也困扰周围的居民。
发明内容
为了提高装配式结构的抗震性能，我们通过研究提出了预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点。本发明能够提供一种既不需要现浇混凝土，又能够使所装配的混凝土结构具有良好抗震性能的新型组合节点，此节点既可以用于结构中的边柱节点也可以用于中柱节点，可以广泛的应用于抗震地区。
本发明的构造连接如图1、2所示，由预制柱1和预制梁2组成，二者由无粘结预应力筋6组成整体。其特征为：柱1是连续通过2-3层的构件，以保证柱子的连续性；梁2为单开间构件，梁中布置的螺旋筋8长度为梁短边长度，梁中在靠近柱节点区附近密布箍筋10，箍筋10布置长度为梁短边长度，沿梁高通长布置构造钢筋9，在波纹管3中后穿非预应力粘结筋5，柱1与梁2之间留有30-40mm宽的缝隙，此缝隙即可以调节结构安装时的尺寸误差，又可以保证梁2、柱1间的有效连接。缝隙4通过无收缩灌缝材料封闭，在灌缝材料的强度达到其设计强度的70％时，进行预埋金属波纹管3的灌浆，在达到其设计强度时，进行无粘结预应力筋6的张拉。
缝隙4中的灌缝材料需要掺加纤维，目的是增大结构的非线性变形能力和抗震能力。掺入量为灌缝体积的0.1％-0.2％，纤维长度为缝隙宽度的1/2-3/4倍，要求灌缝材料早强，其设计抗压强度不低于预制柱1和梁预制梁2的设计抗压强度。
密布箍筋10的间距为50-80mm，布置长度为梁短边长度，箍筋10能够使节点区梁中混凝土处于约束混凝土状态，以提高混凝土的极限抗压能力。
构造钢筋9沿梁高通长布置，间距为200-300mm，构造钢筋9能够增大梁端的轴心抗压能力。
后穿非预应力粘结筋5，主要用来增大节点的耗能能力，和辅助提高节点的抗弯能力，后穿非预应力粘结筋的预留孔道采用波纹管，以增加后穿非预应力钢筋的粘结、锚固性能。
无粘结预应力钢筋6能够提供梁柱界面处的夹紧力，通过此夹紧力来抵抗由于梁上竖向荷载和水平地震作用产生的节点竖向剪力，同时该夹紧力还使结构具有良好的自恢复能力，使结构的残余变形缩小。
在边柱的锚固面应预埋钢板，此钢板可以作为无粘结预应力筋张拉时的承压板，同时也可以把后穿非预应力粘结筋焊接在此钢板上，来满足后穿钢筋的锚固要求。
采用这种节点不需要现场湿作业浇灌混凝土，还使结构具有优良的抗震性能。采用这种节点可以使大震情况下结构的非线性变形主要集中在节点连接区，使破坏主要集中在梁柱交接面处，结构构件的损坏程度轻，梁上几乎不会出现大的裂缝。这种节点由于预应力筋始终处于弹性工作状态，所以结构的自恢复能力强，残余变形小，减轻了震后的修缮工作。这种节点由于减少了湿作业，所以对周围施工环境的影响较小。这种节点可以广泛的用于地震地区尤其是高烈度区，这给我国的经济和社会发展带来巨大的效益，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1中节点正立面图
图2分别为和边节点立面图
图3为图1、2沿A-A的截面图；
图4为图1、2沿B-B的截面图；
图5为图2沿C-C的截面图。
图中：1是柱，2是梁，3是波纹管，4是缝隙，5非预应力粘结筋，6是无粘结预应力筋，7是孔道，8是螺旋钢筋，9是构造钢筋，10是箍筋，11是预埋钢板。
注意：为使图面清晰未画出梁柱其它配筋，其它配筋应按设计确定。
具体实施方式
实施例1
预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点的构造如图1所示：柱1和梁2均为预制，柱为连续通过2-3层的构件，梁为单开间构件。柱1定位后，通过支撑或柱1上安装钢牛腿来使梁2吊装定位，之后在波纹管3中后穿非预应力粘结筋5，在缝隙4处留有波纹管3灌浆时的出气孔，出气孔的设置可以参见有粘结预应力孔道灌浆的作法，缝隙4通过无收缩灌缝材料封闭，此灌缝材料需要掺加纤维如丙纶纤维、尼龙纤维等，掺入量为灌缝体积的0.1％-0.2％，纤维长度为缝隙宽度的1/2-3/4倍，要求灌缝材料早强，其设计抗压强度不低于预制件柱1和梁2的设计抗压强度。在灌缝材料的强度达到其设计强度的70％时，进行预埋波纹管孔道3的灌浆，在达到其设计强度时，进行无粘结预应力筋6的张拉。
预埋波纹管3和预埋无粘结筋孔道7的内径比所穿钢筋直径大7mm以上。当无粘结筋孔道7内为多根预应力钢绞线时，孔道7的内径要大于钢绞线总面积的2倍。
螺旋钢筋8的配置长度为梁2截面短边长度，选用钢筋直径为8-10mm，螺矩为螺旋筋直径的1/4，螺旋直径宜为梁2短边长度的0.5倍，宜把无粘结预应力筋孔道包括在内。
构造钢筋9沿梁高通长布置，间距为200-300mm，直径按照GB50010-2002构造筋的要求设置。
密布箍筋10的间距为50-80mm，布置长度为梁短边长度，直径按照GB50010-2002中梁的箍筋要求设置。
非预应力粘结钢筋5的配置量，应根据其承担不大于连接截面设计抗弯承载力的一半来确定。无粘结预应力筋预应力大小的设计原则为，既要保证连接处的摩擦抗剪能力，又要使预应力筋中的应力始终保持在弹性工作状态，所以应采用预应力钢绞线。
本组合节点具有良好的抗震性，能够用于各种烈度的抗震设防区。采用这种节点不需要现场湿作业浇灌混凝土，还使结构具有优良的抗震性能。这给我国的经济和社会发展带来巨大的效益，具有广阔的应用前景。
其他设计要求应符合规范GB50010-2002和JGJ92-2004。
实施例2
当为边柱节点时见图2，其他措施同实施例1，只是在边柱中预埋钢板11，并且把后穿非预应力粘结筋焊于钢板11上，以增大锚固性能。

Claims (4)

1、一种预制预应力混凝土结构梁、柱组合节点，由预制柱(1)和预制梁(2)组成，二者由无粘结预应力筋(6)组成整体；其特征在于：柱(1)是连续通过2-3层的构件，梁(2)为单开间构件，梁中的螺旋筋(8)最短长度为梁短边长度，梁中节点区密布箍筋(10)，箍筋(10)布置长度为梁短边长度，梁中加配构造钢筋(9)，在波纹管(3)中后穿非预应力粘结筋(5)，柱(1)与梁(2)之间留有30-40mm宽的缝隙。
2、根据权利要求1所述的预制预应力混凝土结构梁、柱混合连接节点，其特征在于，缝隙(4)中的灌缝材料，采用掺加纤维的无收缩早强灌浆料，纤维掺入量为灌缝体积的0.1％-0.2％，纤维长度为缝隙宽度的1/2-3/4倍。
3、根据权利要求1所述的预制预应力混凝土结构梁、柱混合连接节点，其特征在于，所述的箍筋(10)的间距为50-80mm。
4、根据权利要求1所述的预制预应力混凝土结构梁、柱混合连接节点，其特征在于，所述的构造钢筋(9)沿梁高通长布置，间距为200-300mm。
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