CN107119799A - 梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱和软钢摩擦阻尼器，软钢摩擦阻尼器嵌入预制钢筋混凝土梁端，预制钢筋混凝土梁的轴线方向留有多条预埋管，预埋管内设预应力筋，预应力筋将预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱以及软钢摩擦阻尼器连接。本发明中软钢摩擦阻尼器可放在装配式框架结构的梁端倾斜面处，不占用楼板位置，在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱装配前即可完成阻尼器安装连接，并通过张拉预应力筋进行连接，施工方便；装配过程中除了梁柱连接界面灌缝需要少量砂浆，其余构件连接均无现场湿作业，施工周期短，生产效率高。

Description

梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造及其施工方法
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体是一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造及其施工方法。
背景技术
随着社会发展，工程建设所面临的问题日益严峻，预制装配式混凝土结构开始蓬勃发展。采用预制装配式混凝土结构，可以有效节约资源和能源，减少现场施工对场地等环境条件的要求，提高材料在实现建筑节能和结构性能方面的效率，提高建筑功能和结构性能，有效实现“四节一环保”的绿色发展要求。
我国位于世界两大地震带―环太平洋地震带与欧亚地震带之间，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分活跃，突发性的地震往往会造成巨大的财产损失和社会影响。
预应力装配式混凝土框架结构是一种适合工业化生产的结构形式，施工周期短，现场湿作业少，同时，由于采用预应力技术作为装配手段，结构利用预应力筋实现回弹，具有良好的自恢复能力。目前已有的研究表明，预应力装配式混凝土框架结构存在以下问题：1、单纯采用预应力筋进行装配的结构耗能能力不足；2、配置了耗能件或阻尼器的结构存在耗能性能不理想、施工不方便、占用空间影响使用等问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造及其施工方法。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱和软钢摩擦阻尼器，软钢摩擦阻尼器嵌入预制钢筋混凝土梁端，预制钢筋混凝土梁的轴线方向留有多条预埋管，预埋管内设预应力筋，预应力筋将预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱以及软钢摩擦阻尼器连接。
其中，预制钢筋混凝土梁端具有上下对称的倾斜面，倾斜面上设置锚固孔；倾斜面与预制钢筋混凝土柱之间形成容纳软钢摩擦性阻尼器的空间，使得软钢摩擦阻尼器不影响楼板施工。
其中，软钢摩擦阻尼器包括两块软钢槽板、压紧螺栓和锚固螺栓；软钢槽板包括一块矩形软钢底板，在软钢底板的一个侧面上间隔伸出有多个软钢块体，其中一个软钢槽板上的软钢块体能够对应插入另一软钢槽板上多个软钢块体之间的间隔内；在各软钢块体上开有滑槽，软钢块体相互嵌入后，弧形滑槽贯通重合，贯通的弧形滑槽内穿有用于紧固连接软钢块体的压紧螺杆。
其中，各软钢槽板两侧均设置有应力筋孔洞和锚固孔，锚固孔分别用于与倾斜面及预制钢筋混凝土柱锚固连接，预应力筋孔用于使预应力筋穿过。
其中，压紧螺杆从所述滑槽的两端伸入并穿出，并在螺杆两端与软钢块体外侧接触面上预留垫片，进而拧紧螺帽施加预紧力。
其中，所述软钢槽板采用软钢材料，在地震发生时，通过所述软钢块体相互转动摩擦，进入屈服阶段，产生塑性变形，消耗地震能量。
其中，软钢块体的形状为三角形或者扇形。
其中，滑槽为弧形滑槽。
本发明还提供一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点施工方法，包括下述步骤：
步骤一：将预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱在工厂或施工现场预制完成，将预制钢筋混凝土梁端端面切削上下对称的倾斜面，倾斜面预留锚固孔；预制钢筋混凝土梁轴线方向留有预应力筋预埋管；预制钢筋混凝土柱节点核心区端部留有锚固孔与预应力筋预埋管；
步骤二：将一块软钢槽板两端的锚固孔与将预制钢筋混凝土梁端倾斜面预留的锚固孔对应，通过预压垫片，植入螺杆，拧紧螺帽进行锚固连接；
步骤三：将另一块软钢槽板两端的锚固孔与预制钢筋混凝土柱的节点核心区端部预留锚固孔对应，通过预压垫片，植入螺杆，拧紧螺帽进行锚固连接；
步骤四：将预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱吊装到位，预应力筋依次穿入到预制钢筋混凝土梁预埋管、软钢摩擦阻尼器槽板端部预留的预应力筋孔、预制钢筋混凝土柱节点核心区预埋管，并从另一端的预制钢筋混凝土梁预埋管穿出；
步骤五：张拉预应力筋，并在预制钢筋混凝土梁端实现锚固；
步骤六：将压紧螺杆从阻尼器弧形滑槽的两端伸入并穿出，并在螺杆两端与软钢块体外侧接触面上预留垫片，进而拧紧螺帽施加预紧力；
步骤七：预制钢筋混凝土柱两端伸出钢筋，并与上层及下层预制钢筋混凝土柱预留孔洞浆锚连接或者套筒连接；
步骤八：在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接位置，用高强灌浆料灌缝，加强梁柱整体连接性能。
有益效果：本发明的一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，具有以下有益效果：
1、本发明的软钢摩擦阻尼器可放在装配式框架结构的梁端倾斜面处，不占用楼板位置，在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱装配前即可完成阻尼器安装连接，并通过张拉预应力筋进行连接，施工方便；装配过程中除了梁柱连接界面灌缝需要少量砂浆，其余构件连接均无现场湿作业，施工周期短，生产效率高。
2、通过软钢摩擦阻尼器实现耗能减震，梁柱接触面的张开闭合带动软钢摩擦阻尼器的软钢槽板的转动摩擦，屈服耗能，将结构构件的损伤变形转移至阻尼器，控制损伤位置，减小结构本身的塑性变形；梁柱接触面的抗剪承载力由预应力筋压紧产生的接触面摩擦力以及阻尼器软钢块体之间的摩擦力共同提供，结构设计概念明确，具有应用前景。
附图说明
图1为本发明中平面框架节点拼接方法示意图；
图2为本发明中平面框架节点拼接方法全局正视图；
图3为本发明中平面框架节点拼接方法细部图；
图4为本发明中平面框架节点拼接完成示意图；
图5为本发明中平面框架节点拼接完成效果图；
图6为本发明中平面框架节点拼接完成细部图；
图7为本发明中空间框架节点拼装完成示意图；
图8为本发明中空间框架节点拼装完成细部图；
图9为本发明中软钢摩擦阻尼器连接方法示意图。
图中：1-预制钢筋混凝土梁，2-预制钢筋混凝土柱，3-软钢摩擦阻尼器，4-预应力筋，5-预应力筋预埋管，6-预应力筋预埋管，7-锚固孔，8-锚固孔，9-锚固孔，10-预应力筋孔，11-软钢槽板，12-软钢槽板，13-软钢块体，14-滑槽，15-倾斜面，16-压紧螺栓，17-锚固螺栓，18-锚固垫片，19-锚固螺帽，20-压紧螺帽，21-压紧垫片，22-柱端外伸钢筋。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1-图9所示，本发明公开了一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，发明思路为：在预制钢筋混凝土梁1端的倾斜面15处嵌入软钢摩擦阻尼器3，通过预应力筋4将预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2、软钢摩擦阻尼器3进行连接，形成整体的预应力装配式附加摩擦耗能阻尼器框架节点。
如图1-9所示，本发明的一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，包括预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2和软钢摩擦阻尼器3。预制钢筋混凝土梁1轴线方向留有多条预埋管5，并与软钢摩擦阻尼器3的软钢槽板11、12端部预留预应力筋孔10、预制钢筋混凝土柱节点核心区预埋管6相互对应，进而保证预应力筋贯通连接。通过后张预应力筋4，将预制钢筋混凝土梁1与预制钢筋混凝土柱2连接。
如图1-6所示，预制钢筋混凝土梁1端截面为倾斜面15，倾斜面15上预留锚固孔7，并在倾斜面15嵌入软钢摩擦耗能阻尼器3实现结构耗能，软钢摩擦阻尼器3与预制钢筋混凝土梁1的表面平齐，不影响楼板施工。
如图9所示，软钢摩擦阻尼器3包括两块软钢槽板11、12、压紧螺栓16和锚固螺栓17；软钢槽板11、12分别由一块矩形软钢底板和间隔伸出的软钢块体13组成，软钢块体13上开有弧形的滑槽14，软钢块体互相嵌入相对的软钢槽板上软钢块体之间的间槽内，并可在一定范围内实现转动，弧形滑槽14实现相互贯通。两块软钢槽板11、12上的预留的锚固孔9分别与梁端预留的锚固孔7、柱节点核心区端部预留的锚固孔8对应，并通过预压垫片18，植入螺杆17，拧紧螺帽19进行锚固连接；压紧螺杆16从弧形滑槽14的两端伸入并穿出，并拧紧螺帽20施加预紧力。
在遭受诸如地震等地质灾害时，预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2接触面的张开闭合带动软钢摩擦阻尼器3的软钢槽板11、12的转动摩擦，屈服耗能，将结构构件的损伤变形转移至软钢摩擦耗能阻尼器3，并利用结构中的预应力筋4实现自复位；预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2接触面的抗剪承载力由预应力筋4压紧产生的接触面摩擦力以及阻尼器软钢块体13之间的摩擦力共同提供。
本发明还提供了一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点施工方法，按下述步骤：
步骤一：将预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2在工厂或施工现场预制完成，预制钢筋混凝土梁1端截面设置上下对称的倾斜面15，倾斜面15预留锚固孔7；预制钢筋混凝土梁1轴线方向留有预应力筋预埋管5，预制钢筋混凝土柱2节点核心区端部留有锚固孔8与预应力筋预埋管6；
步骤二：将一块软钢槽板11两端锚固孔9与预制钢筋混凝土梁1的倾斜面15预留锚固孔7对应，通过预压垫片18，植入螺杆17，拧紧螺帽19进行锚固连接，
步骤三：将另一块软钢槽板12两端锚固孔9与预制钢筋混凝土柱2节点核心区端部预留锚固孔8对应，通过预压垫片18，植入螺杆17，拧紧螺帽19进行锚固连接；
步骤四：将预制钢筋混凝土梁1、预制钢筋混凝土柱2吊装到位，预应力筋4依次穿入到预制钢筋混凝土梁预埋管5、软钢摩擦阻尼器槽板端部预留预应力筋孔10、预制钢筋混凝土柱节点核心区预埋管6，并从另一端的预制钢筋混凝土梁预埋管5穿出；
步骤五：张拉预应力筋4，并在梁端实现锚固；
步骤六：将压紧螺杆16从弧形滑槽14的两端伸入并穿出，并在螺杆16两端与软钢块体13外侧接触面上预留垫片21，进而拧紧螺帽20施加预紧力；
步骤七：预制钢筋混凝土柱2两端伸出钢筋22，并与上层及下层柱预留孔洞浆锚连接或者套筒连接；
步骤八：在预制钢筋混凝土梁1与预制钢筋混凝土柱2连接位置，用高强灌浆料灌缝，加强梁柱整体连接性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：包括预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱和软钢摩擦阻尼器，软钢摩擦阻尼器嵌入预制钢筋混凝土梁端，预制钢筋混凝土梁的轴线方向留有多条预埋管，预埋管内设预应力筋，预应力筋将预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱以及软钢摩擦阻尼器连接。
2.根据权利要求1所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：预制钢筋混凝土梁端具有上下对称的倾斜面，倾斜面上设置锚固孔；倾斜面与预制钢筋混凝土柱之间形成容纳软钢摩擦性阻尼器的空间，使得软钢摩擦阻尼器不影响楼板施工。
3.根据权利要求1或2所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：软钢摩擦阻尼器包括两块软钢槽板、压紧螺栓和锚固螺栓；软钢槽板包括一块矩形软钢底板，在软钢底板的一个侧面上间隔伸出有多个软钢块体，其中一个软钢槽板上的软钢块体能够对应插入另一软钢槽板上多个软钢块体之间的间隔内；在各软钢块体上开有滑槽，软钢块体相互嵌入后，弧形滑槽贯通重合，贯通的弧形滑槽内穿有用于紧固连接软钢块体的压紧螺杆。
4.根据权利要求3所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：各软钢槽板两侧均设置有预应力筋孔和锚固孔，锚固孔分别用于与倾斜面及预制钢筋混凝土柱锚固连接，预应力筋孔用于使预应力筋穿过。
5.根据权利要求3所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：压紧螺杆从所述滑槽的两端伸入并穿出，并在螺杆两端与软钢块体外侧接触面上预留垫片，进而拧紧螺帽施加预紧力。
6.根据权利要求3所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：所述软钢槽板采用软钢材料，在地震发生时，通过所述软钢块体相互转动摩擦，进入屈服阶段，产生塑性变形，消耗地震能量。
7.根据权利要求3所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：软钢块体的形状为三角形或者扇形。
8.根据权利要求5所述的梁端摩擦耗能的预应力装配式节点构造，其特征在于：滑槽为弧形滑槽。
9.一种梁端摩擦耗能的预应力装配式节点施工方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一：将预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱在工厂或施工现场预制完成，将预制钢筋混凝土梁端端面切削上下对称的倾斜面，倾斜面预留锚固孔；预制钢筋混凝土梁轴线方向留有预应力筋预埋管；预制钢筋混凝土柱节点核心区端部留有锚固孔与预应力筋预埋管；
步骤二：将一块软钢槽板两端的锚固孔与将预制钢筋混凝土梁端倾斜面预留的锚固孔对应，通过预压垫片，植入螺杆，拧紧螺帽进行锚固连接；
步骤三：将另一块软钢槽板两端的锚固孔与预制钢筋混凝土柱的节点核心区端部预留锚固孔对应，通过预压垫片，植入螺杆，拧紧螺帽进行锚固连接；
步骤四：将预制钢筋混凝土梁、预制钢筋混凝土柱吊装到位，预应力筋依次穿入到预制钢筋混凝土梁预埋管、软钢摩擦阻尼器槽板端部预留的预应力筋孔、预制钢筋混凝土柱节点核心区预埋管，并从另一端的预制钢筋混凝土梁预埋管穿出；
步骤五：张拉预应力筋，并在预制钢筋混凝土梁端实现锚固；
步骤六：将压紧螺杆从阻尼器弧形滑槽的两端伸入并穿出，并在螺杆两端与软钢块体外侧接触面上预留垫片，进而拧紧螺帽施加预紧力；
步骤七：预制钢筋混凝土柱两端伸出钢筋，并与上层及下层预制钢筋混凝土柱预留孔洞浆锚连接或者套筒连接；
步骤八：在预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱连接位置，用高强灌浆料灌缝，加强梁柱整体连接性能。
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