CN107447857A - 装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件设置在装配式混凝土框架结构梁柱连接的梁端上侧和/或下侧，该连接组件包括核心耗能棒(1)、设于核心耗能棒(1)一端的柱向钢筋连接套筒(2)、布置在核心耗能棒(1)另一端的梁向可调组合钢筋接头(3)及铺设在核心耗能棒(1)远离梁受弯中性轴之外侧的约束体系(4)。该组件可诱导结构塑性损伤集中在核心耗能棒中，节点延性好、耗能能力强，且具备震后易修复的特点；该耗能连接组件的应用符合建筑工业化发展要求，具有可批量生产、快速装配施工的优点。

Description

装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件

技术领域

本发明属于建筑工程领域，涉及装配式混凝土框架结构，具体为一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件。

背景技术

近几十年来，装配式混凝土结构以其工业化生产和装配式施工的特点，越来越得到工程师的青睐，被广泛地应用并得到了迅猛的发展。伴随着基于性能的抗震设计理论研究的深入，人们对结构震后可修复的要求越来越高，高延性耗能元件的研究与应用受到了越来越多的关注，在美国、新西兰、日本等国家和地区，在装配式结构中加入延性耗能元件的做法已经日趋成熟，在结构体系中采用装配技术和耗能减震技术已经成为建筑行业未来发展的趋势之一。

梁柱连接的抗震性能是装配式混凝土框架结构抗震能力发挥的关键因素。框架结构的节点是地震作用下内力较大的部位，容易产生塑性铰，同时也是装配式混凝土框架结构的预制构件交汇之处，这使得连接的性能在装配式混凝土结构中显得尤为重要。框架结构往往需要利用梁端的塑性变形耗散地震能量，因此连接应利于节点处梁端在反复水平作用下发挥良好的滞回性能，从而减轻地震响应。

诱导屈服机制是保证装配式混凝土框架结构梁柱节点连接抗震性能的有效手段。钢筋混凝土构件的滞回耗能主要来自于纵向钢筋的屈服。现浇施工工艺下，节点、连接和构件一体化成型，节点附近的钢筋和混凝土都是连续的，使得构件和节点具有相关的承载性能，而由于节点受力复杂，要实现强节点弱构件需采取较严格的构造要求。装配式混凝土框架结构中，节点处的连接滞后于构件的制作完成，使得工程师有条件在连接处采取特殊的构造和优质的耗能连接，从而充分发挥这种结构的抗震性能。

防止塑性铰区钢筋受压受压屈服后的屈曲是发挥塑性耗能特性的前提。现浇钢筋混凝土框架节点中，在节点处塑性铰区发生较大塑性转角时，由于纵向受压钢筋屈服时周边的箍筋和混凝土无法约束其屈曲，会导致外侧混凝土崩裂、箍筋崩断及纵向受压钢筋失稳等现象产生，承载能力瞬间降低，塑性铰失去转动能力。这说明，防止耗能的纵向钢筋受压屈服后的屈曲是发挥塑性铰耗能特性的关键。

节点的连接安装工艺是装配式混凝土框架结构安装的关键要素。装配式混凝土框架结构中，预制构件在工厂制作，可以通过流水线施工提高生产效率；而现场的连接安装仍需人工操作来完成。节点连接的工艺是否便于操作，是否具有快捷的安装流程，将对工业化建筑的建造效率产生关键影响。

装配式混凝土框架结构的连接设计应能够协调构件制作和安装过程中的误差。装配式结构的构件在工厂预先制作，然后在现场进行组装。即使在制作过程中采取各种措施保证构件的尺寸精度，构件的尺寸误差和构件中各部件(例如钢筋)的位置误差仍是不可避免的；另一方面，为了保证组装的顺利进行，构件之间必须留有一定程度的间隙，才能避免组装过程中的碰撞，而这些间隙也使得安装过程中构件和构件之间存在不可避免的长度误差。装配式混凝土框架结构的连接设计，必须能够方便地协调上述原因引起的误差，才能够保证传力的可靠，确保施工安装的便捷性。

江苏金砼预制装配建筑发展有限公司提出了一种的可调钢筋连接套筒，用于装配式结构中两段钢筋的相互连接施工当中，其可实现在同一截面轴线内两段钢筋的无滑移可靠连接，适用各类场合不同直径的钢筋连接，应用范围广泛；其特点为，套筒接头短，不影响箍筋安装；外形小不影响混凝土保护层；可对钢筋的长度和偏心进行适度调整；构件安装就位时可通过旋转钢筋接头进行微调来适应预制构件安装精度；连接质量可靠稳定；该接头连接可实现钢筋受压和受拉时没有间隙滑移，受力可靠，能够满足一级接头的要求。

损伤构件易更换是确保结构具备震后可修复性的有效方法。当前，结构性能易修复是工程结构抗震的最新要求。地震时，金属材料(如钢筋)的塑性滞回耗散地震能量，而塑性的发展和累积会逐步加剧构件的损伤。为了保证结构在震后能具备承受后续服役期内可能遭遇地震的能力，在地震后对损伤的结构进行快速修复是最为经济的方案，而控制损伤仅发生在局部构件、并在地震后更换损伤的构件，是修复结构最为彻底和完善的手段，因此，损伤构件易更换是确保结构具备震后可修复性的有效方法。

针对上述背景，本发明提出一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，是一种安装在装配式混凝土框架结构梁端的梁柱连接组件，用于承受并传递地震作用下由框架梁端弯矩引起的上侧和/或下侧边缘的反复轴力；由承受轴向荷载的核心耗能棒、约束体系及其两端的连接部件组成，在形式上类似于小型的屈曲约束支撑(BRB)，核心耗能棒在受压时侧向屈曲受到约束体系和相邻混凝土的限制，而约束体系被预埋螺栓固定在梁端混凝土上，即使核心耗能棒受压屈服时也不会发生大幅值的屈曲。小震时，布置在梁端上侧和/或下侧的核心耗能棒保持弹性，为梁柱连接提供抗弯刚度；中震或大震时，核心耗能棒发生受拉或受压屈服并利用滞回特性耗散地震能量，减小结构的动力响应，损伤仅集中在耗能核心棒的耗能段上，而结构的其余部分保持弹性。地震发生后，可通过放松核心耗能棒两侧的连接部件解除核心耗能棒与梁内纵向钢筋及柱内锚固钢筋的连接，取出损伤后的耗能核心棒并重新安装新的核心耗能棒，可达到修复结构的目的。本发明的特点是核心耗能棒与两端钢筋的连接方便可靠，

同时可以发挥稳定的延性耗能能力，损伤仅集中在核心耗能棒上，且强震后能够很方便地对损伤的核心耗能棒实现更换，从而快速恢复结构功能。

发明内容

技术问题：预制装配式混凝土框架结构是适合建筑工业化建造的重要结构形式。框架梁柱节点既是构件的交汇点，是现场安装的主要作业部位，又是构件地震下发生较大内力的区域，容易产生塑性变形，耗散地震能量。因此，如何在节点区采用方便连接施工并能够协调安装误差的连接方式，如何利用屈服诱导机制控制损伤和耗能发生的部位和保证结构的耗能能力，如何避免发生塑性变形的耗能部件在受压时出现屈曲，如何利用连接构造提供强烈地震后结构的可修复性，是保证装配式混凝土框架结构抗震性能和可施工性，提升结构震后可修复特性的关键技术问题。本发明提的目的就是供一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，

所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件设置在装配式混凝土框架结构梁柱连接的梁端上侧和/或下侧，该连接组件包括核心耗能棒、设于核心耗能棒一端的柱向钢筋连接套筒、布置在核心耗能棒另一端的梁向可调组合钢筋接头及铺设在核心耗能棒远离梁受弯中性轴之外侧的约束体系。

优选的，所述可更换耗能连接组件采用金属材料制作，其两侧还有预埋在框架柱内的柱内锚固钢筋及预埋在框架梁内的梁内纵向钢筋，所述的核心耗能棒与柱内锚固钢筋及梁内纵向钢筋之间通过柱向钢筋连接套筒及梁向可调组合钢筋接头的可靠连接构成一个连续的传力组件。

优选的，所述的核心耗能棒沿长度方向依次划分为柱向连接段、柱向过渡段、耗能段、梁向过渡段及梁向连接段；所述耗能段内的截面积相同；所述柱向连接段和所述梁向连接段的截面积大于所述耗能段的截面积，柱向连接段表面刻有外螺纹，梁向连接段表面刻有外螺纹；耗能段与柱向连接段及梁向连接段之间平缓过渡，分别形成柱向过渡段及梁向过渡段。

优选的，所述的约束体系包括位于核心耗能棒外侧即远离梁受弯中性轴侧的开有半圆形槽的约束盖板、预埋在预制混凝土企口梁梁端的预埋螺栓及用于固定约束盖板与预制混凝土企口梁相对位置的螺母；所述的约束盖板的长度覆盖核心耗能棒的耗能段，约束盖板上所开的半圆形槽的位置和形状与所覆盖核心耗能棒区段的外轮廓相匹配，半圆形槽的各位置的直径略大于核心耗能棒对应位置的直径。

优选的，所述的核心耗能棒的耗能段表面有无粘结材料包裹。

优选的，所述的柱向钢筋连接套筒为钢筋直螺纹套筒或锥螺纹套筒。

优选的，所述的梁向可调组合钢筋接头包括外套筒、第一内套筒、第二内套筒和并帽；

所述外套筒一端端部设置为直径大于核心耗能棒之外侧连接段的公称直径的等径缩口，另一端区段内壁设有内螺纹；所述第一内套筒外径大于外套筒的等径缩口直径但小于外套筒内径，第一内套筒一端开设有中心沉头孔，所述中心沉头孔的内壁加工有内螺纹，第一内套筒另一端设置有导向头，导向头或可设置为半球形、圆锥形等形式；所述第二内套筒的中心孔为通孔，通孔直径略微大于第一内套筒导向头的最大径，所述通孔内壁设有内螺纹，第二内套筒的一端筒壁上有外螺纹，第二内套筒的外螺纹端部抵紧于第一内套筒的端部；所述的并帽带有中心通孔，所述中心通孔的内壁设有内螺纹；

所连接的核心耗能棒之梁向连接段端部穿过等径缩口，其外螺纹与第一内套筒沉头孔的内螺纹配合旋接；外套筒的内螺纹与设于第二内套筒筒壁上的外螺纹配合旋接；所连接的梁内纵向钢筋端部段设有外螺纹，所述外螺纹与第二内套筒内壁的内螺纹配合旋接；并帽的内螺纹与梁内纵向钢筋端部的外螺纹配合旋接，并帽抵紧于第二内套筒末端。

优选的，所述的约束盖板上有螺栓孔，便于预埋螺栓穿过，并在其上拧紧螺母。

优选的，所述金属材料为钢材或其他延性金属。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)结构损伤集中，耗能性能好。在本发明中，通过合理的设计，可以使核心耗能棒之耗能段在轴力作用下的屈服承载能力小于其所连接的柱内锚固钢筋、梁内纵向钢筋的屈服承载能力及其锚固承载能力，也小于核心耗能棒的梁向连接段、柱向连接段的屈服承载能力以及两端与柱内锚固钢筋、梁内纵向钢筋之间的连接承载能力，从而使屈服仅发生在核心耗能棒的耗能段中。由于在梁端塑性铰区域安装了易屈服的耗能连接组件，其核心耗能棒在地震作用下能够吸收并消耗地震输入结构的能量，在保证主要承重构件的梁、柱本身不发生过大的变形或损伤的情况下，减小地震响应。

2)屈服诱导机制可以有效实现。本发明将耗能连接组件设置在梁端塑性铰区域，合理设计下，核心耗能棒的拉压屈服承载能力较其它组成部件的承载力低，通过在核心耗能棒的耗能段采取削弱截面的方式，可以诱导屈服在指定区域产生，这样在地震作用下，核心耗能棒可以先于框架其他构件及部件发生屈服并进入塑性，形成一种屈服诱导机制，从而可以保证强烈地震下，屈服仅可能发生在核心耗能棒中，而其余部分均可以保证无损或损伤可忽略的状态。耗能段具有一定的长度，优选地，耗能段的表面有无粘结层，因此当产生塑性变形的时候，在耗能段范围内具有相近的塑性应变，塑性变形下耗能段内的平均应变较低，有利于发挥金属材料的低周疲劳能力。

3)可以有效避免核心耗能棒在轴向受压屈服后可能发生的屈曲失稳。核心耗能棒耗能段范围内均设有约束部件，外侧(靠近混凝土保护层侧)和左右都受到金属约束部件的约束，内侧受到梁体内混凝土的约束，无论核心耗能棒向哪个方向存在潜在的屈曲倾向，都有足够的金属部件和抗压的混凝土约束其侧向变形。因此核心耗能棒在受压时不会产生大幅的屈曲变形，从而保证核心耗能棒在受压时能够与受拉时一样发生分布在耗能段内的全截面屈服。由于屈服仅限于核心耗能棒的耗能段内发生，梁的纵向钢筋保持弹性状态，因此不会发生普通钢筋混凝土塑性铰一样的钢筋屈曲、保护层混凝土崩出等破坏形态，有利于在塑性铰转角较大时保持截面的承载能力不降低。

4)方便安装且能够可靠传递拉力和压力。装配式混凝土框架结构的梁、柱及其相关构件，在工厂分别制作，到工地现场依次安装。如果构件的尺寸大于或精确等于构件安装空间的尺寸，将导致构件的安装困难。因此，为了方便构件的安装，构件的尺寸应略小于构件安装空间的尺寸，这样就导致安装完成后构件之间存在间隙。螺纹套筒连接能够消除构件之间的间隙，但是核心耗能棒/钢筋端部螺纹和套筒内螺纹之间存在的微小间隙仍可能导致纵向传力时的滑移。这种滑移造成了连接受力时刚度降低，对承受轴向拉力或压力的耗能连接非常不利。本发明中，核心耗能棒一端采用连接套筒与锚固于柱内的锚固钢筋相连，安装时旋紧连接套筒后将核心耗能棒的端部抵紧柱内锚固钢筋，消除两者之间的间隙，或采用锥螺纹套筒连接，也可利用螺纹牙自身的变形消除间隙；另一端采用可调组合钢筋接头的连接套筒将核心耗能棒与梁内纵向钢筋连为一体，便于调节核心耗能棒与钢筋之间存在的空隙，并通过套筒本身在安装过程中表现出的可伸缩特性，将梁柱连为有机的一体；可调组合钢筋接头在安装完成并拧紧各部分螺纹后，第二内套筒与第一内套筒导向头侧端部抵紧、外套筒等径缩口台阶与第一内套筒沉头孔侧端部抵紧，并使核心耗能棒梁向连接段外螺纹与第一内套筒内螺纹的螺牙在一侧相抵、外套筒内螺纹的螺牙与第二内套筒外螺纹的螺牙在另一侧相抵；同时并帽顶紧第二内套筒的端部，并使第二内套筒内螺纹的螺牙与梁内纵向钢筋端部螺纹的螺牙在一侧相抵、并帽内螺纹的螺牙与梁内纵向钢筋端部螺纹的螺牙在另一侧相抵，从而使核心耗能棒的拉力和压力均通过部件之间紧密相抵的受压面传递，连接在传递拉力和压力过程中不产生滑移，消除了螺纹间隙对传力的影响，保证节点传力体系的有效性与可靠性。

5)对构件间的安装公差具备较强的适应性。采用了可调组合钢筋接头进行受力钢筋和核心耗能棒的连接，套筒接头短不影响箍筋安装，外形小不影响混凝土保护层；同时钢筋接头的可调特性可对钢筋的长度和偏心进行适度调节，预制柱、梁安装就位时可通过旋转钢筋接头进行微调提高构件安装精度，不会产生材变和应力，保证连接质量可靠稳定。

6)结构震后修复简便，修复后结构性能可得到保证。本发明的构造将在强烈地震下容易损伤的核心耗能棒布置于柱节点区以外，靠近梁端上、下表面的位置，拥有开阔的工作面，而柱内锚固钢筋、梁内纵向钢筋与核心耗能棒之间的可靠连接，通过性能化的设计，在地震过程中被保护处于弹性范围之内，因此当需要更换核心耗能棒时，上述连接可以十分容易地解除，且不影响柱内锚固钢筋和梁内纵向钢筋在设计寿命期内的正常使用。同样通过性能化的设计，在核心耗能棒屈服段受压或受拉屈服的过程中，梁柱构件不发生损伤或损伤很小，不影响梁柱构件的重复使用。从而，在地震发生后通过拆除损伤的核心耗能棒，并重新安装新的核心耗能棒，达到快速修复结构并恢复其功能的目的。

7)实用性强，不影响美观。本耗能连接组件布置在梁端，核心耗能棒与梁柱的传力直接，并在安装完毕后在对预留操作空间的剩余部分后浇混凝土使结构成为一体，梁的外观与现浇的框架梁一致，符合传统的审美观。

附图说明

图1为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件整体示意图。

图2为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件中核心耗能棒示意图。

图3为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件柱向钢筋连接套筒示意图。

图4为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件中梁向可调钢筋组合接头示意图。

图5为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件中约束盖板示意图。

图6为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件中可调组合钢筋接头压力传递机理示意图。

图7为装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件中可调组合钢筋接头拉力传递机理示意图。

图中有：核心耗能棒1，柱向连接段11，连接段外螺纹111，柱向过渡段12，耗能段13，梁向过渡段14，梁向连接段15，连接段外螺纹151；柱向钢筋连接套筒2；梁向可调组合钢筋接头3，外套筒31，等径缩口311，外套筒内螺纹312，第一内套筒32，第一内套筒内螺纹321，导向头322，第二内套筒33，第二内套筒内螺纹331，第二内套筒外螺纹332，并帽34，并帽内螺纹341；约束体系4，约束盖板41，半圆形槽411，螺栓孔412，预埋螺栓42，螺母43；柱内锚固纵筋5，柱内锚固钢筋端部螺纹51；梁内纵向钢筋6，梁内纵向钢筋端部螺纹61；无粘结材料7，后浇混凝土8；预制混凝土企口梁9。

具体实施方式

下面以本发明的一个可实施例为例，说明本发明的具体实施方式。

本发明所提出的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，将安装在梁的左端和/或右端，位于梁端的上侧和/或下侧。在本说明书中，以安装于梁左端上侧为例说明。采用此例时，梁的左侧为柱，梁高范围内柱子的区域为柱节点区域。

参见图1-7，本发明提供的一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件设置在装配式混凝土框架结构梁柱连接的梁端上侧和/或下侧，该连接组件包括核心耗能棒1、设于核心耗能棒1一端的柱向钢筋连接套筒2、布置在核心耗能棒1另一端的梁向可调组合钢筋接头3及铺设在核心耗能棒1远离梁受弯中性轴之外侧的约束体系4。

所述可更换耗能连接组件采用金属材料制作，其两侧还有预埋在框架柱内的柱内锚固钢筋5及预埋在框架梁内的梁内纵向钢筋6，所述的核心耗能棒1与柱内锚固钢筋5及梁内纵向钢筋6之间通过柱向钢筋连接套筒2及梁向可调组合钢筋接头3的可靠连接构成一个连续的传力组件。

所述的核心耗能棒1沿长度方向依次划分为柱向连接段11、柱向过渡段12、耗能段13、梁向过渡段14及梁向连接段15；所述耗能段13内的截面积相同；所述柱向连接段11和所述梁向连接段15的截面积大于所述耗能段13的截面积，柱向连接段11表面刻有外螺纹111，梁向连接段15表面刻有外螺纹151；耗能段13与柱向连接段11及梁向连接段15之间平缓过渡，分别形成柱向过渡段12及梁向过渡段14。

所述的约束体系4包括位于核心耗能棒1外侧即远离梁受弯中性轴侧的开有半圆形槽411的约束盖板41、预埋在预制混凝土企口梁9梁端的预埋螺栓42及用于固定约束盖板41与预制混凝土企口梁9相对位置的螺母43；所述的约束盖板41的长度覆盖核心耗能棒1的耗能段13，约束盖板上所开的半圆形槽411的位置和形状与所覆盖核心耗能棒1区段的外轮廓相匹配，半圆形槽411的各位置的直径略大于核心耗能棒1对应位置的直径。

所述的核心耗能棒1的耗能段13表面有无粘结材料7包裹。

所述的柱向钢筋连接套筒2为钢筋直螺纹套筒或锥螺纹套筒。

所述的梁向可调组合钢筋接头3包括外套筒31、第一内套筒32、第二内套筒33和并帽34；

所述外套筒31一端端部设置为直径大于核心耗能棒1之外侧连接段15的公称直径的等径缩口311，另一端区段内壁设有内螺纹312；所述第一内套筒32外径大于外套筒31的等径缩口311直径但小于外套筒31内径，第一内套筒32一端开设有中心沉头孔，所述中心沉头孔的内壁加工有内螺纹321，第一内套筒32另一端设置有导向头322，导向头322或可设置为半球形、圆锥形等形式；所述第二内套筒33的中心孔为通孔，通孔直径略微大于第一内套筒32导向头322的最大径，所述通孔内壁设有内螺纹331，第二内套筒的一端筒壁上有外螺纹332，第二内套筒的外螺纹端部抵紧于第一内套筒的端部；所述的并帽34带有中心通孔，所述中心通孔的内壁设有内螺纹341；

所连接的核心耗能棒1之梁向连接段15端部穿过等径缩口311，其外螺纹151与第一内套筒32沉头孔的内螺纹321配合旋接；外套筒31的内螺纹312与设于第二内套筒33筒壁上的外螺纹332配合旋接；所连接的梁内纵向钢筋6端部段设有外螺纹61，所述外螺纹61与第二内套筒33内壁的内螺纹331配合旋接；并帽34的内螺纹341与梁内纵向钢筋6端部的外螺纹61配合旋接，并帽34抵紧于第二内套筒33末端。

所述的约束盖板41上有螺栓孔412，便于预埋螺栓42穿过，并在其上拧紧螺母43。

所述金属材料为钢材或其他延性金属。

1)预制构件

在构件预制阶段，在柱节点区域内连接的相应位置预埋柱内锚固钢筋5，其外端不突出柱混凝土表面，其外端区段带有端部螺纹段51，柱内锚固钢筋5的截面形心与将要连接的梁内纵向钢筋的截面形心位于同一轴线；在柱内锚固钢筋5的外端附近留出套筒连接所需的预留空间；同时，在预制混凝土企口梁9的梁端预埋梁内纵向钢筋6，其端部伸出梁企口端面一定长度，其伸出段端部带有连接螺纹段61；采用穴模在梁端左侧留出安装核心耗能棒1及其约束体系4的企口空间，确保梁柱安装就位后柱内锚固钢筋5端部及梁内纵向钢筋6端部之间的净距离略大于核心耗能棒1的长度，并有安装可调组合钢筋接头3所需的空间。依据性能化设计，保证柱内锚固钢筋5在柱混凝土中和梁内纵向钢筋6在混凝土中的锚固承载能力大于核心耗能棒1之耗能段13受拉或受压屈服并经反复拉压循环强化后的最大承载力。

在梁端相应位置预埋约束体系4的预埋螺栓42并保证其锚固强度。

完成上述预埋后，分别浇筑梁、柱混凝土，制作预制构件。

2梁柱安装

现场安装时，先将预制的梁柱吊装就位，调整梁的高度和水平位置使柱内锚固钢筋5与梁内纵向钢筋6的截面形心相互对齐。

3核心耗能棒和约束体系安装

将核心耗能棒1的耗能段13用无粘结材料包裹。

将梁向可调组合钢筋接头4的外套筒31套入核心耗能棒1的梁向连接段15，将第一内套筒32拧入核心耗能棒1的梁向连接段外螺纹151并抵紧。

将梁向可调组合钢筋接头3的并帽34和第二内套筒33依次拧入梁内纵向钢筋的端部螺纹61。

将核心耗能棒1的柱向连接段11与柱内锚固钢筋螺纹段51通过柱向钢筋连接套筒2连接并通过其组件表面的螺纹旋紧固定，并保证核心耗能棒1的柱向连接段端部抵紧柱内锚固钢筋5螺纹段的端部。将核心耗能棒1的梁向连接段15与梁内纵向钢筋螺纹段61通过梁向可调组合钢筋接头3连接并通过其组件表面的螺纹旋紧固定，具体过程包括：将第二内套筒33拧向第一内套筒32并顶紧，当核心耗能棒1与梁内纵向钢筋6的轴线存在微小误差时，由于导向头322和第二内套筒33之间的导向作用，梁内纵向钢筋或核心耗能棒将产生微小的弯曲来适应误差；将外套筒31拉出，其外套筒内螺纹312拧入第二内套筒的外螺纹332，确保外套筒31的等径缩口台阶卡住第一内套筒32的端部并拧紧；将并帽34旋向第二内套筒33并拧紧。上述连接可以保证梁内纵向钢筋4和核心耗能钢棒1之间的连接无间隙。

在核心耗能棒1安装固定完毕后，将约束盖板41的螺栓孔412穿过预埋螺栓42，并确保其半圆形槽扣住耗能核心棒，在预埋螺杆42上方拧入螺母43并拧紧固定；完成上述工作后，将梁企口与柱内预留空间通过后浇混凝土8填实并进行养护，待混凝土达到强度后节点具备正常工作条件。

4震后损伤核心耗能棒的更换

在强烈地震后，核心耗能棒会因反复的塑性变形而损伤，需要进行更换以修复结构。更换时，凿除梁企口与柱内预留空间中的后浇混凝土8，先按照与安装过程相反的流程取下约束体系4，放松梁向可调组合钢筋接头3和柱向连接套筒2，取下损伤的核心耗能棒1，然后按照步骤3核心耗能棒和约束体系安装方法重新安装新的核心耗能棒并安装约束体系，最后重新将预留空间用后浇混凝土8填实，结构的抗震性能得到恢复。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明，本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：

所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件设置在装配式混凝土框架结构梁柱连接的梁端上侧和/或下侧，该连接组件包括核心耗能棒(1)、设于核心耗能棒(1)一端的柱向钢筋连接套筒(2)、布置在核心耗能棒(1)另一端的梁向可调组合钢筋接头(3)及铺设在核心耗能棒(1)远离梁受弯中性轴之外侧的约束体系(4)。

2.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述可更换耗能连接组件采用金属材料制作，其两侧还有预埋在框架柱内的柱内锚固钢筋(5)及预埋在框架梁内的梁内纵向钢筋(6)，所述的核心耗能棒(1)与柱内锚固钢筋(5)及梁内纵向钢筋(6)之间通过柱向钢筋连接套筒(2)及梁向可调组合钢筋接头(3)的可靠连接构成一个连续的传力组件。

3.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的核心耗能棒(1)沿长度方向依次划分为柱向连接段(11)、柱向过渡段(12)、耗能段(13)、梁向过渡段(14)及梁向连接段(15)；所述耗能段(13)内的截面积相同；所述柱向连接段(11)和所述梁向连接段(15)的截面积大于所述耗能段(13)的截面积，柱向连接段(11)表面刻有外螺纹(111)，梁向连接段(15)表面刻有外螺纹(151)；耗能段(13)与柱向连接段(11)及梁向连接段(15)之间平缓过渡，分别形成柱向过渡段(12)及梁向过渡段(14)。

4.根据权利要求3所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的约束体系(4)包括位于核心耗能棒(1)外侧即远离梁受弯中性轴侧的开有半圆形槽(411)的约束盖板(41)、预埋在预制混凝土企口梁(9)梁端的预埋螺栓(42)及用于固定约束盖板(41)与预制混凝土企口梁(9)相对位置的螺母(43)；所述的约束盖板(41)的长度覆盖核心耗能棒(1)的耗能段(13)，约束盖板上所开的半圆形槽(411)的位置和形状与所覆盖核心耗能棒(1)区段的外轮廓相匹配，半圆形槽(411)的各位置的直径略大于核心耗能棒(1)对应位置的直径。

5.根据权利要求4所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的核心耗能棒(1)的耗能段(13)表面有无粘结材料(7)包裹。

6.根据权利要求4或5所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的柱向钢筋连接套筒(2)为钢筋直螺纹套筒或锥螺纹套筒。

7.根据权利要求4所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的梁向可调组合钢筋接头(3)包括外套筒(31)、第一内套筒(32)、第二内套筒(33)和并帽(34)；

所述外套筒(31)一端端部设置为直径大于核心耗能棒(1)之外侧连接段(15)的公称直径的等径缩口(311)，另一端区段内壁设有内螺纹(312)；所述第一内套筒(32)外径大于外套筒(31)的等径缩口(311)直径但小于外套筒(31)内径，第一内套筒(32)一端开设有中心沉头孔，所述中心沉头孔的内壁加工有内螺纹(321)，第一内套筒(32)另一端设置有导向头(322)，导向头(322)或可设置为半球形、圆锥形等形式；所述第二内套筒(33)的中心孔为通孔，通孔直径略微大于第一内套筒(32)导向头(322)的最大径，所述通孔内壁设有内螺纹(331)，第二内套筒的一端筒壁上有外螺纹(332)，第二内套筒的外螺纹端部抵紧于第一内套筒的端部；所述的并帽(34)带有中心通孔，所述中心通孔的内壁设有内螺纹(341)；

所连接的核心耗能棒(1)之梁向连接段(15)端部穿过等径缩口(311)，其外螺纹(151)与第一内套筒(32)沉头孔的内螺纹(321)配合旋接；外套筒(31)的内螺纹(312)与设于第二内套筒(33)筒壁上的外螺纹(332)配合旋接；所连接的梁内纵向钢筋(6)端部段设有外螺纹(61)，所述外螺纹(61)与第二内套筒(33)内壁的内螺纹(331)配合旋接；并帽(34)的内螺纹(341)与梁内纵向钢筋(6)端部的外螺纹(61)配合旋接，并帽(34)抵紧于第二内套筒(33)末端。

8.根据权利要求7所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述的约束盖板(41)上有螺栓孔(412)，便于预埋螺栓(42)穿过，并在其上拧紧螺母(43)。

9.根据权利要求1所述的装配式混凝土框架的梁端可更换耗能连接组件，其特征在于：所述金属材料为钢材或其他延性金属。