CN108487460B - 一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构及其施工方法，包括连接的预制钢筋混凝土柱和预制梁，所述预制梁的梁端面中央与预制柱之间固定有使预制梁的梁端相对预制柱可以上下自由转动的销接装置，所述销接装置为竖向的抗剪连接耳板组，抗剪连接耳板组上贯穿有销接轴，所述销接轴位于钢筋混凝土柱与预制梁之间预留空隙的中间。本发明相比采用“弯剪分开，强剪弱弯，弯剪弹性”思路，利用装配式结构工厂预制可精确定位预埋件，加工方便，并且该种结构现场安装简便，提高安装效率，经济可行，性价比高；结构钢筋完全断开，不存在钢筋搭接问题，真正意义上实现了方便施工优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种框架结构梁柱连接结构，特别是一种无损伤可调刚度的预制框架梁柱连接及其施工方法。
背景技术
由于经济发展与技术进步的推动，以及城镇化进程中住宅需求巨大，劳动力短缺等限制因素，为住宅产业化和预制构件的应用奠定了基础。预制装配式结构是以预制构件为主要构件，经装配、连接、部分现浇而成的混凝土结构。其具有建造效率高，成本低，同时符合“四节一环保”的绿色施工原则，是土木工程领域的发展方向。根据装配式混凝土结构技术规程JGJ1-2014的6.1.1条文说明：在地震区的装配整体式框架结构，当采取了可靠的节点连接方式和合理的构造措施后，装配整体式框架结构的性能可以等同于现浇混凝土框架结构。同时，建筑抗震设计规范(GB50011-2010)中6.2.2-6.2.3为了保证框架结构的合理的破坏模式对“强柱弱梁”计算措施做出了相应的规定。然而现实中强柱弱梁依然难以实现，并且现在的预制装配化体系，大都采用节点现浇的方式，且存在钢筋的搭接问题，施工难度大，质量难以保证。
发明内容
本发明的目的是提供一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构及其施工方法，要解决现有梁柱连接无法有效实现强柱弱梁的技术问题，还要解决预制装配体系现浇节点还存在的钢筋搭接施工难度大质量难以保证的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构，包括连接的预制钢筋混凝土柱和预制梁，所述预制梁的梁端面中央与预制柱之间固定有使预制梁的梁端相对预制柱可以上下自由转动的销接装置，所述销接装置为竖向的抗剪连接耳板组，抗剪连接耳板组上贯穿有销接轴，所述销接轴位于钢筋混凝土柱与预制梁之间预留空隙的中间，
所述预制梁的梁端面与预制柱之间连接有上、下两道抗弯弹簧组，两道抗弯弹簧组相对销接轴上下对称设置，每道抗弯弹簧组包括沿预制梁的宽度方向、相对销接轴左右水平对称设置的至少两个抗弯弹簧，上下两道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数相同并且上下一一对应设置，
所述抗弯弹簧的抗弯承载力小于预制梁的抗弯承载能力与预制钢筋混凝土柱的抗弯承载能力中的相对较小值。
所述预制梁的梁端面预埋有竖向的梁端板，所述梁端板的尺寸与预制梁的横截面尺寸相同，
所述预制柱上、对应预制梁的连接位置的柱体表面预埋有竖向的柱端板，所述柱端板的外表面与预制柱的表面的平齐，所述柱端板的宽度与梁端板的宽度相同，柱端板的高度不小于梁端板。
所述抗剪连接耳板组包括抗剪连接梁耳板和抗剪连接柱耳板，
所述抗剪连接梁耳板竖向固定连接在梁端板的中央，所述抗剪连接梁耳板的中央开有梁耳板孔，所述抗剪连接柱耳板竖向固定连接在柱端板的中央、与梁端板相对应，所述抗剪连接柱耳板的中央开有柱耳板孔，所述抗剪连接梁耳板和抗剪连接柱耳板紧贴，梁耳板孔和柱耳板孔对齐并贯穿有销接轴。
所述抗剪连接柱耳板包括前后两片夹板、抗剪连接梁耳板插于夹板之内或者所述抗剪连接梁耳板包括前后两片夹板、抗剪连接柱耳板插于夹板之内。
所述梁端板和柱端板上分别固定连接有成对设置的弹簧定位键，所述抗弯弹簧的两端分别连接在成对设置的弹簧定位键上。
所述弹簧定位键与抗弯弹簧之间过盈配合、弹簧受拉连接。
所述预制梁为工字钢梁，上、下两道抗弯弹簧组分别对应设置在梁的上翼缘和下翼缘位置处。
一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，设计每道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数和安装位置；
步骤二，在工厂加工抗弯弹簧、弹簧定位键、抗剪连接梁耳板、抗剪连接柱耳板、梁端板和柱端板；所述抗剪连接梁耳板上开梁耳板孔，所述抗剪连接柱耳板上开柱耳板孔；
将抗剪连接梁耳板固定连接在梁端板上，将抗剪连接柱耳板固定连接在柱端板上；
将弹簧定位键分别固定连接在梁端板和柱端板的相应位置上；
步骤三，分别支模浇筑混凝土形成预制柱和预制梁，并将两者和销接轴一并运至施工现场；
步骤四，施工预制柱，然后吊装预制梁至待安装位置；
步骤五，将抗弯弹簧的两端分别拉长连接两侧的弹簧定位键上；
步骤六，将梁耳板孔与耳板孔对齐并穿入销接轴，销接轴的尾部通过插针限位，梁柱连接结构安装完成。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明针对目前预制装配式框架体系节点现浇方式的缺陷，提出一种无损伤可调刚度预制装配式框架梁柱连接结构。该连接结构与传统梁柱连接结构相比采用“弯剪分开，强剪弱弯，弯剪弹性”思路。
弯剪分开是将结构采用连接耳板进行销接保证剪力传递，周边采用弹簧连接保证抗弯弹性连接，弯矩和剪力的传递分开在两个构件上，力学明确，抗震性能优良。强剪弱弯是与传统的连接节点相比，采用相对弱化设计，采用弹簧连接，对抗弯弹簧进行刚度调节设计，将抗弯连接设计的比较弱，确保弹簧的抗弯承载力小于梁和柱的抗弯承载力，保证大震下优先预制柱构件不出现损伤，实现保护柱子不被破坏的抗震理念，是真正意义的强柱弱梁的模式，实现震后免修复施工方便的优点。弯剪弹性是弹簧采用定位键过盈配合进行定位和紧固，保证弹簧可以被拉伸，从设计上实现了抗弯刚度可调，保持梁柱连接弯剪弹性且提供恢复力，通过调节弹簧的刚度使得弹簧的抗弯承载力梁柱的抗弯承载力，确保具有一定的恢复力，保证大震来临时柱子不被破坏。
本发明利用装配式结构工厂预制可精确定位预埋件，加工方便，并且该种结构现场安装简便，提高安装效率，经济可行，性价比高；结构钢筋完全断开，不存在钢筋搭接问题，真正意义上实现了方便施工优点。本发明构造简单，加工方便。
本发明其受力机理是通过腹板抗剪销栓传递剪力V1和V2，该剪力确保梁为简支梁，而上下段的弹簧的拉压力F，由于布置在上下翼缘位置，并且有一定间距可以形成力偶M，使得梁柱夹角改变后，还能恢复回来，弹簧通过有意识设计保持弹性，梁柱连接不会再发生破坏，保证了柱上不会形成塑性铰。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明在框架结构中的位置图。
图2是图1的A处侧视结构示意图。
图3是图2的A处俯视结构示意图。
图4是图2的拆分结构示意图。
图5是图4的俯视结构示意图。
图6是图2的受力机理分析示意图。
附图标记：1－预制柱、2－预制梁、3－梁端板、4－抗剪连接梁耳板、41－梁耳板孔、5－柱端板、6－抗剪连接柱耳板、61－柱耳板孔、7－抗弯弹簧、8－销接轴、9－插针、、10－弹簧定位键。
具体实施方式
实施例参见图所示，一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构，包括连接的预制柱1和预制梁2。本实施例中预制柱1和预制梁2均为钢筋混凝土预制构件。
所述预制梁2的梁端面中央与预制柱1之间固定有使预制梁2的梁端相对预制柱1可以上下自由转动的销接装置，所述销接装置为竖向的抗剪连接耳板组，抗剪连接耳板组上贯穿有销接轴8，所述销接轴位于钢筋混凝土柱1与预制梁2之间预留空隙的中间。
所述预制梁2的梁端面预埋有竖向的梁端板3，所述梁端板3的尺寸与预制梁2的横截面尺寸相同。所述预制柱1上、对应预制梁的连接位置的柱体表面预埋有竖向的柱端板5，所述柱端板5的外表面与预制柱1的表面的平齐，所述柱端板5的宽度与梁端板3的宽度相同，柱端板5的高度不小于梁端板3。
所述抗剪连接耳板组包括抗剪连接梁耳板4和抗剪连接柱耳板6。所述抗剪连接梁耳板4竖向固定连接在梁端板3的中央，所述抗剪连接梁耳板4的中央开有梁耳板孔41，所述抗剪连接柱耳板6竖向固定连接在柱端板5的中央、与梁端板3相对应，所述抗剪连接柱耳板6的中央开有柱耳板孔61，所述抗剪连接梁耳板4和抗剪连接柱耳板6紧贴，梁耳板孔和柱耳板孔对齐并贯穿有销接轴8。
本实施例中，抗剪连接柱耳板6包括前后两片夹板、抗剪连接梁耳板4插于夹板之内。在其它实施例中，也可以是抗剪连接梁耳板4包括前后两片夹板、抗剪连接柱耳板6插于夹板之内。
所述预制梁2的梁端面与预制柱1之间连接有上、下两道抗弯弹簧组，两道抗弯弹簧组相对销接轴上下对称设置，每道抗弯弹簧组包括沿预制梁2的宽度方向、相对销接轴左右水平对称设置的至少两个抗弯弹簧7，上下两道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数相同并且上下一一对应设置。本实施例中，每道抗弯弹簧组均包括两个抗弯弹簧。所述梁端板3和柱端板5上分别固定连接有成对设置的弹簧定位键10，所述抗弯弹簧的两端分别连接在成对设置的弹簧定位键10上。所述弹簧定位键10与抗弯弹簧之间过盈配合、弹簧受拉连接。
所述抗弯弹簧的抗弯承载力小于预制梁2的抗弯承载能力与预制钢筋混凝土柱1的抗弯承载能力中的相对较小值。
这种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构的施工方法，施工步骤如下：
步骤一，设计每道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数和安装位置。
步骤二，在工厂加工抗弯弹簧7、弹簧定位键10、抗剪连接梁耳板4、抗剪连接柱耳板6、梁端板3和柱端板5；所述抗剪连接梁耳板4上开梁耳板孔41，所述抗剪连接柱耳板6上开柱耳板孔61；
将抗剪连接梁耳板4固定连接在梁端板3上，将抗剪连接柱耳板6固定连接在柱端板5上；
将弹簧定位键10分别固定连接在梁端板3和柱端板5的相应位置上。
步骤三，分别支模浇筑混凝土形成预制柱1和预制梁2，并将两者和销接轴8一并运至施工现场。
步骤四，施工预制柱1，然后吊装预制梁2至待安装位置。
步骤五，将抗弯弹簧7的两端分别拉长连接两侧的弹簧定位键10上。
步骤六，将梁耳板孔41与耳板孔61对齐并穿入销接轴8，销接轴8的尾部通过插针9限位，梁柱连接结构安装完成。
在其它实施例中，预制梁也可以为工字钢梁，这时上、下两道抗弯弹簧组分别对应设置在梁的上翼缘和下翼缘位置处。
本发明采用抗剪销栓将梁柱连接传递剪力，上下采用弹簧连接保证抗弯弹性连接，根据梁的抗弯承载力对弹簧的抗弯承载能力进行调节，保证弹簧抗弯承载力小于梁的抗弯承载能力以及柱子的抗弯承载能力，因此确保梁端抗弯弹簧先被压缩和拉伸。同时充分利用装配式工厂预制优势，将弯剪分开，抗剪弹性，抗弯弹性作为恢复力，保持梁柱弹性，变形主要发生在抗弯弹簧构件组。
Claims (2)
1.一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构，包括连接的预制柱（1）和预制梁（2），其特征在于：所述预制柱（1）和预制梁（2）均为钢筋混凝土预制构件，所述预制梁（2）的梁端面中央与预制柱（1）之间固定有使预制梁（2）的梁端相对预制柱（1）可以上下自由转动的销接装置，所述销接装置为竖向的抗剪连接耳板组，抗剪连接耳板组上贯穿有销接轴（8），所述销接轴位于钢筋混凝土柱（1）与预制梁（2）之间预留空隙的中间，
所述预制梁（2）的梁端面与预制柱（1）之间连接有上、下两道抗弯弹簧组，两道抗弯弹簧组相对销接轴上下对称设置，每道抗弯弹簧组包括沿预制梁（2）的宽度方向、相对销接轴左右水平对称设置的至少两个抗弯弹簧（7），上下两道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数相同并且上下一一对应设置，
所述抗弯弹簧的抗弯承载力小于预制梁（2）的抗弯承载能力与预制钢筋混凝土柱（1）的抗弯承载能力中的相对较小值；
所述预制梁（2）的梁端面预埋有竖向的梁端板（3），所述梁端板（3）的尺寸与预制梁（2）的横截面尺寸相同，
所述预制柱（1）上、对应预制梁的连接位置的柱体表面预埋有竖向的柱端板（5），所述柱端板（5）的外表面与预制柱（1）的表面的平齐，所述柱端板（5）的宽度与梁端板（3）的宽度相同，柱端板（5）的高度不小于梁端板（3）；
所述梁端板（3）和柱端板（5）上分别固定连接有成对设置的弹簧定位键（10），所述抗弯弹簧的两端分别连接在成对设置的弹簧定位键（10）上；
所述弹簧定位键（10）与抗弯弹簧之间过盈配合、弹簧受拉连接；
所述抗剪连接耳板组包括抗剪连接梁耳板（4）和抗剪连接柱耳板（6），
所述抗剪连接梁耳板（4）竖向固定连接在梁端板（3）的中央，所述抗剪连接梁耳板（4）的中央开有梁耳板孔（41），所述抗剪连接柱耳板（6）竖向固定连接在柱端板（5）的中央、与梁端板（3）相对应，所述抗剪连接柱耳板（6）的中央开有柱耳板孔（61），所述抗剪连接梁耳板（4）和抗剪连接柱耳板（6）紧贴，梁耳板孔和柱耳板孔对齐并贯穿有销接轴（8）；
所述抗剪连接柱耳板（6）包括前后两片夹板、抗剪连接梁耳板（4）插于夹板之内或者所述抗剪连接梁耳板（4）包括前后两片夹板、抗剪连接柱耳板（6）插于夹板之内。
2.一种无损伤可调刚度预制框架梁柱连接结构的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：
步骤一，设计每道抗弯弹簧组包含的抗弯弹簧的个数和安装位置；
步骤二，在工厂加工抗弯弹簧（7）、弹簧定位键（10）、抗剪连接梁耳板（4）、抗剪连接柱耳板（6）、梁端板（3）和柱端板（5）；所述抗剪连接梁耳板（4）上开梁耳板孔（41），所述抗剪连接柱耳板（6）上开柱耳板孔（61）；
将抗剪连接梁耳板（4）固定连接在梁端板（3）上，将抗剪连接柱耳板（6）固定连接在柱端板（5）上；
将弹簧定位键（10）分别固定连接在梁端板（3）和柱端板（5）的相应位置上；
步骤三，分别支模浇筑混凝土形成预制柱（1）和预制梁（2），并将两者和销接轴（8）一并运至施工现场；
步骤四，施工预制柱（1），然后吊装预制梁（2）至待安装位置；
步骤五，将抗弯弹簧（7）的两端分别拉长连接两侧的弹簧定位键（10）上；
步骤六，将梁耳板孔（41）与耳板孔（61）对齐并穿入销接轴（8），销接轴（8）的尾部通过插针（9）限位，梁柱连接结构安装完成。
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