CN106759879A - 预制预应力混凝土框架自康复耗能节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点及其施工方法，包括预制柱、预制梁、耗能角钢、预应力钢绞线、纵筋，所述预制梁对称设置在预制柱两侧并与预制柱垂直连接，所述预制梁内水平设置有预埋螺栓A，预制梁与预制柱的连接端内竖直设置有预埋螺栓B，预制梁上、下侧面经耗能角钢与预制柱相连接，预埋螺栓A、预埋螺栓B的端部穿设耗能角钢并配合锁紧件将耗能角钢锁紧，预制柱内水平设置有预应力筋孔道A，所述预制梁内水平设置有预应力筋孔道B，所述预制柱及预制梁内水平穿设有纵筋，本发明在地震及其他不利荷载情况下具有自康复能力，节点耗能优于现有的浇混凝土框架结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点及其施工方法。
背景技术
建筑工业化是各国建筑业发展的一个共同方向，1989年在国际建筑研究与文献委员会(CIB)大会上，各国专家在总结各国经验的基础上，把建筑工业化的发展列为当前世界建筑技术的八大发展趋势之一。建筑工业化就是采用现代化的科学技术手段，以产业化、自动化大工业生产方式代替传统分散的手工业生产方式，充分利用高新技术，以最少的劳动力、最短的时间、最合理的价格营造人们满意的房屋。
随着中国经济建设的持续快速增长，城市化进程的不断加快，传统的建设方式因存在效率低下、成本高昂、浪费严重、维护管理难度大，产生大量建筑垃圾等问题。而集成建筑、预制房屋、活动房屋及模块化建筑在快速、节能、环保等方面所具备的优势，正好适应了当前城市快速发展和大规模建设的需求。目前，政府大力支持发展绿色建筑和住宅产业化建筑，政府牵头新建的保障房、公租房和新城区推行装配整体式住宅方式，根据住房和城乡建设部关于《建筑产业现代化发展纲要》文件的指示精神，要加快建筑业改革发展步伐，制定出行动计划，在全国全面推广装配式建筑，力争到2020 年装配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025 年装配式建筑占新建建筑的比例50%以上。此举对建筑业上下游行业起到带动作用，形成新的产业链，中国工业化装配住宅已经迎来美好发展前景。
由于我国的预制混凝土技术起步比较晚，相对于发达国家和地区比较落后，加上唐山大地震中混凝土装配结构的表现不佳，传统预制构件质量较差等因素，预制混凝土构件在框架结构体系中并未得到广泛的应用。目前住宅结构施工方法仍然以现浇混凝土加小砌块填充墙为主。有必要对预制混凝土框架结构体系加以创新，进行深入的试验和理论研究，推动预制结构在我国的应用和发展。现阶段国内现有常用的预制装配式建筑的施工方法推动了中国装配式建筑的发展，但是自身依然不够完善，存在施工现场复杂工序多，现场湿作业较多，不能有效缩短工期等问题。以及现场工人技术要求增加导致的成本增加以及装配式建筑本身施工特点导致的成本增加。
发明内容
本发明目的在于提供一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点及其施工方法。
为了解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是，一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，包括预制柱、预制梁、耗能角钢、预应力钢绞线、纵筋，所述预制梁对称设置在预制柱两侧并与预制柱垂直连接，所述预制梁内水平设置有预埋螺栓A，预制梁与预制柱的连接端内竖直设置有预埋螺栓B，预制梁上、下侧面经耗能角钢与预制柱相连接，预埋螺栓A、预埋螺栓B的端部穿设耗能角钢并配合锁紧件将耗能角钢锁紧，预制柱内水平设置有预应力筋孔道A，所述预制梁内水平设置有预应力筋孔道B，所述预制柱及预制梁内水平设有纵筋。
进一步的，所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，所述预制梁内相邻的纵筋孔道之间预埋有纵筋，位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋的一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，两侧的预制梁内的纵筋孔道交替布置，一个预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋与另一个预制梁上设置钢管套筒的纵筋孔道对应，预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另一侧预制梁对应位置处的钢管套筒一端相连接，同一预制梁内与钢管套筒同轴心的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
进一步的，所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，一侧的预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，另一个侧的预制梁内预埋有纵筋，纵筋一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，所述预应力钢绞线穿设预应力筋孔道A、预应力筋孔道B，不设置钢管套筒那侧的预制梁上的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另设置钢管套筒的那侧的预制梁对应位置处的钢管套筒的一端相连接，设置钢管套筒的预制梁内的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
进一步的，所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、钢管套筒、纵筋，所述钢管套筒、纵筋预埋在预制梁内，所述预制柱在梁柱节点位置预埋有纵筋，预制柱上的纵筋的两端贯穿预制柱后伸入纵筋孔道内并与钢管套筒一端相连接，钢管套筒另一端与预制梁内的纵筋相连接。
进一步的，所述预制柱、预制梁与耗能角钢接触的位置埋设有耗能合金垫板。
进一步的，所述两侧预制梁上的纵筋与钢管套筒灌浆连接。
进一步的，所述预应力筋与预应力筋孔道A、预应力筋孔道B之间填充有灌浆料，纵筋预留与梁纵筋孔道、纵筋孔道之间填充有灌浆料。
进一步的，所述预制柱、预制梁为混凝土预制，灌浆混凝土的强度高于预制柱、预制梁的强度。
一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点的施工方法，包括以下步骤：1) 将底部的耗能角钢经预埋螺栓A固定于预制柱节点位置处；2) 将预制梁吊装就位，同时将纵筋插入对应位置的钢管套筒中；3)固定预制柱、预制梁的连接节点处的角钢螺栓，使预制柱、预制梁连接为一个整体；4)穿预应力钢绞线；5)向纵筋孔道、套筒灌浆内进行灌浆；6)向预制柱、预制的叠合面进行灌浆；7)待叠合面灌浆料达到预定强度后，张拉预应力钢绞线并固定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单、施工简便，建造速度快，湿作业少，施工效率高，在地震及其他不利荷载情况下具有自康复能力，承载力和延性与现浇结构等同，节点耗能优于现有的浇混凝土框架结构。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的第一种实施结构结构示意图；
图3为本发明的第二种实施结构结构示意图一；
图4为本发明的第二种实施结构结构示意图二；
图5为本发明的第三种实施结构结构示意图。
图中：
1-预制柱；2-预制梁；3-预埋螺栓A；4-预埋螺栓B；5-钢管套筒；6-纵筋；7-预应力钢绞线；8-梁纵筋孔道；9-预应力筋孔道A；10-预应力筋孔道B；11-纵筋孔道。
具体实施方式
如图1-5所示，一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，包括预制柱、预制梁、耗能角钢、预应力钢绞线、纵筋，所述预制梁对称设置在预制柱两侧并与预制柱垂直连接，所述预制梁内水平设置有预埋螺栓A，预制梁与预制柱的连接端内竖直设置有预埋螺栓B，预制梁上、下侧面经耗能角钢与预制柱相连接，预埋螺栓A、预埋螺栓B的端部穿设耗能角钢并配合锁紧件将耗能角钢锁紧，预制柱内水平设置有预应力筋孔道A，所述预制梁内水平设置有预应力筋孔道B，所述预制柱及预制梁内水平设有纵筋。
在本实施例中，所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，所述预制梁内相邻的纵筋孔道之间预埋有纵筋，位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋的一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，两侧的预制梁内的纵筋孔道交替布置，一个预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋与另一个预制梁上设置钢管套筒的纵筋孔道对应，预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另一侧预制梁对应位置处的钢管套筒一端相连接，同一预制梁内与钢管套筒同轴心的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
在本实施例中，所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，一侧的预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，另一个侧的预制梁内预埋有纵筋，纵筋一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，所述预应力钢绞线穿设预应力筋孔道A、预应力筋孔道B，不设置钢管套筒那侧的预制梁上的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另设置钢管套筒的那侧的预制梁对应位置处的钢管套筒的一端相连接，设置钢管套筒的预制梁内的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
在本实施例中，所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、钢管套筒、纵筋，所述钢管套筒、纵筋预埋在预制梁内，所述预制柱在梁柱节点位置预埋有纵筋，预制柱上的纵筋的两端贯穿预制柱后伸入纵筋孔道内并与钢管套筒一端相连接，钢管套筒另一端与预制梁内的纵筋相连接。
在本实施例中，自康复功能主要通过预制柱、预制梁内的预应力钢绞线实现，普通预制混凝土结构在低周反复荷载作用下表现出良好的塑性，具有一定的变形能力，往往形成塑性铰，其力与位移曲线呈椭圆形，带预应力的预制混凝土结构更具有良好的自恢复性，在相同的变形条件下，力与位移曲线表现出一定的线性特性，呈现旗帜形，耗能角钢节点可以承担部分梁端弯矩，并对弯矩传递起到一定作用，耗能角钢以及耗能角钢下的耗能合金垫板更作为耗能元件的一部分，预制柱、预制梁内的纵筋作为第二部分耗能元件，相互配合从而耗能能力得到有效提高。计算理论遵循“小震不坏，中震可修，大震不倒”，这一目标允许结构分阶段分步骤进行变形与耗能，小震无明显损坏，中震是可通过更换耗能元件，如角钢、耗能合金垫板；或者更换自康复元件预应力钢绞线使结构得以修复，在遭遇到罕遇地震时，结构有足够强度与延性使建筑物内的人有足够时间撤离。
在本实施例中，本节点结构遵循强柱弱梁设计原则、内力平衡原则进行设计。
在本实施例中，所述预制柱、预制梁与耗能角钢接触的位置埋设有可耗能及可防止混凝土局部压坏的耗能合金垫板。
在本实施例中，所述两侧预制梁上的纵筋与钢管套筒灌浆连接。
在本实施例中，所述预应力筋与预应力筋孔道A、预应力筋孔道B之间填充有灌浆料，纵筋预留与梁纵筋孔道、纵筋孔道之间填充有灌浆料，灌浆料可为灌浆混凝土。
在本实施例中，所述预制柱、预制梁为混凝土预制，灌浆混凝土的强度高于预制柱、预制梁的强度。
在本实施例中，耗能角钢、预埋螺栓A、预埋螺栓B起到定位、固定及承受施工荷载作用，耗能合金垫板在之后起到耗能与防止混凝土局部压坏的作用。
一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点的施工方法，包括以下步骤：1) 将底部的耗能角钢经预埋螺栓A固定于预制柱节点位置处；2) 将预制梁吊装就位，同时将纵筋插入对应位置的钢管套筒中；3)固定预制柱、预制梁的连接节点处的角钢螺栓，使预制柱、预制梁连接为一个整体；4)穿预应力钢绞线；5)向纵筋孔道、套筒灌浆内进行灌浆；6)向预制柱、预制的叠合面进行灌浆；7)待叠合面灌浆料达到预定强度后，张拉预应力钢绞线并固定。
在本实施例中，步骤6)中、步骤7）依据《装配式混凝土结构技术规程》JGJ 1-2014及《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T 408-2013在梁柱结合面灌注20mm厚灌浆料，待灌浆料达到预定强度后张拉预应力筋并锚固，完成节点的安装。
在本实施例中，埋置的预埋螺栓可根据需要布置成通长的预埋螺栓、不通长的预埋螺栓或是膨胀螺栓。
上列为较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：包括预制柱、预制梁、耗能角钢、预应力钢绞线、纵筋，所述预制梁对称设置在预制柱两侧并与预制柱垂直连接，所述预制梁内水平设置有预埋螺栓A，预制梁与预制柱的连接端内竖直设置有预埋螺栓B，预制梁上、下侧面经耗能角钢与预制柱相连接，预埋螺栓A、预埋螺栓B的端部穿设耗能角钢并配合锁紧件将耗能角钢锁紧，预制柱内水平设置有预应力筋孔道A，所述预制梁内水平设置有预应力筋孔道B，所述预制柱及预制梁内水平设有纵筋。
2.根据权利要求1所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，所述预制梁内相邻的纵筋孔道之间预埋有纵筋，位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋的一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，两侧的预制梁内的纵筋孔道交替布置，一个预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋与另一个预制梁上设置钢管套筒的纵筋孔道对应，预制梁上位于相邻的纵筋孔道之间的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另一侧预制梁对应位置处的钢管套筒一端相连接，同一预制梁内与钢管套筒同轴心的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
3.根据权利要求1所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预制柱内水平设置有梁纵筋孔道，一侧的预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、预埋在预制梁内的纵筋，纵筋孔道内设置有钢管套筒，另一个侧的预制梁内预埋有纵筋，纵筋一端贯穿预制梁近预制柱侧那端，所述预应力钢绞线穿设预应力筋孔道A、预应力筋孔道B，不设置钢管套筒那侧的预制梁上的纵筋穿设梁纵筋孔道后与另设置钢管套筒的那侧的预制梁对应位置处的钢管套筒的一端相连接，设置钢管套筒的预制梁内的纵筋与钢管套筒另一端相连接。
4.根据权利要求1所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预制梁内由近预制柱侧至远离预制柱侧依次设置有纵筋孔道、钢管套筒、纵筋，所述钢管套筒、纵筋预埋在预制梁内，所述预制柱在梁柱节点位置预埋有纵筋，预制柱上的纵筋的两端贯穿预制柱后伸入纵筋孔道内并与钢管套筒一端相连接，钢管套筒另一端与预制梁内的纵筋相连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预制柱、预制梁与耗能角钢接触的位置埋设有耗能合金垫板。
6.根据权利要求5所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述两侧预制梁上的纵筋与钢管套筒灌浆连接。
7.根据权利要求6所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预应力筋与预应力筋孔道A、预应力筋孔道B之间填充有灌浆料，纵筋预留与梁纵筋孔道、纵筋孔道之间填充有灌浆料。
8.根据权利要求7所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于：所述预制柱、预制梁为混凝土预制，灌浆混凝土的强度高于预制柱、预制梁的强度。
9.一种预制预应力混凝土框架自康复耗能节点的施工方法，采用如权利要求8所述的预制预应力混凝土框架自康复耗能节点，其特征在于，包括以下步骤：1) 将底部的耗能角钢经预埋螺栓A固定于预制柱节点位置处；2) 将预制梁吊装就位，同时将纵筋插入对应位置的钢管套筒中；3)固定预制柱、预制梁的连接节点处的角钢螺栓，使预制柱、预制梁连接为一个整体；4)穿预应力钢绞线；5)向纵筋孔道、套筒灌浆内进行灌浆；6)向预制柱、预制的叠合面进行灌浆；7)待叠合面灌浆料达到预定强度后，张拉预应力钢绞线并固定。
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