CN106894648A - 一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件 - Google Patents

Abstract

一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，它涉及一种支撑加固节点构件。本发明是为了解决现有采用支撑对钢筋混凝土框架结构进行加固时施工周期长而且节点容易发生破坏的问题。本发明的第一钢板竖直焊接在水平设置的第二钢板的一端，支撑节点板焊接在第一钢板和第二钢板上，节点板加劲肋垂直安装在支撑节点板上，加强钢筋安装在支撑节点板上，钢模板罩在第一钢板、第二钢板和支撑节点板所围成的区域内，多根预埋钢管分别与第一预留孔和第二预留孔垂直焊接，向第一钢板、第二钢板和支撑节点板所围成的区域内浇筑混凝土。本发明用于建筑行业。

Description

一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件

技术领域

本发明涉及一种预制装配式节点构件，具体地说，是一种在使用柱间支撑加固既有钢筋混凝土框架结构时采用的预制装配式节点构件，主要用于单斜杆型中心支撑加固、十字形交叉支撑加固、人字形和V形中心支撑加固(含防屈曲支撑加固)的连接节点。

背景技术

单纯的框架结构体系抗侧刚度偏低，在框架结构柱间设置钢支撑对其进行加固可形成双重抗侧力体系，研究表明加固后能够显著提高钢筋混凝土框架结构抵抗地震作用和风荷载的能力，尤其使用防屈曲支撑(BRB)加固时会显著提高结构在地震中的耗能能力，因此该技术在钢筋混凝土框架结构的加固工程中得到了大量的应用。目前使用支撑(含防屈曲支撑)进行加固时，一般是在梁柱节点处采用植筋、机械和化学锚栓等后锚固技术安装L形钢板，将连接支撑的节点板垂直焊接于后锚固的钢板上形成连接节点。这种支撑加固节点存在以下问题：

(1)后锚固技术虽然经过多年的发展和工程应用已经非常成熟，但仍存在箍筋加密区打孔操作难度高，植筋和化学锚固造价偏高、机械锚固可靠性差、施工工期长以及焊接的不利影响等问题。

(2)当钢筋混凝土框架梁柱节点在水平荷载作用下发生转动时，上述方法制作的节点可能会使支撑端部附加弯矩，节点的相对转动还可能会造成支撑节点板的失稳屈曲，这会对支撑的稳定性和力学性能(尤其是防屈曲支撑的滞回性能)产生不利影响。

(3)考虑到支撑节点板的整体稳定性和后锚固的施工难度，在梁柱节点位置后锚固钢板的尺寸一般都不大，为保证抗拉能力，锚栓密度必然较高，因此，在强震作用下，按上述方法增设了支撑的钢筋混凝土框架梁柱节点更容易产生应力集中，节点的韧性和耗能能力会被明显削弱，尤其是采用防屈曲支撑时，节点可能在支撑的滞回能力充分发挥前就破坏了。

综上所述，现有采用支撑对钢筋混凝土框架结构进行加固时施工周期长而且节点容易发生破坏的问题，同时现有加固节点的后锚固技术容易造成框架梁柱节点核心区应力集中以及节点外包钢施工复杂，施工周期长等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有采用支撑对钢筋混凝土框架结构进行加固时施工周期长而且节点容易发生破坏的问题，同时现有加固节点的后锚固技术容易造成框架梁柱节点核心区应力集中以及节点外包钢施工复杂，施工周期长的问题。进而提供一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件。

本发明的技术方案是：它包括第一钢板、第二钢板、支撑节点板、节点板加劲肋、混凝土、多个预埋钢管、多根加强纵筋、多根第一加强箍筋和多根第二加强箍筋，第一钢板竖直焊接在水平设置的第二钢板的一端，第一钢板的上部开设多个第一预留孔，第二钢板的另一端开设多个第二预留孔，每个第一预留孔和每个第二预留孔内分别插入并焊接有一个预埋钢管，用于实现节点构件与梁柱的螺栓连接，预埋钢管的内径与第一预留孔和第二预留孔的直径相同，支撑节点板垂直焊接在第一钢板和第二钢板上，支撑节点板的非焊接端沿第一钢板和第二钢板的45°极轴对称开设两排第三预留孔，节点板加劲肋垂直安装在支撑节点板上，且节点板加劲肋位于两排第三预留孔之间，节点板加劲肋也开设两排第三预留孔并用于连接支撑加固构件，多根第一加强箍筋和多根第二加强箍筋焊接在第一钢板、第二钢板和支撑节点板之间，多根加强纵筋通过箍筋定位绑扎，向第一钢板、第二钢板和支撑节点板所围成的区域内浇筑混凝土。

进一步地，多根第一箍筋焊接在第一钢板和第二钢板上，多根第二箍筋的一端焊接在第一钢板和第二钢板上，多根第二箍筋的另一端焊接在支撑节点板上，多根预制钢筋穿过并绑扎在多根第一箍筋和多根第二箍筋上。

进一步地，预制加强钢筋包括竖直段钢筋、倾斜段钢筋和水平段钢筋，竖直段钢筋、倾斜段钢筋和水平段钢筋顺次连接并通过钢筋弯折机成型。

进一步地，第一箍筋为“门”字形箍筋。

进一步地，第二箍筋为“L”字形箍筋。

进一步地，支撑节点板包括第一正四边形钢板和第二正四边形钢板，第一正四边形钢板的两个边分别固定安装在第一钢板和第二钢板上，第一正四边形钢板上非连接的顶角处安装有45°向左倾斜设置的第二正四边形钢板，第二正四边形钢板上沿第一钢板和第二钢板的45°极轴对称开设两排第三预留孔，整个支撑节点板通过火焰切割或机械加工成型。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明的节点构件加工所用的材料为市面常见的HRB500钢筋、C40混凝土、Q345钢板和钢管，购买和加工方便，造价低廉；

2、由于本发明为预制构件，可设计专用的、可多次重复利用的模具，在加固工程中使用时，仅需对梁柱节点打孔并简单清理接触面即可完成安装，无需混凝土湿作业，降低能耗，工序简单，能够有效节省支撑加固工程的工期和造价；

3、本发明是一种钢-混凝土组合结构预制构件，能够保证该节点构件在拉压反复荷载作用下各种材料性能充分发挥，并具有稳定、良好的力学特性和滞回性能；

4、本发明的节点构件安装在梁柱相交的位置，能够为节点附加转动刚度，避免节点转动对支撑构件产生的不利影响，另外，该预制构件与框架节点的接触面积更大，锚固点远离节点核心区并避开了梁柱的箍筋加密区，能够最大程度的减小节点处的应力集中，并降低开孔对钢筋混凝土框架结构节点核心区受力性能的不利影响。

附图说明

图1是本发明节点构件平面图(不含加强钢筋和预埋钢管)；图2是图1的侧视图(不含加强钢筋和预埋钢管)；图3是本发明的整体结构侧视图(含加强钢筋和预埋钢管)；图4是图3沿A-A处的剖视图；图5是图3沿B-B处的剖视图；图6是预制钢筋的结构示意图；图7是第一箍筋的结构示意图；图8是第二箍筋的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式包括第一钢板1、第二钢板2、支撑节点板3、节点板加劲肋4、混凝土5、多个预埋钢管6，多根加强纵筋10、多根第一加强箍筋11和多根第二加强箍筋12，第一钢板1竖直焊接在水平设置的第二钢板2的一端，第一钢板1的上部开设多个第一预留孔7，第二钢板2的另一端开设多个第二预留孔8，每个第一预留孔7和每个第二预留孔8内分别插入并焊接有一个预埋钢管6，用于实现节点构件与梁柱的螺栓连接，预埋钢管6的内径与第一预留孔7和第二预留孔8的直径相同，支撑节点板3垂直焊接在第一钢板1和第二钢板2上，支撑节点板3的非焊接端沿第一钢板1和第二钢板2的45°极轴对称开设两排第三预留孔9，节点板加劲肋4垂直安装在支撑节点板3上，且节点板加劲肋4位于两排第三预留孔9之间，节点板加劲肋4也开设两排第三预留孔9并用于连接支撑加固构件，多根第一加强箍筋11和多根第二加强箍筋12焊接在第一钢板1、第二钢板2和支撑节点板3之间，多根加强纵筋10通过箍筋定位绑扎，向第一钢板1、第二钢板2和支撑节点板3所围成的区域内浇筑混凝土5。

本实施方式由钢板部分、钢筋部分和混凝土部分组成，具体如下：

钢板部分由图1所示的第一钢板1、第二钢板2、支撑节点板3和节点板加劲肋4组成，第一钢板1和第二钢板2为节点构件与框架结构梁柱的接触面，采用第一钢板1和第二钢板2焊接而成，呈L型，第一钢板1、第二钢板2的两侧开孔：第一预留孔7和第二预留孔8与预埋钢管6垂直焊接，预埋钢管内径与第一预留孔7和第二预留孔8直径相同，用于构件与钢筋混凝土框架的锚固，支撑节点板3垂直竖立于第一钢板1和第二钢板2的中心，与第一钢板1和第二钢板2通过角焊缝连接，节点板加劲肋4也可兼做支撑连接板，与支撑节点板3采用角焊缝连接，支撑节点板3与节点板加劲肋4形成十字形节点板，第三预留孔9为在支撑节点板3和节点板加劲肋4上的开孔，用于通过盖板和螺栓连接支撑；

钢筋主要有三类，分别是多根预制钢筋10、多根第一箍筋11和多根第二箍筋12，预制钢筋10的钢筋形状如图6所示，共四根，位置避开支撑节点板3和锚栓预埋孔(即指预埋钢管6)，第一箍筋11是构件两侧箍筋，第二箍筋12是构件变截面位置的L形箍筋，第一箍筋11的两端与第一钢板1和第二钢板2焊接，以提高第一钢板1和第二钢板2与混凝土的协同工作能力，第二箍筋12的两端分别与支撑节点板3、第一钢板1和第二钢板2焊接，提高构件整体性的同时，避免对支撑节点板3开孔；图2虚线内空间以第一钢板1和第二钢板2的宽度为限浇筑混凝土5，预埋钢管、第一预留孔和第二预留孔在混凝土浇筑完成后保留了本发明试件与待加固结构梁柱进行锚栓连接的孔道。

本发明为了解决由于现有使用后锚固技术安装的支撑加固节点存在的问题，对现有支撑加固钢筋混凝土框架的节点进行实质性改进和创新，响应建筑工业化需求，用预制装配式节点构件代替采用后锚固和焊接技术安装的支撑节点，加强在支撑加固中对原框架节点的保护，提高支撑加固尤其是防屈曲支撑加固的综合抗震性能，并使加固工程的施工、维护和替换修复更为方便快捷，节约工期和造价。

具体实施方式二：结合图3至图8说明本实施方式，本实施方式的多根第一箍筋11焊接在第一钢板1和第二钢板2上，多根第二箍筋12的一端焊接在第一钢板1和第二钢板2上，多根第二箍筋12的另一端焊接在支撑节点板3上，多根预制钢筋10穿过并绑扎在多根第一箍筋11和多根第二箍筋12上。如此设置，便于为浇筑后的混凝土提供框架支撑，同时，节点的强度增加，使用寿命长。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式的预制钢筋10包括竖直段钢筋10-1、倾斜段钢筋10-2和水平段钢筋10-3，竖直段钢筋10-1、倾斜段钢筋10-2和水平段钢筋10-3依次固接并制成一体，预制钢筋10通过钢筋弯折机成型。如此设置，便于与待预制的节点构件结构相匹配。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图7说明本实施方式，本实施方式的第一箍筋11为“门”字形箍筋。如此设置，便于为预制钢筋10的绑扎提供固定位置。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图8说明本实施方式，本实施方式的第二箍筋12为“L”字形箍筋。如此设置，针对支撑节点板3与节点板加劲肋4处依然能够实现对预制钢筋10的绑扎。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式的支撑节点板3包括第一正四边形钢板3-1和第二正四边形钢板3-2，第一正四边形钢板3-1的两个边分别固定安装在第一钢板1和第二钢板2上，第一正四边形钢板3-1上非连接的顶角处安装有45°向左倾斜设置的第二正四边形钢板3-2，第二正四边形钢板3-2上沿第一钢板1和第二钢板2的45°极轴对称开设两排第三预留孔9，整个支撑节点板3通过火焰切割或机械加工成型。如此设置，便于与待施工所需的结构和形状相匹配。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式七：结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式还提供了一种参照图1和图8的装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件的预制方法：

步骤一：首先按照避开梁柱箍筋加密区的原则设计节点构件与梁柱节点的锚固位置，并在构成第一钢板1和第二钢板2的两块钢板上开设第一预留孔7和第二预留孔8，之后将两块钢板通过对接焊缝焊接成L型，焊接过程中必须确保两块钢板的垂直关系，焊接后将第一钢板1和第二钢板2放置成立着的L型；

步骤二：将支撑节点板3的钢板打孔后通过角焊缝垂直焊接在第一钢板1和第二钢板2上，再之后打孔并焊接节点板加劲肋4，之后焊接钢管6，保证钢管6的内径与第一预留孔7和第二预留孔8孔位对齐；

步骤三：加工并将第一箍筋11和第二箍筋12焊接在第一钢板1和第二钢板2上，之后绑扎预制钢筋10，使用含底面和除了第一钢板1和第二钢板2上所在的两个面的其他五个面的钢模板，将第一钢板1和第二钢板2与钢模板紧密连接后，将第一钢板1和第二钢板2与钢模板放倒，浇筑混凝土，经过养护和拆模即可制成预制节点构件。

步骤四：在使用支撑对钢筋混凝土框架结构进行加固时，先按照预制构件的第一预留孔7和第二预留孔8孔位，在框架梁柱的相应位置打穿透孔，将节点构件放置在梁柱节点位置，孔位对其，使用锚栓固定，即可安装支撑。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：它包括第一钢板(1)、第二钢板(2)、支撑节点板(3)、节点板加劲肋(4)、混凝土(5)、多个预埋钢管(6)、多根加强纵筋(10)、多根第一加强箍筋(11)和多根第二加强箍筋(12)，第一钢板(1)竖直焊接在水平设置的第二钢板(2)的一端，第一钢板(1)的上部开设多个第一预留孔(7)，第二钢板(2)的另一端开设多个第二预留孔(8)，每个第一预留孔(7)和每个第二预留孔(8)内分别插入并焊接有一个预埋钢管(6)，用于实现节点构件与梁柱的螺栓连接，预埋钢管(6)的内径与第一预留孔(7)和第二预留孔(8)的直径相同，支撑节点板(3)垂直焊接在第一钢板(1)和第二钢板(2)上，支撑节点板(3)的非焊接端沿第一钢板(1)和第二钢板(2)的45°极轴对称开设两排第三预留孔(9)，节点板加劲肋(4)垂直安装在支撑节点板(3)上，且节点板加劲肋(4)位于两排第三预留孔(9)之间，节点板加劲肋(4)也开设两排第三预留孔(9)并用于连接支撑加固构件，多根第一加强箍筋(11)和多根第二加强箍筋(12)焊接在第一钢板(1)、第二钢板(2)和支撑节点板(3)之间，多根加强纵筋(10)通过箍筋定位绑扎，向第一钢板(1)、第二钢板(2)和支撑节点板(3)所围成的区域内浇筑混凝土(5)。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：多根第一箍筋(11)焊接在第一钢板(1)和第二钢板(2)上，多根第二箍筋(12)的一端焊接在第一钢板(1)和第二钢板(2)上，多根第二箍筋(12)的另一端焊接在支撑节点板(3)上，多根预制钢筋(10)穿过并绑扎在多根第一箍筋(11)和多根第二箍筋(12)上。

3.根据权利要求2所述的一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：预制加强钢筋(10)包括竖直段钢筋(10-1)、倾斜段钢筋(10-2)和水平段钢筋(10-3)，竖直段钢筋(10-1)、倾斜段钢筋(10-2)和水平段钢筋(10-3)顺次连接并通过钢筋弯折机成型。

4.根据权利要求3所述的一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：第一箍筋(11)为“门”字形箍筋。

5.根据权利要求4所述的一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：第二箍筋(12)为“L”字形箍筋。

6.根据权利要求1或5所述的一种预制装配式钢筋混凝土框架结构支撑加固节点构件，其特征在于：支撑节点板(3)包括第一正四边形钢板(3-1)和第二正四边形钢板(3-2)，第一正四边形钢板(3-1)的两个边分别固定安装在第一钢板(1)和第二钢板(2)上，第一正四边形钢板(3-1)上非连接的顶角处安装有45°向左倾斜设置的第二正四边形钢板(3-2)，第二正四边形钢板(3-2)上沿第一钢板(1)和第二钢板(2)的45°极轴对称开设两排第三预留孔(9)，整个支撑节点板(3)通过火焰割或机械加工成型。