CN106049691A - 一种全预制装配式钢管约束框架节点 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全预制装配式钢管约束框架节点，包括核心区内骨架、约束钢管和梁端预埋件，所述核心区内骨架安装于所述约束钢管内，所述梁端预埋件焊接于所述约束钢管外，所述核心区内骨架包括间隔平行设置的至少两个横隔板以及复数个穿设于所述横隔板内的穿筋套管，所述横隔板上设置有注浆孔。本发明提供的全预制装配式钢管约束框架节点有效提高节点侧向约束、混凝土的强度和延性，实现强节点、弱构件的抗震概念。
Description
技术领域
本发明涉及建筑构件领域，尤其涉及一种全预制装配式钢管约束框架节点。
背景技术
我国目前建筑行业主要的建造方式仍采用工期较长、能源消耗量大、质量问题多、施工现场杂乱的现场建造，并在未来几十年中，中国经济仍将以一定的速度持续发展，因而对建筑产品将产生一种持续的需求，同时，随着科学技术的高度发展以及人们对生活品质提出更高的要求，未来社会需要在一定时间内获得更多高品质的建筑产品。而建筑产业化因能够满足新的社会需求而再次受到广泛重视。在许多发达国家，装配式建筑是建筑工业化最重要的方式，它具有提高质量、缩短工期、节约能源、减少消耗、清洁生产等优点。随着我国经济快速发展，建筑业和其他行业一样都在进行工业化技术改造，预制装配式建筑又开始焕发出新的生机。目前许多高质量要求的建筑已选用预制装配式结构来建造，其装配方式向着绿色建筑和智能建筑的大政方针看齐。
预制装配式结构中的构件节点连接方式的可靠性和可操作性直接影响装配式结构的整体性能和建造速度，也是影响装配式钢筋混凝土结构继续发展的关键技术。目前装配式框架柱节点主要存在以下问题：(1)节点处的连接没有改变传统钢筋混凝土结构的构造，仅在原来节点处通过螺栓连接或预埋钢构件实现节点连接，前者使节点核心区的混凝土受到削弱，后者使得节点在原配筋的基础上增加了大量的钢材，节点核心区的配筋率大大增大，且预制梁柱节点核心区钢筋密集，增大了混凝土浇筑振捣的难度；(2)装配式框架节点采用螺栓连接时，由于梁端的剪力通过螺栓传递给核心区混凝土，与栓杆接触处的混凝土容易出现局部受压破坏，且其传力的可靠性受螺栓质量及施工质量的限制，使其抗剪能力不能得到保证，在核心区内设置竖向钢板并与外围钢板桶连接的形式，梁端剪力首先传递给钢板桶，通过钢板桶剪力是传递给核心区内部的混凝土还是竖向钢板尚不明确，且外侧钢板桶对下柱外侧混凝土出现剪压作用，不利于荷载传递；(3)目前预制梁内为了满足连接要求多采用型钢混凝土，工字钢上下翼缘较宽同时又有纵向钢筋与箍筋，增加框架梁预制过程中混凝土浇筑振捣的难度，使预制梁的质量无法保证；(4)一些梁柱节点的连接面在柱边，在安装拆卸过程中施工难度大，对承载能力影响较大。因此，新型的节点形式和连接方式成为制约建筑产业化发展的难题，也是目前针对装配式结构研究的热点。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种全预制装配式钢管约束框架节点，提高节点侧向约束，混凝土的强度和延性，实现强节点、弱构件的抗震概念。
本发明是这样实现的：一种全预制装配式钢管约束框架节点，包括核心区内骨架、约束钢管和梁端预埋件，所述核心区内骨架安装于所述约束钢管内，所述梁端预埋件焊接于所述约束钢管外，所述核心区内骨架包括间隔平行设置的至少两个横隔板以及复数个穿设于所述横隔板内的穿筋套管，所述横隔板上设置有注浆孔。
进一步的，所述梁端预埋件包括抗剪腹板、上部纵筋和底部纵筋，所述抗剪腹板设于上部纵筋与底部纵筋之间。
进一步的，所述梁端预埋件一端部与约束钢管焊接，另一端部固定一连接钢板，所述连接钢板上安装一用于连接预制梁或阻尼器的H形钢梁，且所述H形钢梁的翼缘上开设有复数个螺栓孔。
进一步的，所述梁端预埋件还包括用于固定所述抗剪腹板、上部纵筋和底部纵筋外的箍筋。
进一步的，所述横隔板上还设有复数个排气孔，用于连通横隔板上下的空间，以便于注浆。
进一步的，所述横隔板设置三个，分别为上横隔板、中横隔板和下横隔板。
进一步的，所述上横隔板与上部纵筋处于同一水平面，所述下横隔板或中横隔板与底部纵筋处于同一水平面。
进一步的，所述节点通过预制框架下柱的纵筋穿过穿筋套管与下柱连接，并通过在所述节点与下柱之间灌浆形成连接层传递内力。
进一步的，所述节点通过在穿筋套管内插设的纵筋与上柱内预埋的灌浆套筒进行灌浆连接。
本发明具有如下优点：
1、节点核心区骨架构造采用横向隔板，使得节点荷载传递路径明确，便于受力分析，梁端剪力通过约束钢管传递给横隔板，再由横隔板传递到节点核心区混凝土，从而将荷载传递到柱子；
2、节点核心区混凝土内钢筋通过穿筋套管进行约束，无需配置箍筋，便于节点制作及混凝土浇筑；
3、梁端预埋件不改变现有钢筋混凝土梁的配筋情况，便于浇筑混凝土，且在梁内加入竖向钢板增加梁端抗剪承载力，实现“强剪弱弯”；
4、采用H形钢梁与节点预留钢梁进行螺栓连接，连接方便。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种全预制装配式钢管约束框架节点结构示意图。
图2为本发明一种全预制装配式钢管约束框架节点浇筑后的结构示意图。
图3为本发明核心区内骨架结构示意图。
图4为本发明节点与下柱连接示意图。
图5为本发明节点与上柱连接示意图。
图6为本发明节点与预制梁或阻尼器连接示意图。
附图标号说明：
1-核心区内骨架，11-横隔板，111-上横隔板，112-中横隔板，113-下横隔板，12-穿筋套管，13-注浆孔，14-排气孔，15-孔洞，2-约束钢管，3-梁端预埋件，31-抗剪腹板，32-上部纵筋，33-底部纵筋，34-箍筋，4-连接钢板，5-H形钢梁，51-螺栓孔，6-下柱，61-下柱纵筋，62-预留空间，7-上柱，8-预制梁。
具体实施方式
请参阅图1至图6，本发明一种全预制装配式钢管约束框架节点，包括核心区内骨架1、约束钢管2和梁端预埋件3，所述核心区内骨架1安装于所述约束钢管内2，所述梁端预埋件3焊接于所述约束钢管2外，如图3所示，所述核心区内骨架1包括间隔平行设置的三个横隔板11以及复数个穿设于所述横隔板11内的穿筋套管12，所述横隔板11上设置有注浆孔13，所述横隔板11上还设有复数个排气孔14，用于连通横隔板11上下的空间，以便于注浆，所述横隔板11包括上横隔板111、中横隔板112和下横隔板113，所述上横隔板111与上部纵筋32处于同一水平面，中横隔板112或下横隔板113与梁端预埋件3的底部(即底部纵筋)处于同一水平面，所述梁端预埋件3包括抗剪腹板31、上部纵筋32和底部纵筋33，所述抗剪腹板31设于上部纵筋32与底部纵筋33之间，所述梁端预埋件3还包括用于固定所述抗剪腹板31、上部纵筋32和底部纵筋33外的箍筋34，所述梁端预埋件2一端部与约束钢管2焊接，另一端部固定一连接钢板4，所述连接钢板4上安装一用于连接预制梁或阻尼器的H形钢梁5，且所述H形钢梁5的翼缘上开设有复数个螺栓孔51，以便与其他预制梁8通过螺栓连接，便于施工。
所述节点通过预制框架下柱6的下柱纵筋61穿过穿筋套管12与下柱6连接，并通过在所述节点与下柱6之间灌浆形成连接层(即图5中标号为62预留空间的位置灌浆后形成连接层)传递内力，所述节点通过在穿筋套管12内插设的下柱纵筋61与上柱7内预埋的灌浆套筒(未图示)进行灌浆连接。
本发明所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点的制作方法如下：
步骤1、制作核心区骨架，首先制作核心区约束钢管2，所述约束钢管2由四块钢板焊接形成，所述约束钢管2内焊接一中间隔板112，将穿筋套管穿入中间横隔板112预留的孔洞中并进行焊接，再安装上横隔板111与下横隔板113，所述上横隔板111、中横隔板112和下横隔板113分别对应设置有复数个排气孔14、复数个用于安装穿筋套管12的孔洞15以及一用于浇筑的注浆孔13；
步骤2、制作梁端预埋件3，所述梁端预埋件包括抗剪腹板31、上部纵筋32和底部纵筋33，所述抗剪腹板31设于上部纵筋32与底部纵筋33之间，所述梁端预埋件3还包括用于固定所述抗剪腹板31、上部纵筋32和底部纵筋33外的箍筋34；
步骤3、节点组装，所述梁端预埋件3一端部与约束钢管2一外侧面焊接，且梁端预埋件3的上部纵筋32与上横隔板111处于同于水平面，底部纵筋33与下横隔板113处于同一水平面以便荷载传递，考虑到节点两侧梁高设置不同时，可调整一侧梁端预埋件3的底部纵筋33与中横隔板112处于同一水平面上；所述梁端预埋件3的另一端部通过焊接固定一连接钢板4，所述连接钢板4上安装一用于连接预制梁或阻尼器的H形钢梁5，且所述H形钢梁5的翼缘上开设有复数个螺栓孔51便于后期安装工作，所述梁端预埋件3与核心区骨架组装完成得到框架节点如图1所示，对所述节点进行浇筑后得到如图2所示的浇筑后的节点；
步骤4、节点与下柱6连接时，首先将节点运至现场，预制框架下柱纵筋61直接穿过节点的穿筋套管12，在节点与下柱6之间预留空间62形成连接层，通过连接层将下柱与节点粘结牢固，所述连接层具体形成过程为：在所述预留空间周围填塞垫块(未图示)，再往注浆孔中注入灌浆料，灌浆料填充所述预留空间后从穿筋套管溢出，在预留空间形成连接层，并确保核心区内骨架的穿筋套管与注浆孔内的灌浆的密实性；
步骤5、在节点与下柱6连接后，再安装预制上柱7及预制梁8，此时节点上穿设有下柱纵筋61，直接将节点上方的下柱纵筋61与上柱7内预埋的灌浆套筒进行灌浆连接完成上柱7与节点之间的连接，节点与预制梁8的连接则通过对H形钢梁5进行螺栓连接实现的。
本发明的全预制钢管约束框架节点中核心区内骨架的穿筋套管为核心区混凝土提供侧向约束，同时提高混凝土的强度和延性，实现“强节点、弱构件”的抗震设计概念，且穿筋套管的设置，不需再配置核心区内的箍筋，便于节点制作以及混凝土浇筑；同时，横向隔板的设置使节点荷载传递路径明确，便于受力分析。另外，本发明通过在梁端预埋件增加抗剪腹板，提高了梁端的抗剪能力。
本实施例中横隔板设置三个，当节点所连接的所有梁端预埋件的位置在同一水平面时，本发明的横隔板还可以设置成两个，即上横隔板和下横隔板。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：包括核心区内骨架、约束钢管和梁端预埋件，所述核心区内骨架安装于所述约束钢管内，所述梁端预埋件焊接于所述约束钢管外，所述核心区内骨架包括间隔平行设置的至少两个横隔板以及复数个穿设于所述横隔板内的穿筋套管，所述横隔板上设置有注浆孔。
2.根据权利要求1所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述梁端预埋件包括抗剪腹板、上部纵筋和底部纵筋，所述抗剪腹板设于上部纵筋与底部纵筋之间。
3.根据权利要求1或2所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述梁端预埋件一端部与约束钢管焊接，另一端部固定一连接钢板，所述连接钢板上安装一用于连接预制梁或阻尼器的H形钢梁，且所述H形钢梁的翼缘上开设有复数个螺栓孔。
4.根据权利要求3所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述梁端预埋件还包括用于固定所述抗剪腹板、上部纵筋和底部纵筋外的箍筋。
5.根据权利要求1所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述横隔板上还设有复数个排气孔。
6.根据权利要求1所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述横隔板设置三个，分别为上横隔板、中横隔板和下横隔板。
7.根据权利要求6所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述上横隔板与上部纵筋处于同一水平面，下横隔板或中横隔板与底部纵筋处于同一水平面。
8.根据权利要求1所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述节点通过预制框架下柱的纵筋穿过穿筋套管与下柱连接，并通过在所述节点与下柱之间灌浆形成连接层传递内力。
9.根据权利要求8所述的一种全预制装配式钢管约束框架节点，其特征在于：所述节点通过在穿筋套管内插设的纵筋与上柱内预埋的灌浆套筒进行灌浆连接。
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