CN102535682A - 一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程的建筑结构技术领域，公开了一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，该可更换连接节点包括第一预制混凝土剪力墙板(1)、第二预制混凝土剪力墙板(2)和节点部件(3)，第一预制混凝土剪力墙板(1)与第二预制混凝土剪力墙板(2)经过节点部件(3)进行连接。在中震和大震作用下，可更换部件发生屈服或破坏而避免墙板发生破坏，同时还便于震后更换维修。本发明设计理念简单，制作及施工方便，建造过程环保节能，降低成本，适合于住宅产业化预制混凝土剪力墙结构的抗震设计领域中。

Description

一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点

技术领域

本发明属于土木工程的建筑结构技术领域，涉及一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点。

背景技术

随着住宅产业化、建筑工业化的提出，以及响应建设节能环保型建筑的号召，预制混凝土结构开始在全国范围内推广应用。剪力墙结构作为一种抗侧刚度大、主要用于抵抗水平作用和竖向作用的结构体系被主要使用于小高层住宅建筑(12-30层)的建设中。在预制混凝土剪力墙结构中，预制混凝土墙板构件之间的连接区域是预制剪力墙结构中最敏感的部位，也是结构的最薄弱环节，其预制混凝土墙板构件之间的连接方法不仅影响着结构的安全性，决定着结构抗震性能水平的优劣，同时也影响着结构的耐久性及功能性。而预制混凝土墙板构件之间连接的关键是墙板构件中的钢筋连接，钢筋连接的强弱影响着外荷载作用下(如：风荷载、地震作用)结构构件的内力传递和变形性能，从而影响着结构抗震性能水平的优劣。

传统的预制混凝土墙板构件之间的钢筋连接是通过钢筋焊接、机械连接或套筒浆锚，但连接程序复杂，成本较高，并且连接性能不易保证，严重影响着预制混凝土剪力墙结构的大力广泛推广，也无法发挥出预制混凝土结构诸如建造速度快等的显著优势。关于预制混凝土剪力墙构件之间的连接节点或连接方法有很多种，诸如：专利号为CN102071746A申请的一种剪力墙结构叠合外墙与预制内墙T型连接节点(申请公布日2011.05.25)、专利号为CN101503893A申请的L型剪力墙垂直连接节点(公开日为2009年8月12日)、专利号为CN101812871A申请的预制混凝土构件水平连接方法(申请公布日2010.08.25)等。

上述连接方法、连接节点或采用后浇带的理念或采用预埋锚固钢筋环的方式进行墙板构件之间的连接，虽然都能基本保证预制混凝土墙板之间的连接，但在目前现有的这些连接接缝设计中都存在着如下主要缺陷：(1)预制混凝土墙板之间的连接区域为结构的薄弱敏感部位，通常在地震作用下会发生塑形变形，形成塑性铰，一旦破坏则不容易对该连接区域进行修复；(2)连接接缝区域的设计没考虑连接区域的震后如何更换问题。众所周知，地震后需要对损坏的结构构件进行检测加固，如果在设计初就能够考虑结构构件震后更换问题而将连接区域设计为可更换的，就能够有效地避免或降低震后的维修加固成本。

发明内容

为了克服或解决目前已有的预制混凝土墙板构件连接节点设计中所存在的缺陷，本发明的目的是提供一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，该节点能够较好地传递预制混凝土墙板构件之间的荷载，使预制混凝土土墙板处于弹性工作状态，而可更换连接节点处于弹性工作状态或弹塑性状态，可以耗散大量的地震输入能量，即使可更换连接节点发生损伤破坏，又可以进行震后更换。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，该可更换连接节点包括第一预制混凝土剪力墙板、第二预制混凝土剪力墙板和节点部件，第一预制混凝土剪力墙板与第二预制混凝土剪力墙板经过节点部件进行连接。

所述的第一预制混凝土剪力墙板与第二预制混凝土剪力墙板边缘内受力分布钢筋外200mm区域范围内由细钢筋网片包裹，并于第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板边缘处设有预埋钢板和第一高强螺栓；第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板的受力分布钢筋在第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板边缘处切断并与预埋钢板以焊接方式连接，细钢筋网片与第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板受力分布钢筋进行绑扎连接；预埋钢板与第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板之间通过焊接的短锚固钢筋进行连接。

所述的节点部件包括槽钢、可更换部件和外盖钢板，槽钢和可更换部件通过第一高强螺栓和第一螺母分别与第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板连接，槽钢和外盖钢板通过第二高强螺栓和第二螺母连接。

所述的槽钢在腹板处开设有两排螺纹孔，位于第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板边缘处的预埋钢板外侧，通过第一高强螺栓、第一螺母连接紧贴其外层的第一预制混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板，以及紧贴其内侧的可更换部件。

所述的可更换部件位于槽钢和外盖钢板所围成空间的正中间，由上翼缘、下翼缘和腹板通过焊接连接形成工字钢梁。

所述的上翼缘和下翼缘开设有螺纹孔，板厚相同，由高强度钢材制成。

所述的腹板由若干块相互平行的、并且开设有孔洞的钢板组成，钢板厚度不超过上翼缘和下翼缘板厚，由低屈服高延性软钢材制成。

所述的孔洞的形状为圆形、椭圆形或梭形。

所述的槽钢在其上下翼缘处开设有一排螺纹孔，通过第二高强螺栓、第二螺母与紧贴其上下翼缘的外盖钢板相连接；第二螺母位于槽钢上下翼缘内侧，与槽钢上下翼缘处开设的螺纹孔连接，第二高强螺栓外表面与外盖钢板的外侧面在同一平面内。

所述的外盖钢板开设有两排螺纹孔，与槽钢的上下翼缘相连接，且其外侧面与第一预混凝土剪力墙板和第二预制混凝土剪力墙板的外侧面在同一平面内。

所述的槽钢和外盖钢板由高强度钢板制成。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明采用可更换连接节点来实现预制混凝土墙板构件之间的连接，可以充分利用更换部件来完成预制混凝土墙板之间的有效连接，即使连接节点发生损伤破坏，也可以实墙板构件之间内力的可靠传递，确保结构的整体性和安全性。

2、本发明采用可更换连接节点来实现预制混凝土墙板构件之间的连接，可以利用中震震时使非线性变形集中发生于预制混凝土墙板的连接接缝区域，通过可更换部件的屈服破来实现大量地震输入能量的耗散，从而达到避免墙板发生损伤与破坏的目的。。

3、本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，不需要大量的钢筋焊接、械连接等程序，只需要进行构件部件的组装即可完成连接，连接节点损伤破坏后，还可以过维修或更换可更换部件来实现震后结构构件的维修更换。

4、本发明设计理念简单，制作加工及施工方便，施工中不需复杂的机械设备和机具，不需要电能消耗，建造过程中环保节能、降低成本，可以显著发挥预制混凝土结构建造速快的优势，适合于节能环保的住宅产业化预制混凝土剪力墙结构的建造，从而将会被广泛应用于高层建筑预制混凝土剪力墙结构的抗震设计领域中。

附图说明

图1为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构示意图。

图2为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构左视图。

图3为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构俯视图。

图4为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的主视图。

图5为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的左视图。

图6为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的俯视图。

图7为本发明节点部件槽钢的主视图。

图8为本发明节点部件槽钢的左视图。

图9为本发明节点部件槽钢的俯视图。

图10为本发明节点部件外盖钢板的主视图。

图11为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第一高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的主视图。

图12为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第一高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的左视图。

图13为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第一高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的右视图。

其中：1为第一预制混凝土剪力墙板，2为第二预制混凝土剪力墙板，3为节点部件，4为钢筋，5为预埋钢板，6为第一高强螺栓，7为短锚固钢筋，8为细钢筋网片，9为槽钢，10为可更换部件，11为第一螺母，12为第二螺母，13为外盖钢板，14为第二高强螺栓，15为上翼缘，16为下翼缘，17为腹板。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

实施例

如图1所示，为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构示意图。

一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，该可更换连接节点包括第一预制混凝土剪力墙板1、第二预制混凝土剪力墙板2和节点部件3，第一预制混凝土剪力墙板1与第二预制混凝土剪力墙板2经过节点部件3进行连接。

如图11所示，为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第二高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的主视图。第一预制混凝土剪力墙板1与第二预制混凝土剪力墙板2边缘内受力分布钢筋4外200mm区域范围内由细钢筋网片8包裹，并于第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2边缘处设有预埋钢板5和第一高强螺栓6；如图2、图3和图11所示，图2为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构左视图，图3为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的整体结构俯视图。

第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2的受力分布钢筋4在第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2边缘处切断并与预埋钢板5以焊接方式连接，细钢筋网片8与第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2受力分布钢筋4进行绑扎连接；如图11、图12和图13所示，图12为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第一高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的左视图；图13为本发明预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点的预埋钢板、第一高强螺栓、短锚固钢筋和细钢筋网片连接的右视图。预埋钢板5与第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2之间通过焊接的短锚固钢筋7进行连接。

节点部件3包括槽钢9、可更换部件10和外盖钢板13，槽钢9和可更换部件10通过第一高强螺栓6和第一螺母11分别与第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2连接，槽钢9和外盖钢板13通过第二高强螺栓14和第二螺母12连接。

如图7、图9所示，图7为本发明节点部件槽钢的主视图；图9为本发明节点部件槽钢的俯视图。槽钢9在腹板处开设有两排螺纹孔，位于第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2边缘处的预埋钢板5外侧，通过第一高强螺栓6、第一螺母11连接紧贴其外侧的第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2，以及紧贴其内侧的可更换部件10。

可更换部件10位于槽钢9和外盖钢板13所围成空间的正中间，由上翼缘15、下翼缘16和腹板17通过焊接连接形成工字钢梁。(图4为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的主视图；图5为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的左视图；图6为本发明可更换部件腹板为开有梭形孔的俯视图。)上翼缘15和下翼缘16开设有螺纹孔，板厚相同，由高强度钢材制成。腹板17由若干块相互平行的、并且开设有孔洞的钢板组成，钢板厚度不超过上翼缘15和下翼缘16板厚，由低屈服高延性软钢材制成。孔洞的形状为圆形、椭圆形或梭形。

图8为本发明节点部件槽钢的左视图，槽钢9在其上下翼缘处开设有一排螺纹孔，通过第二高强螺栓14、第二螺母12与紧贴其上下翼缘的外盖钢板13相连接。如图1所示，第二螺母12位于槽钢9上下翼缘内侧，与槽钢9上下翼缘处开设的螺纹孔连接，第二高强螺栓14外表面与外盖钢板13的外侧面在同一平面内。

如图10所示，为本发明节点部件外盖钢板的主视图。外盖钢板13开设有两排螺纹孔，与槽钢9的上下翼缘相连接，且其外侧面与第一预制混凝土剪力墙板1和第二预制混凝土剪力墙板2的外侧面在同一平面内。槽钢9和外盖钢板13由高强度钢板制成。

施工时，首先在预制构件厂加工制作好第一预制混凝土剪力墙板1与第二预制混凝土剪力墙板2(设有预埋钢板5、第一高强螺栓6、稀疏细钢筋网片8、短锚固钢筋7)、节点部件3(图1)如：、槽钢9(图7-图9)、可更换部件10(图4-图6)、外盖钢板13(图10)及第二高强螺栓14、第一螺母11、第二螺母12等；然后安装定位好下部第二预制混凝土剪力墙板2，放置下部节点部件槽钢9，穿过第二预制混凝土剪力墙板2中预埋的第一高强螺栓6，安放可更换部件10，用第一螺母11上紧。放置上部节点部件槽钢9，对准螺纹孔，吊装安放上部第一预制混凝土剪力墙板1，使其预埋的第一高强螺栓6穿过所述上部槽钢9及可更换部件10的上翼缘15的螺纹孔，用第一螺母11扭紧以确保可更换部件10、槽钢9与上部第一预制混凝土剪力墙板1之间的有效连接；将外盖钢板13安放于预制墙板构件之间的连接接缝两侧，对准螺纹孔，上紧第二高强螺栓14、第二螺母12，即可。这种施工方法对构件的加工精度及现场的施工精度要求较高。

本发明可广泛应用于高层建筑预制混凝土剪力墙结构的墙板构件连接中，含水平接缝连接和竖向接缝连接。在地震时，既可以保证连接接缝区域处于弹性工作状态，使预制混凝土墙体犹如整体现浇墙一样工作，也可以实现水平接缝和竖向接缝具有一定的变形、耗能能力而不丧失连接接缝的竖向及水平承载能力；采用高强螺栓连接方式进行预制混凝土墙板构件之间的连接，不仅可以实现上述的功能要求，在震后还可以对受损的预制混凝土墙板构件之间的连接接缝区域进行方便的更换，使可更换概念实现于结构层面上。本发明构造简单，施工方便，有利于实行大规模的推广应用。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：该可更换连接节点包括第一预制混凝土剪力墙板(1)、第二预制混凝土剪力墙板(2)和节点部件(3)，第一预制混凝土剪力墙板(1)与第二预制混凝土剪力墙板(2)经过节点部件(3)进行连接。

2.根据权利要求1所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的第一预制混凝土剪力墙板(1)与第二预制混凝土剪力墙板(2)边缘内受力分布钢筋(4)外200mm区域范围内由细钢筋网片(8)包裹，并于第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)边缘处设有预埋钢板(5)和第一高强螺栓(6)；第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)的受力分布钢筋(4)在第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)边缘处切断并与预埋钢板(5)以焊接方式连接，细钢筋网片(8)与第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)受力分布钢筋(4)进行绑扎连接；预埋钢板(5)与第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)之间通过焊接的短锚固钢筋(7)进行连接。

3.根据权利要求1所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的节点部件(3)包括槽钢(9)、可更换部件(10)和外盖钢板(13)，槽钢(9)和可更换部件(10)通过第一高强螺栓(6)和第一螺母(11)分别与第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)连接，槽钢(9)和外盖钢板(13)通过第二高强螺栓(14)和第二螺母(12)连接。

4.根据权利要求3所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的槽钢(9)在腹板处开设有两排螺纹孔，位于第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)边缘处的预埋钢板(5)外侧，通过第一高强螺栓(6)、第一螺母(11)连接紧贴其外侧的第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)，以及紧贴其内侧的可更换部件(10)。

5.根据权利要求3所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的可更换部件(10)位于槽钢(9)和外盖钢板(13)所围成空间的正中间，由上翼缘(15)、下翼缘(16)和腹板(17)通过焊接连接形成工字钢梁。

6.根据权利要求5所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的上翼缘(15)和下翼缘(16)开设有螺纹孔，板厚相同，由高强度钢材制成。

7.根据权利要求5所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的腹板(17)由若干块相互平行的、并且开设有孔洞的钢板组成，钢板厚度不超过上翼缘(15)和下翼缘(16)板厚，由低屈服高延性软钢材制成。

8.根据权利要求7所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的孔洞的形状为圆形、椭圆形或梭形。

9.根据权利要求3所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的槽钢(9)在其上下翼缘处开设有一排螺纹孔，通过第二高强螺栓(14)、第二螺母(12)与紧贴其上下翼缘的外盖钢板(13)相连接；第二螺母(12)位于槽钢(9)上下翼缘内侧，与槽钢(9)上下翼缘处开设的螺纹孔连接，第二高强螺栓(14)外表面与外盖钢板(13)的外侧面在同一平面内。

10.根据权利要求3所述的预制混凝土剪力墙结构墙板构件可更换连接节点，其特征在于：所述的外盖钢板(13)开设有两排螺纹孔，与槽钢(9)的上下翼缘相连接，且其外侧面与第一预制混凝土剪力墙板(1)和第二预制混凝土剪力墙板(2)的外侧面在同一平面内；所述的槽钢(9)和外盖钢板(13)由高强度钢板制成。

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