CN106759948A - 一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点及其施工方法 - Google Patents

一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点，该节点包括混凝土柱、钢筋混凝土梁、预应力筋；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁内分别设置有相互配合的预应力筋孔道；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁内部通过穿过预应力筋孔道的预应力筋连接；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁外部通过角钢连接。其主要施工步骤是：（1）制作钢管混凝土柱；（2）制作混凝土梁；（3）现场安装。本装配式节点与常见的梁柱节点相比，具有延性好、施工简便、构件易更换、抗震性能好等优点。

Description

一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点及其施工方法
技术领域
发明涉及一种新型梁柱节点的结构，具体涉及一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点及其施工方法。
背景技术
在历年的地震灾害中，节点核心区的破坏是框架结构震害的主要形式。因此，研究梁柱节点连接形式，提高其抗震性能对加强结构整体性能和抗震性能具有极其重要的意义。只有通过设计施工，提高节点的强度及延性，防止节点剪切和压缩脆性破坏早于梁、柱的破坏，其他构件的强度设计才有实际意义，整个结构的安全性及稳定性才有保障。
目前，传统的钢筋混凝土梁柱节点按其施工方式可分为湿式节点和干式节点两大类。湿式节点又称现浇节点，即节点区主筋及构造钢筋全部连接，再后浇混凝土及灌浆材料将构件连为整体。在其施工过程中，为了提高节点核心区的强度，保证梁柱之间的荷载传递，节点处通常采用箍筋加密和梁端、柱端钢筋锚固等方法，这样使得节点处构造复杂，浇筑困难，施工速度慢，难以保证节点质量。干式节点通常是指焊接、螺栓连接等，梁上的荷载通常以轴力和剪力的形式传递到框架柱上，不能直接传递弯矩。这种连接形式虽然施工方便，但如果施工过程中施工方法不正确或技术不精湛，往往难以保证节点强度及梁柱间荷载的传递。同时这种两大类传统节点形式都属于刚性连接方式，限制了节点内的相对位移，刚度大，但是延性差，不能有效地消耗地震作用，往往先于梁、柱发生破坏，不能满足“强节点”的要求。
发明内容
本发明基于上述情况，提出一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点及其制作方法，该节点采用预制构件现场装配，最大程度的提高了施工效率且易于质量控制。同时利用预应力筋为节点提供地震作用下的自动复位功能，提高节点的耗能能力，增强节点抗震性能，达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设防目标，保证主体结构在地震中基本保持完好，为人们生命安全提供保障。
本发明的具体技术方案如下：
一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点，
该节点包括混凝土柱、钢筋混凝土梁、预应力筋；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁内分别设置有相互配合的预应力筋孔道；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁内部通过穿过预应力筋孔道的预应力筋连接；所述混凝土柱与钢筋混凝土梁外部通过角钢连接。
作为优选项：所述混凝土柱与钢筋混凝土梁连接区为由四块钢板构成的的方形钢管，所述方形钢管大小与混凝土柱一致；所述相对的两块钢板之间通过短钢筋焊接，所述钢板长度较钢筋混凝土梁的高度大80mm以上。
作为优选项：所述短钢筋直径大于12mm，所述相对的两块钢板之间的短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根。
作为优选项：所述混凝土柱上的预应力筋孔道不少于4个，上下左右对称布置在钢管与钢筋混凝土梁连接区；当预留预应力筋孔道数为单数时，中部应预留1个预应力筋孔洞，其他预应力筋孔洞均匀分布在其周围。
作为优选项：所述钢筋混凝土梁的两端设置有钢套筒。
作为优选项：所述预应力筋为无粘结预应力筋。
本发明还提供上述的预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点的施工方法，步骤如下：
A、 制作混凝土柱：浇筑混凝土柱前，柱与钢筋混凝土梁连接部位四面布置厚度大于4mm的4块钢板，4块钢板长度较钢筋混凝土梁的高度高80mm以上，宽度与混凝土柱相应面宽度一致；采用直经大于12mm的短钢筋将相对的2个钢板焊接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；在与钢筋混凝土梁连接区预留不少于2个预应力筋孔道，上下对称布置，当预留预应力筋孔道数为单数时，中部应预留1个预应力筋孔洞；在非连接区上部、下部预留不少于4个螺栓安装孔洞；浇筑混凝土形成钢筋混凝土柱或预制混凝土柱，养护28天后，将4块钢板两两相互接触的边角处通过焊接方式连接为整体；
B、制作在钢筋混凝土梁：在制作预制钢筋混凝土梁前，首先钢筋混凝土梁的两端布置钢套筒并在梁顶部和底部竖向预留螺栓安装孔洞，梁纵向预留预应力筋孔道，在工厂浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土梁；
C、现场安装，在钢筋混凝土柱上通过螺栓安装角钢，吊装预制钢筋混凝土梁于角钢上，安装螺栓，在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉,并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在钢板的外侧。
作为优选项：所述步骤b中，所述套筒的布置方法为在钢筋混凝土梁四面布置厚度大于4mm的方形钢板的长度大于40mm，宽度分别与所在钢筋混凝土梁宽度相同，采用直径大于12mm的短钢筋将两对面钢板通过焊接连接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；将4块钢板通过焊接方式连接为整体，在梁端部布置一块厚度大于2mm，尺寸与钢筋混凝土梁截面尺寸相同的钢板，并与4块钢板焊接。
作为优选项：所述施工方法中钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁连接部位不需作任何附加处理。
本发明中，角钢主要用于定位和临时支撑钢筋混凝土梁；
本发明中，通过张拉预应力筋使钢筋混凝土梁连接与钢管混凝土柱，预应力筋为无粘结预应力筋。
本发明的提供一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点形式，以减小震中节点变形，提高耗能能力和延性，降低损伤，达到减震的效果。
本发明的技术效果在于：
1、混凝土梁柱节点非刚性节点，允许节点区的相对变形，构件内的应力集中得到了降低。在地震过程中，各耗能构件的变形可以吸收能量，从而降低位移反应，提高了节点的延性，在大震作用下，节点不会突然破坏，给人能有逃生的时间，保证人的生命安全；
2、预应力筋为节点提供地震作用下的自动复位功能。当地震作用达到一定程度时，预应力筋被拉伸，梁柱的接触面张开，角钢等耗能构件率先进入塑性状态以实现耗能，而梁柱等基本仍处于弹性范围，避免了主体构件的损坏。地震作用后，节点在预应力筋的作用下恢复到原先的状态，从而大大降低了结构在地震作用下的残余变形；
3、角钢主要用于支撑钢筋混凝土梁。当地震来临时，角钢的塑性变形可消耗地震能，减小主体结构的变形破坏。震后，损伤的角钢等附属构件的更换及修复也十分方便；
4、节点采用预制构件现场装配，现场连接多采用焊接、螺栓连接等干性连接方法，具有方便、快捷的优点，大幅度提高施工效率，工业化程度高。预制构件通过工业化流水线方式制作，大大提高了生产力且易于质量控制，提高了结构精度。同时减少建筑垃圾的产生、建筑污水的排放、建筑噪声的干扰。
附图说明
图1为钢筋混凝土柱或预制钢筋混凝土柱正视结构示意图a及剖面图b；
图2为预制钢筋混凝土梁正视结构示意图a及剖面图b；
图3为预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱减震节点的正视结构示意图；
其中，1-混凝土柱，2-钢板，3-短钢筋，4-预应力筋孔道，5-螺栓安装孔洞，6-焊缝，7-混凝土梁，8-钢板，9-短钢筋，10-螺栓安装孔洞，11-预应力筋孔道，12-钢板，13-角钢，14-螺栓，15-螺栓，16-预应力筋，17-锚具。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
实施例1
a浇筑混凝土柱前，柱与钢筋混凝土梁连接部位四面布置厚度大于4mm的4块钢板，4块钢板长度大于梁高h 2+80mm，宽度由柱截面尺寸确定，其中2块钢板的宽度与钢筋混凝土柱截面尺寸b 1相同，2块钢板的宽度与钢筋混凝土柱截面尺寸h 1相同；采用直接大于12mm的短钢筋将两对面钢板通过焊接连接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；在与钢筋混凝土梁连接区预留不少于2个预应力筋孔道，上下对称布置，当预留预应力筋孔道数为单数时，中部应预留1个预应力筋孔洞；在非连接区上部、下部预留不少于4个螺栓安装孔洞。浇筑混凝土形成钢筋混凝土柱或预制混凝土柱，养护28天后，将4块钢板通过焊接方式连接为整体；
b在制作预制钢筋混凝土梁前，首先钢筋混凝土梁的两端布置钢套筒或四面布置厚度大于4mm的钢板，钢板的长度大于40mm，宽度分别与所在钢筋混凝土梁宽度b 2相同，采用直径大于12mm的短钢筋将两对面钢板通过焊接连接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；并在梁顶部和底部竖向预留螺栓安装孔洞，梁纵向预留预应力筋孔道，在工厂浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土梁。将4块钢板通过焊接方式连接为整体，在梁端部布置一块厚度大于2mm，尺寸与钢筋混凝土梁截面尺寸相同的钢板，并与4块钢板焊接；
c现场安装，在钢筋混凝土柱上通过螺栓安装角钢，吊装预制钢筋混凝土梁于角钢上，安装螺栓，在预留孔道中穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把张拉后的预应力筋锚固在钢板的外侧。钢筋混凝土柱与钢筋混凝土梁连接部位不作任何附加处理。通过张拉预应力筋使钢筋混凝土梁连接与钢筋混凝土柱，预应力筋为无粘结预应力筋。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点，其特征在于：该节点包括混凝土柱(1)、钢筋混凝土梁(7)、预应力筋(16)；所述混凝土柱(1)与钢筋混凝土梁(7)内分别设置有相互配合的预应力筋孔道(4、11)；所述混凝土柱(1)与钢筋混凝土梁(7)内部通过穿过预应力筋孔道(4、11)的预应力筋(16)连接；所述混凝土柱(1)与钢筋混凝土梁(7)外部通过角钢(13)连接。
2.如权利1所述的预应力装配式高性能方钢管混凝土柱-混凝土梁节点，其特征在于：所述混凝土柱(1)与钢筋混凝土梁(7)连接区为由四块钢板(2)构成的的方形钢管，所述方形钢管大小与混凝土柱(1)一致；所述相对的两块钢板(2)之间通过短钢筋(9)焊接，所述钢板(2)长度较钢筋混凝土梁(7)的高度大80mm以上。
3.如权利2所述的预应力装配式高性能方钢管混凝土柱-混凝土梁节点，其特征在于：所述短钢筋(9)直径大于12mm，所述相对的两块钢板(2)之间的短钢筋(9)层数不少于3层，每层不少于2根。
4.如权利1所述的预应力装配式高性能方钢管混凝土柱-混凝土梁节点，其特征在于：所述混凝土柱(1)上的预应力筋孔道(4)不少于4个，上下左右对称布置在钢管与钢筋混凝土梁(7)连接区；当预留预应力筋孔道(4)数为单数时，中部应预留1个预应力筋孔洞，其他预应力筋孔洞均匀分布在其周围。
5.如权利1所述的预应力装配式高性能方钢管混凝土柱-混凝土梁节点，其特征在于：所述钢筋混凝土梁(7)的两端设置有钢套筒。
6.如权利1所述的预应力装配式高性能方钢管混凝土柱-混凝土梁节点，其特征在于：所述预应力筋(16)为无粘结预应力筋。
7.一种如权利要求1所述的预应力装配式高性能钢筋混凝土梁柱节点的施工方法，其特征在于：步骤如下：
A、制作混凝土柱：浇筑混凝土柱(1)前，柱与钢筋混凝土梁(7)连接部位四面布置厚度大于4mm的4块钢板(2)，4块钢板(2)长度较钢筋混凝土梁的高度高80mm以上，宽度与混凝土柱相应面宽度一致；采用直经大于12mm的短钢筋(3)将相对的2个钢板(2)焊接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；在与钢筋混凝土梁(7)连接区预留不少于2个预应力筋孔道(4)，上下对称布置，当预留预应力筋孔道数为单数时，中部应预留1个预应力筋孔洞；在非连接区上部、下部预留不少于4个螺栓安装孔洞(5)；浇筑混凝土形成钢筋混凝土柱或预制混凝土柱(1)，养护28天后，将4块钢板两两相互接触的边角处通过焊接方式(6)连接为整体；
B、制作在钢筋混凝土梁：在制作预制钢筋混凝土梁前，首先钢筋混凝土梁的两端布置钢套筒并在梁顶部和底部竖向预留螺栓安装孔洞(10)，梁纵向预留预应力筋孔道(11)，在工厂浇筑混凝土形成预制钢筋混凝土梁(7)；
C、现场安装，在钢筋混凝土柱上通过螺栓(14)安装角钢(13)，吊装预制钢筋混凝土梁(7)于角钢上，安装螺栓(15)，在预留孔道中穿入预应力筋(16)进行张拉,并利用锚具(17)把张拉后的预应力筋锚固在钢板(2)的外侧。
8.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于：所述步骤b中，所述套筒的布置方法为在钢筋混凝土梁四面布置厚度大于4mm的方形钢板(8)钢板(8)的长度大于40mm，宽度分别与所在钢筋混凝土梁宽度b相同，采用直径大于12mm的短钢筋(9)将两对面钢板(2)通过焊接连接，短钢筋层数不少于3层，每层不少于2根；将4块钢板(8)通过焊接方式连接为整体，在梁端部布置一块厚度大于2mm，尺寸与钢筋混凝土梁截面尺寸相同的钢板(12)，并与4块钢板(8)焊接。
9.如权利要求7所述的施工方法，其特征在于：所述施工方法中钢管混凝土柱(1)与钢筋混凝土梁(7)连接部位不需作任何附加处理。
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