CN106930405A - 一种装配式混凝土框架的梁连接构造 - Google Patents

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齐永胜
米旭明
贺芸
米旭峰
施维成
冯宁宁
李卫青
吴晓枫
张瑛
张旭
朱加
闫淑霞
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
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Abstract

本发明公开了一种装配式混凝土框架的梁连接构造，包括左预埋段、连接段、右预埋段，三者都是箱型截面钢构件，左预埋段与右预埋段都预先埋置在钢筋混凝土框架梁中，经过混凝土浇筑、硬化成为混凝土梁段的一部分；施工时，混凝土梁段通过所述梁连接构造的连接段相连，使结构成为整体。连接段按照混凝土框架梁形成塑性铰的需要进行设计，其承载能力通过截面尺寸进行调节，使其在正常使用状态下处于弹性工作状态；在非常事件发生时，所述连接段率先屈服，并可靠地发展塑性变形。本发明施工方便，在非常事件发生时，该梁连接构造形成塑性铰，以保护构件的其他部分不破坏，非常事件过后，可以对变形严重的连接段进行替换，具有优秀的结构性能。

Description

一种装配式混凝土框架的梁连接构造
技术领域
本发明属于土木工程中预制装配式混凝土结构领域，特别涉及一种混凝土梁的连接构造，可用作装配式混凝土框架的梁连接节点。
背景技术
装配式混凝土结构具有环境污染小、生产效率高、施工周期短、安装不扰民等优点，国家正在大力推广，是今后非常有前途的建筑结构形式。在装配式混凝土结构的建造中，预制构件在施工现场的连接方式关系到结构的安全性、施工的难易性，并对生产成本有较大影响；还涉及到大震后结构的修复等问题，可以说是结构成败的关键。目前有关方面正在开发各种形式的装配式混凝土结构连接形式(主要为梁连接构造、柱连接构造)。
现有的装配式混凝土结构的连接构造结构复杂、成本高；非常事件发生时，刚性连接构造易被破坏，从而破坏结构的整体性，造成倒塌；连接构造不可替换，增加了整体修复难度。
发明内容
本发明提供一种装配式混凝土框架中使用的梁连接构造，可供装配式混凝土框架结构施工中的梁连接使用，该梁连接构造(经过设计计算)同样适用于柱连接构造使用。
本发明的技术方案如下：
一种装配式混凝土框架的梁连接构造，包括左预埋段、连接段、右预埋段，左预埋段、连接段、右预埋段都是箱型截面钢构件，左预埋段和右预埋段的一端为由封板密封的密封端，另一端为开口端，连接段的两端都为开口端；左预埋段与右预埋段都预先埋置在钢筋混凝土框架梁中，经过混凝土浇筑、硬化成为混凝土梁段的一部分；施工时，混凝土梁段通过所述梁连接构造的连接段相连，使结构成为整体。
作为本发明的进一步改进，所述连接段按照混凝土框架梁形成塑性铰的需要进行设计，其承载能力通过截面尺寸进行调节，使其在正常使用状态下处于弹性工作状态；在非常事件发生时，所述连接段率先屈服，并可靠地发展塑性变形。
作为本发明的进一步改进，在预埋段的前部、后部和顶部各设有有若干个灌注孔，其封闭端的封板上设有灌注孔，用于灌注混凝土和排气，并使硬化后的内外混凝土形成整体，增强混凝土梁与嵌入的预埋段的整体性。
作为本发明的进一步改进，预埋段靠近开口端的顶部位置设有排气孔，用于混凝土浇灌接近顶部时的排气。
作为本发明的进一步改进，左预埋段和右预埋段的开口端设置有端板，连接段的两端分别设置有端板，连接段的端板与预埋段的端板开有相同数量和位置的螺栓孔，安装时，高强螺栓穿过螺栓孔，拧紧到预定应力，形成可靠连接。
作为本发明的进一步改进，预埋段封闭端的封板采用与钢构件相同壁厚的矩形钢板与钢构件焊接，所述封板用于预埋件在混凝土中的锚固。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种装配式混凝土框架(装配式混凝土框架结构是装配式混凝土结构中的重要结构形式)中使用的梁连接构造。该梁连接构造在施工时操作简便，劳动强度小，不需要大型机械，无焊接连接造成的光污染。并且在非常事件发生时(如超载)，该梁连接构造可以在连接段集中发展塑性，形成塑性铰，以保护构件的其他部分不破坏，从而保证结构的整体性和不倒塌。非常事件过后，由于不可恢复变形集中在可替换连接段，所以可以对变形严重的连接段进行替换，然后结构可以继续使用，从而避免了结构整体修复的困难，有益于降低结构修复困难，尽可能地避免结构重建。施工方便，无污染，可修复，可用作装配式混凝土框架的梁连接节点，具有优秀的结构性能。
附图说明
图1是本发明的使用状态整体结构图；
图2是本发明的分解结构图；
图3是图2中B-B截面的结构图；
图4是图2中C-C截面的结构图；
图5是图2中A-A截面的结构图；
图6是图2中D-D截面的结构图。
图中：1、左预埋段；2、右预埋段；3、连接段；4、封板；5、第一连接端板；6、第二连接端板；7、前灌注孔；8、左混凝土框架梁；9、右混凝土框架梁；10、端部灌注孔；11、排气孔；12、顶部灌注孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种装配式混凝土框架梁的连接构造的结构如图1和图2所示，包括左预埋段1、连接段3、右预埋段2(如图1所示)，预埋段与连接段的连接端板4块(左预埋段右端的1块第一连接端板5，右预埋段左端的1块第一连接端板5，连接段左右两端的2块第二连接端板6)、端板连接螺栓若干。其中左预埋段1、连接段3、右预埋段2都是箱型截面钢构件。左预埋段1与右预埋段2都预先埋置在预制的钢筋混凝土框架梁(包括左混凝土框架梁8和右混凝土框架梁9)中，经过混凝土浇筑、硬化成为左、右梁段的一部分，左、右梁段通过中间的连接段3相连，使结构成为整体。
具体制作方法为：
1)预埋段制作：预埋段为箱型截面钢构件(见图6)，一端用钢板封闭，一端开口。以左预埋段为例，左端为封闭端，封闭端的封板4采用与钢构件相同壁厚的矩形钢板与钢构件焊接，此处封板4用于预埋件在混凝土中的锚固；右端为开口端，开口端与端板(矩形钢板)采用角焊缝牢固焊接。左预埋段的前部、后部和顶部各有5个灌注孔(图2显示为前灌注孔7，图4显示为顶部灌注孔12,)，其左端封板中部有1个端部灌注孔10(见图3)，用于灌注混凝土和排气，并使硬化后的内外混凝土形成整体，增强混凝土梁与嵌入的预埋段的整体性。左预埋段1靠近右侧第一连接端板5处的顶部位置有1个排气孔11(见图4)，用作混凝土浇灌接近顶部时的排气孔。右预埋段2为左预埋段1的镜像，处理方法相同。
2)连接件制作：连接段3为箱型截面钢构件(见图5)，其左右两端与端板(矩形钢板)采用角焊缝牢固焊接。连接段3的端板与预埋件的端板开有相同数量和位置的螺栓孔(见图5)。连接段按照混凝土框架梁形成塑性铰的需要进行设计，其承载能力通过截面尺寸进行调节，使其在正常使用状态下处于弹性工作状态；在非常事件发生时(如超载)该连接段率先屈服，并可靠地发展塑性变形，以保护梁构件和其他构件的完好，从而保证结构的整体性。
3)连接的形成。预埋段1与连接段3都在预制构件厂制作完成。预埋段1预先放置在框架混凝土梁中，随着混凝土的浇筑硬化，与混凝土梁成为一个整体，也可把预埋段1视为混凝土梁的预埋件。安装时，结构的梁柱构件单元在工地上就位、校准，连接件的端板与左右梁段的端板对齐后，用高强螺栓穿过螺栓孔，拧紧到预定应力，形成可靠连接。
相关说明：
1)预埋段采用Q345B钢材，连接段采用Q235B钢材。预埋段和连接段的截面尺寸(包括宽度、高度、壁厚)根据设计要求确定。预埋段截面尺寸还要考虑避让框架梁中纵向钢筋的需要，预埋段的长度需要考虑锚固长度和内力传递的需要。连接段的截面尺寸和长度还要考虑形成塑性铰的需要，以确保超载时在连接段形成塑性铰以耗能，保护左、右梁段不受损坏并尽量使左、右梁段在弹性状态工作，这样事后更换连接段才有可能和必要。在设计人员确有把握的情况下，预埋段和连接段也可采用其他钢材，但通常连接段需采用塑性变形能力更好的钢材，必要的时候可以采用低屈服点钢材。无论采用何种钢材都应优先保证连接段的塑性变形能力，并应控制塑性变形集中在连接段发生而不是其他位置。
2)预埋段的灌注孔的数量由设计人员根据工程情况进行调节，其直径约为100mm；排气孔直径为30mm。
3)连接预埋段与连接段的高强螺栓的等级、数量、直径、端板的厚度，都由设计人员根据计算确定。
综上所述，本发明一种装配式混凝土框架的梁连接构造，属于结构工程技术领域的梁连接方式。本发明由左预埋段、连接段、右预埋段、预埋段与连接段的连接端板4块、端板连接螺栓若干构成。左预埋段、连接段、右预埋段都是箱型截面钢构件。左预埋段与右预埋段都预先埋置在预制的钢筋混凝土框架的梁中，经过混凝土浇筑、硬化成为左、右梁段的一部分，左、右梁段通过中间的连接段相连，使结构成为整体。连接段按照混凝土框架梁形成塑性铰的需要进行设计，其承载能力通过截面尺寸进行调节，使其在正常使用状态下处于弹性工作状态；在非常事件发生时(如超载)该连接段率先屈服，并可靠地发展塑性变形，形成塑性铰，以此来保护梁构件和其他构件的完好，从而保证结构的整体性。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：包括左预埋段、连接段、右预埋段，左预埋段、连接段、右预埋段都是箱型截面钢构件，左预埋段和右预埋段的一端为由封板密封的密封端，另一端为开口端，连接段的两端都为开口端；左预埋段与右预埋段都预先埋置在钢筋混凝土框架梁中，经过混凝土浇筑、硬化成为混凝土梁段的一部分；施工时，混凝土梁段通过所述梁连接构造的连接段相连，使结构成为整体。
2.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：所述连接段按照混凝土框架梁形成塑性铰的需要进行设计，其承载能力通过截面尺寸进行调节，使其在正常使用状态下处于弹性工作状态；在非常事件发生时，所述连接段率先屈服，并可靠地发展塑性变形。
3.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：在预埋段的前部、后部和顶部各设有有若干个灌注孔，其封闭端的封板上设有灌注孔，用于灌注混凝土和排气，并使硬化后的内外混凝土形成整体，增强混凝土梁与嵌入的预埋段的整体性。
4.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：预埋段靠近开口端的顶部位置设有排气孔，用于混凝土浇灌接近顶部时的排气。
5.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：左预埋段和右预埋段的开口端设置有端板，连接段的两端分别设置有端板，连接段的端板与预埋段的端板开有相同数量和位置的螺栓孔，安装时，高强螺栓穿过螺栓孔，拧紧到预定应力，形成可靠连接。
6.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁连接构造，其特征在于：预埋段封闭端的封板采用与钢构件相同壁厚的矩形钢板与钢构件焊接，所述封板用于预埋件在混凝土中的锚固。
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