CN108060718B - 一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可拆卸装配式钢筋混凝土柱与基础延性节点连接方式。包括钢筋混凝土柱与基础、延性良好的钢结构连接件以及六角高强螺栓。钢结构连接件为钢模具制作而成的外部焊接竖向加劲肋的环箍状构件，包裹混凝土块，形成方形钢管混凝土结构，其上下端板开设与纵筋位置相对应的孔洞，耗能橡胶螺纹管拧入孔洞；柱纵筋和基础内部柱纵筋末端做攻丝处理，分别拧入内丝钢管和末端有端板内丝钢管；六角螺杆将三个主要构件连接。该节点连接方式简便，易拆卸，构件均可实现工厂化生产，既能提高结构的延性和耗能能力，又能有效提高柱的抗剪能力，进而提高柱的抗震承载力。因此本发明既有良好的抵抗灾害能力，又体现了绿色、持久、可持续发展的理念。

Description

一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式
技术领域
本发明涉及一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，具体涉及一种采用延性良好的钢结构连接件的可拆卸装配式钢筋混凝土柱与基础连接方式，属于结构工程技术领域。
背景技术
在许多发达国家中，装配式钢筋混凝土建筑是建筑工业化最重要的形式，它具有施工速度快、工程建设周期短、提高质量、节约能源、减少消耗、清洁生产等优点。近年来，我国也大力积极推广装配式建筑，并对新建建筑中装配式建筑的比例做出了相应的要求。同时随着“城市智能化”和“可恢复功能城市”的到来，建筑工业化和工程结构抗震均面临着更高的要求和挑战，这就要求主要承重构件在受损后能够得到快速修复，且其承载能力相当。因此装配式钢筋混凝土结构节点构造、可拆卸以及功能可恢复正引起国内外研究学者的关注。
在装配式钢筋混凝结构中，柱子作为结构在地震作用下的主要水平抗侧力构件。传统的装配式柱与基础连接方式主要有插入式连接、榫式连接和浆锚连接等，但其工序构造较为复杂，施工不方便、施工难度大使造价相对较高、质量很难得到保证，荷载传递不直接、且损坏后不可更换。另外，装配式混凝土柱与基础连接的施工中，许多由手工操作的工序无法用机械完成，也无法用其他方法取代这些工序。其处理方式也面临着施工作业不方便，劳动强度大、费时长、工序质量对结构的质量影响巨大，该工序的高空作业又易引起质量波动。
故鉴于以上的缺点，并进一步改善装配式钢筋混凝土柱与基础连接方式构造和提高施工质量，本发明提出一种可拆卸、功能可恢复的装配式钢筋混凝土柱与基础的延性节点连接方式，其中延性良好的钢结构连接件采用六角高强螺栓连接钢筋混凝土柱与基础，连接方式简单，荷载可直接传递，连接可靠，施工快捷，方便拆卸，外观对比其他形式更可塑、更精美。
发明内容
本发明提出一种可拆卸、功能可恢复的装配式钢筋混凝土柱与基础延性连接方式：
一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，它包括钢筋混凝土柱、基础、延性良好的钢结构连接件、末端攻丝处理的柱纵筋和基础内部柱纵筋、耗能橡胶螺纹管、混凝土块和六角高强螺栓，其中，六角高强螺栓包括：六角螺杆、螺帽、高强度弹簧垫圈；钢筋混凝土柱与基础内部柱纵筋末端进行攻丝处理，内丝钢管和有端板内丝钢管分别拧入带攻丝处理过的柱纵筋和基础内部柱纵筋，预埋在钢筋混凝土柱与基础内；延性良好的钢结构连接件设置在钢筋混凝土柱和基础之间，上下端板开设比六角螺杆直径大10-15毫米的孔洞，孔洞进行攻丝处理，孔洞先拧入耗能橡胶螺纹管。延性良好的钢结构连接件内浇筑混凝土形成混凝土块，节点形成带有加劲肋的方形钢管混凝土。
在本发明中，钢筋混凝土柱与延性良好的钢结构连接件上端板设有第一连接件，钢筋混凝土柱的柱纵筋拧入内丝钢管，六角螺杆穿过延性良好的钢结构连接件的上端板，拧入预埋在钢筋混凝土柱内的内丝钢管。
在本发明中，基础与钢结构连接件下端板设有第二连接件。基础内部柱纵筋拧入有端板内丝钢管，六角高强螺栓的六角螺杆穿过下端板孔洞将基础和延性良好的钢结构连接件连接。
在本发明中，第一连接件内丝钢管和末端攻丝的柱纵筋连接，末端攻丝处理的柱纵筋与基础内部柱纵筋螺纹的长度由《钢结构设计规范》规定。
在本发明中，第二连接件的有端板内丝钢管，其内丝钢管的末端带有方形端板，方形端板开设与纵筋大小的孔洞，有端板内丝钢管提供端部锚固，使耗能橡胶螺纹管与混凝土有更好的粘结能力。
在本发明中，第一连接件内丝钢管与柱端面平齐。第二连接件有端板内丝钢管与基础端面平齐。六角高强螺栓的六角螺杆拧入内丝钢管和有端板内丝钢管一半的长度，且六角螺杆伸出螺帽的距离为螺距的5-6倍。
在本发明中，第一连接件和第二连接件与普通的螺栓不一样，六角高强螺栓由六角螺杆、螺帽、高强度弹簧垫圈组成。六角螺杆顶部设置螺栓头，方便施工。
在本发明中，延性良好的钢结构连接件上下端板开设比六角螺杆直径大10-15毫米的孔洞，使六角螺杆在受到地震作用时，具有一定的耗能能力，钢筋混凝土柱与基础构件安装容易，构件受损时更换简单。
在本发明中，延性良好的钢结构连接件的孔洞进行攻丝处理，带内螺纹的耗能橡胶螺纹管拧入延性良好的钢结构连接件上下端板开设的孔洞内，耗能橡胶螺纹管的长度与钢结构上下端板的厚度一致。
在本发明中，孔洞内放入带内螺纹的耗能橡胶螺纹管为了让六角螺杆受到外力作用下，有一定的缓冲功能。同时防止六角高强螺栓的六角螺杆直接触碰到延性良好的钢结构连接件导致延性良好的钢结构连接件孔洞局部破坏。
在本发明中，在安装钢筋混凝土柱与基础的连接后，最后在延性良好的钢结构连接件上焊接竖向加劲肋，方便六角螺杆能够穿过延性良好的钢结构连接件上下端板孔洞伸入预埋在钢筋混凝土柱与基础的内丝钢管和有端板内丝钢管内。竖向加劲肋保证构件局部稳定和集中力的直接传递，增加整个装配式钢筋混凝土柱子与基础连接的整体稳定性。
在本发明中，在延性良好的钢结构连接件中间浇筑混凝土，形成的混凝土块，尺寸跟延性良好的钢结构连接件内径一样，使延性良好的钢结构连接件形成一个带有加劲肋的方形钢管混凝土节点，对混凝土块顶面和底面打毛处理，打毛处理是为了增强钢钢筋混凝土柱和基础与混凝土块之间的黏结力。
在本发明中，钢筋混凝土柱与基础端面进行打毛处理，目的增强延性良好的钢结构连接件上下端板与钢筋混凝土柱与基础之间的摩擦力，使柱构件的各部分连接紧密。
在本发明中，延性良好的钢结构连接件设置在基础与钢筋混凝土柱连接节点，使钢筋混凝土柱受到荷载作用下将柱脚的塑性铰转移到延性良好的钢结构连接件上，从而钢筋混凝土柱受损后更容易更换。
在本发明中，在延性良好的钢结构连接件外部涂覆防火涂料进行防火隔热保护，施工喷涂时，钢节点部位进行加厚处理，使延性良好的钢结构连接件满足耐火要求。
在本发明中，未进行说明和限定的部件或装置均为本领域技术人员常用或熟知的部件和装置。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1、本发明所阐述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，可通过工厂化生产全部实现结构装配化，钢结构连接构件、柱和基础均可通过工厂预制。所述连接用六角高强螺栓可选用商业化产品。
2、在满足抗震“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点弱构件”设计要求的同时，此结构延性良好的钢结构连接件具有轻质高强、力学性能良好、工业化程度高、施工速度快、外形美观、易于塑形且成型后不易变形，且结构的整体承载力不会降低。
3、本发明阐述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，通过六角高强螺栓将延性良好的钢结构连接件与钢筋混凝土柱和基础连接，相反，也可以使用电动高强螺栓枪拧开六角高强螺栓，将延性良好的钢结构连接件和钢筋混凝土柱与基础拆卸。
4、本发明阐述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，在延性良好的钢结构连接件上焊接竖向加劲肋能够保证构件局部稳定、传递集中力，提高了节点的刚度，从而使节点在地震作用下具有较好的延性。其次，延性良好的钢结构连接件包裹的混凝土块相当于方形钢管混凝土，对中间混凝土块有约束作用，提高了装配式钢筋混凝土柱的约束刚度和柱的延性。
5、本发明阐述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，可以满足节点抗弯刚度与钢筋混凝土柱子的刚度接近，使可拆卸装配式钢筋混凝土柱整体受力，不同的截面、柱子的尺寸都可以通过调整混凝土的强度或加劲肋和延性良好的钢结构连接件的厚度满足整体刚度一致。
6、本发明在柱结构中适当部位设置可更换钢构件，在地震作用下，通过集中塑性变形耗散地震能量，保护结构其余部分不受破坏，震后不影响结构的使用，更换构件后结构功能可恢复。
7、本发明延性良好的钢结构连接件和六角高强螺栓在抵抗弯矩和剪力上都有较好的性能，同时延性良好的钢结构连接件由于材料的性质具有较好的延性和耗能能力，能有效地缓冲地震能量，另外环箍状延性良好的钢结构连接件里浇筑混凝土相当于钢管混凝土必不会降低柱的竖向承载力。
附图说明
结合附图对本发明作进一步阐述。
图1为本发明说明书摘要附图
图2为本发明钢筋混凝土柱与基础连接分解图
图3为本发明钢筋混凝土柱透视图(显示箍筋)
图4为本发明延性良好的钢结构连接件详图
图5为本发明基础连接端透视图(显示柱箍筋未显示基础配筋)
图6装饰后的一种可拆卸装配式柱与基础的连接
附图标记：1：钢筋混凝土柱；2：基础；3：六角高强螺栓；4：延性良好的钢结构连接件；5：混凝土块；6：竖向加劲肋；7：内丝钢管；8：有端板内丝钢管；9：末端攻丝的柱纵筋；10：基础内部柱纵筋；11：六角螺杆；12：螺帽；13：高强度弹簧垫圈；14：六角螺杆孔洞；15：耗能橡胶螺纹管；16：箍筋；
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种可拆卸、功能可恢复的装配式钢筋混凝土柱与基础延性节点连接方式，它包括钢筋混凝土柱1、基础2、延性良好的钢结构连接件4、六角高强螺栓3、竖向加劲肋6、混凝土块5和耗能橡胶螺纹管15。其中：末端攻丝处理的柱纵筋9和基础内部柱纵筋10放置在钢筋混凝土柱与基础中。末端攻丝处理的柱纵筋9和基础内部柱纵筋10拧入预埋在钢筋混凝土柱与基础里的内丝钢管7和带端板内丝钢管8内。内丝钢管7和带端板内丝钢管8与钢筋混凝土柱与基础端面平齐。延性良好的钢结构连接件4开设六角螺杆孔洞14，孔洞14进行攻丝处理，带外螺纹的耗能橡胶螺纹管15拧入孔洞14。在延性良好的钢结构连接件4内浇筑混凝土块5，通过六角高强螺栓3将钢筋混凝土柱、基础与延性良好的钢结构连接件4连接，延性良好的钢结构连接件四周焊接竖向加劲肋6。六角高强螺栓3包括：六角螺杆11、螺帽12、高强度弹簧垫圈13。
实施例1
如图1、图2和图4，一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，它包括钢筋混凝土柱1、基础2、延性良好的钢结构连接件4、六角高强螺栓3、竖向加劲肋6、混凝土块5和耗能橡胶螺纹管15。前期工作：工厂预制钢筋混凝土柱1、基础2、延性良好的钢结构连接构件4，并在延性良好的钢结构连接件内浇筑混凝土，形成混凝土块5。预制前对柱纵筋和基础内部柱纵筋提前进行攻丝处理，将内丝钢管7和有端板内丝钢管8分别拧入末端攻丝的柱纵筋与基础内部柱纵筋，旋紧并预埋在钢筋混凝土柱与基础内。工厂使用模具可批量生产延性良好的钢结构连接件，且在延性良好的钢结构连接件4上下端板相应位置开设孔洞15，孔洞位置与钢筋混凝土柱与基础预留内丝钢管和有端板内丝钢管位置相对应，工厂生产的耗能橡胶螺纹管拧入延性良好的钢结构连接件上下端板的孔洞内。耗能橡胶螺纹管的厚度5-10毫米。现场装配阶段：施工阶段先将延性良好的钢结构连接构件4套入基础2，使基础端面孔洞与延性良好的钢结构连接件下端板的孔洞对齐，通过六角螺杆11、螺帽12和高强度弹簧垫片13连接基础。之后直接将钢筋混凝土柱1与延性良好的钢结构连接件4上端板对接，通过六角螺杆11、螺帽12和高强度弹簧垫圈13连接成整体。
实施例2
重复实施例1，用电动六角高强螺栓枪将六角高强螺栓拧入到钢筋混凝土柱与基础内。
实施例3
重复实施例1，延性良好的钢结构连接件上下端板的厚度为15毫米，耗能橡胶螺纹管的长度为15毫米。耗能橡胶螺纹管内环直径比六角螺杆的直径大5-10毫米。
实施例4
重复实施例1，对混凝土块上下表面和钢筋混凝土柱与基础端表面进行打毛处理。
实施例5
重复实施例1，装配完整个钢筋混凝土柱与基础后，在钢结构四周焊接四个竖向加劲肋。
实施例6
重复实施例1，钢结构外部涂覆防火防腐涂料。
实施例7
重复实施例6，对延性良好的钢结构连接件进行装饰处理，使整个装配式钢筋混凝土柱与基础整体形状一致。

Claims (7)

1.一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，它包括钢筋混凝土柱(1)、基础(2)、六角高强螺栓(3)、延性良好的钢结构连接件(4)、混凝土块(5)、耗能橡胶螺纹管(15)、末端攻丝的柱纵筋(9)和末端攻丝处理的基础内部柱纵筋(10)，其中：钢筋混凝土柱(1)、基础(2)通过六角高强螺栓(3)与延性良好的钢结构连接件(4)连接，其特征在于：钢筋混凝土柱(1)与基础(2)里分别放置末端攻丝的柱纵筋(9)和基础内部柱纵筋(10)，预埋内丝钢管(7)拧入末端攻丝的柱纵筋(9)，预埋有端板内丝钢管(8)拧入基础内部柱纵筋(10)；延性良好的钢结构连接件(4)四面焊接竖向加劲肋(6)，延性良好的钢结构连接件上下端板开设比六角螺杆(11)直径大10-15毫米的孔洞(14)，孔洞做攻丝处理，将耗能橡胶螺纹管(15)拧入孔洞(14)；六角高强螺栓(3)包括六角螺杆(11)、螺帽(12)和高强度弹簧垫圈(13)；六角高强螺栓的六角螺杆(11)伸入延性良好的钢结构连接件后，分别拧入内丝钢管(7)和有端板内丝钢管(8)内，与钢筋混凝土柱和基础连接；其中延性良好的钢结构连接件上下端板孔洞进行攻丝处理，在延性良好的钢结构连接件孔洞拧入带外螺纹的耗能橡胶螺纹管；纵筋末端攻丝处理，拧入内丝钢管和有端板内丝钢管，其预埋在钢筋混凝土柱与基础内，内丝钢管和有端板内丝钢管内径与柱纵筋直径相同，且与柱和基础端面齐平。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：有端板内丝钢管，其内丝钢管的末端带有方形端板，方形端板开设与基础内柱纵筋大小的孔洞，有端板内丝钢管提供端部锚固，使其与混凝土有更好的粘结能力。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：环箍状延性良好的钢结构连接件里浇筑混凝土形成混凝土块，混凝土块尺寸与延性良好的钢结构连接件内径相同。
4.根据权利要求1或3所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：延性良好的钢结构连接件采用低屈服强度的钢材，其延性较好，混凝土块为低强度的混凝土，保证结构达到承载力后破坏从节点开始，从而使结构满足小震不坏，中震可修，大震不坏。
5.根据权利要求1或3所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：该连接方式具有可拆卸和震损破坏后可更换的功能，延性良好的钢结构连接件和其包裹的混凝土块屈服后，可以通过拧开六角高强螺栓取出屈服的钢结构连接件和混凝土块，更换构件后，通过新的六角高强螺栓将延性良好的钢结构连接件与钢筋混凝土柱和基础连接。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：六角高强螺栓中使用高强度弹簧垫圈，增加延性良好的钢结构连接件与六角螺杆之间的摩擦力，摩擦耗能。
7.根据权利要求4所述的一种可拆卸装配式柱与基础延性节点连接方式，其特征在于：延性良好的钢结构连接件上下端板开设比六角螺杆直径大10-15毫米的孔洞，上下端板孔洞位置与钢筋混凝土柱和基础拧入内丝钢管位置相对应；其作用增加整个柱构件的耗能能力，相当于一个耗能的阻尼器；施工方面可防止构件制作过程中出现的误差，使六角螺杆更容易拧入内丝钢管，钢筋混凝土柱与基础的节点拆卸更简单。
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