CN108867885B - 预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点及其施工方法，装配节点包括一体预制梁板和预制柱；预制柱包括下预制柱和上预制柱；下预制柱的上表面预埋有扩口钢管Ⅰ；一体预制梁板置于下预制柱上，其预埋有阻尼钢管和若干缩口钢管；上预制柱置于一体预制梁板上，其下表面预埋有连接钢管和若干扩口钢管Ⅱ，连接钢管的自由端延伸入阻尼钢管内，扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ一对一同轴且分别延伸入对应的一个缩口钢管的两端，扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的自由端具有扩口部，缩口钢管的两端具有缩口部并将对应的扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部卡合在其缩口部内实现卡合；下预制柱的上表面还预留有连接型钢，其自由端穿过阻尼钢管延伸入连接钢管内。

Description

预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点及其施工方法

技术领域

本发明属于固定建筑物技术领域，具体涉及一种预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点及其施工方法。

背景技术

装配式建筑是一种节能、环保、高效的建筑形式。预制装配式混凝土结构具有经济效益高、施工受气候条件影响小、产品质量易保证、建造时间短和对环境污染小等优点，成为建筑行业发展的重要方向。

根据对装配式建筑的破坏模拟试验以及对一些实际破坏现场的分析，装配式建筑破坏主要形式是装配节点处的破坏，因此，装配节点的抗震能力决定了装配式结构的整体安全性和可靠性。随着装配技术的发展，现有技术能够确保装配节点的连接安全性和可靠性，但现在装配式建筑形式和方法仍存在很多需要优化的方面，如：一、结构体系进行预制安装时梁板体系基本分离处理，梁先预制，板面层采用后浇处理，结构体系的整体性受到一定影响，不利于结构整体抗震性能的发挥；二、梁板体系与柱的装配连接，以及柱与柱的装配连接复杂，施工难度相对较大，不利于施工效率和施工质量的提高；装配节点的刚度、抗震性能、节点的耗能能力都有待提高；三、现有结构体系的装配方法仍然需要大量的临时支撑体系，安装和拆除耗时费工，施工效率低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点及其施工方法，取得提高梁板体系与柱的装配节点的连接可靠性和耗能能力，提高施工效率的效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，包括水平的一体预制梁板和竖向的预制柱；所述预制柱包括下预制柱和上预制柱；所述下预制柱的上表面预埋有若干竖向的扩口钢管Ⅰ；所述一体预制梁板置于所述下预制柱上，所述一体预制梁板预埋有竖向贯穿的阻尼钢管和数量与扩口钢管Ⅰ对应的缩口钢管；所述上预制柱置于所述一体预制梁板上，所述上预制柱的下表面预埋有竖向的连接钢管和数量与扩口钢管Ⅰ对应的扩口钢管Ⅱ，所述连接钢管的自由端延伸入所述阻尼钢管内，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ一对一同轴且分别延伸入对应的一个缩口钢管的两端，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的自由端具有扩口部，所述缩口钢管的两端具有缩口部并将对应的扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部卡合在其缩口部内，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部沿周向间隔开设有若干U形开口以在卡合过程中让位从而实现卡合；

所述下预制柱的上表面还预留有竖直向上的连接型钢，所述连接型钢的自由端穿过所述阻尼钢管并延伸入所述连接钢管内。

进一步完善上述技术方案，所述一体预制梁板包括水平的板面层，所述板面层的下表面设有凸出的连接墩台和相交的梁，所述连接墩台设于相交的梁的交点位置，所述下预制柱支撑于连接墩台且所述连接墩台的水平截面与下预制柱对应，所述阻尼钢管和缩口钢管的上端与板面层的上表面平齐，所述阻尼钢管和缩口钢管的下端与连接墩台的下表面平齐；所述板面层、连接墩台和梁为一体预制成型。

这样，提高标准化设计，梁板提前预制，避免二次浇筑，施工过程中减少临时辅助支撑，提高施工效率，保证支撑连接的可靠性。

进一步地，所述连接钢管的自由端管口为缩口结构，所述连接钢管的预埋端管口连接有端面封板，所述端面封板的外形大于连接钢管的外径；所述端面封板上开设有通孔，所述上预制柱的侧面上开设有连通至所述通孔的灌浆孔。

这样，方便灌浆操作，灌浆连接之后，拔出更加困难，力的传递更丰富，进一步提高连接可靠性、安全性；端面封板在预制柱的制造过程中也可增加预埋连接强度，并保证连接钢管的内部不被混凝土填充，以供后续施工使用。

进一步地，所述阻尼钢管包括内层钢管和套在所述内层钢管外的外层钢管，所述内层钢管的外壁与外层钢管的内壁之间设有阻尼材料。

这样，灌浆连接之后，通过阻尼钢管可进一步提高装配节点抵抗消耗振动能量的能力，增强抗震性能。

进一步地，所述外层钢管的外壁设有若干凸起部以增强预埋连接强度。

这样，增强阻尼钢管在一体预制梁板中的预埋连接强度。

进一步地，所有的扩口钢管Ⅰ沿下预制柱的上表面的外缘间隔布置，所述连接型钢位于下预制柱的上表面的中部。

这样，符合柱结构件的构造及受力形式，构件之间力的传递更加均衡，有利于保持整体性。

进一步地，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部设有外倒角，所述外倒角的最小直径略小于缩口钢管对应端的缩口部的最小内径。

这样，在装配时，依靠构件的自重，扩口部自动收小卡合入缩口钢管对应的缩口部，连接可靠，施工方便，提高施工效率。

进一步地，所述阻尼钢管和连接钢管内均填充有灌浆料。

这样，完善连接，从预设的灌浆孔实施，操作方便。

进一步地，所述下预制柱和上预制柱为相同的预制件。

这样，标准化设计的构件更多，方便工业化生产的实施，提高生产效率。

同时，本发明涉及一种柱与梁板装配节点施工方法，所述柱与梁板装配节点为上述的预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，施工方法包括如下步骤：

1)分别预制一体预制梁板和预制柱；一体预制梁板中预埋阻尼钢管和缩口钢管；预制柱预留连接型钢，预埋扩口钢管Ⅰ、下钢管和扩口钢管Ⅱ，预设灌浆孔；

2)吊装下预制柱，设置临时支撑；

3)吊装一体预制梁板，水平置于下预制柱上；扩口钢管Ⅰ的扩口部一对一卡合入缩口钢管下端的缩口部，连接型钢穿过阻尼钢管；

4)吊装上预制柱，置于一体预制梁板上；扩口钢管Ⅱ的扩口部一对一卡合入缩口钢管上端的缩口部，连接型钢穿入连接钢管内；

5)从灌浆孔向连接钢管和阻尼钢管内灌注灌浆料；

6)待结构强度达到设计要求后，拆除临时支撑。

本发明的有益效果在于：

1、本发明使一体预制梁板与预制柱按照结构设计进行分段处理，依据现场吊装能力和预制件生产施工能力确定设计分段大小；一体预制梁板实行梁板一体预制，避免二次浇筑，预制柱提前预制，装配节点转配后浇筑连接，整体性得到提升，施工质量和效果提高，增加了整体的抗震性能，提高了施工进度，降低了现场的施工成本。

2、本发明的装配节点使用连接型钢、阻尼钢管和连接钢管连接，内部采用高强灌浆材料填充，确保装配节点的连接可靠性，提高装配节点抵抗消耗振动能量的能力，增强抗震性能。

3、本发明的装配节点使用扩口钢管延伸入缩口钢管，确保装配节点可在小范围内活动，增加耗能，同时，卡合连接可以限制大范围的位移变化，限制结构体系侧向移动，提供较好的抗剪能力，确保装配节点的连接可靠性和安全性。

4、本发明提高了标准化设计程度，可提高预制构件生产效率，进而提高施工效率；仅需设置临时支撑对预制柱进行现场固定，安装就位后，预制柱整体对一体化梁板体系可以起到竖向支撑体系的作用，可减少临时支撑体系使用、安装和拆卸。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为具体实施例预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点的结构示意图；

图2为图1的仰视图(2:1放大)；

图3为图2的A-A剖面图；

图4为图2的B-B剖面图；

图5为具体实施例仅示意上预制柱的结构示意图；

图6为图5的仰视图；

图7为具体实施例仅示意一体预制梁板的结构示意图；

图8为具体实施例仅示意阻尼钢管的结构示意图；

图9为图8的C-C剖面图；

图10为具体实施例仅示意下预制柱的结构示意图；

图11为图10的俯视图；

图12为具体实施例仅示意扩口钢管Ⅱ与连接钢管卡合连接的示意图；

其中，上预制柱1，扩口钢管Ⅱ11，连接钢管12，灌浆孔13，扩口部14，U形开口15，外倒角16，端面封板17，一体预制梁板2，阻尼钢管21，缩口钢管22，缩口部23，板面层24，连接墩台25，梁26，下预制柱3，扩口钢管Ⅰ31，连接型钢32。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

参见图1-4、图10、11，具体实施例的预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，包括水平的一体预制梁板2和竖向的预制柱；所述预制柱包括下预制柱3和上预制柱1；所述下预制柱3的上表面预埋有竖直向上延伸的连接型钢32和若干扩口钢管Ⅰ31；实施例的下预制柱3为方形柱体，所述连接型钢32设于下预制柱3的上表面几何中心，扩口钢管Ⅰ31沿下预制柱3的上表面的外缘间隔布置，数量为四根，分别位于下预制柱3上部的四个角位置，实施时应注意下预制柱3内部通常还预埋有钢筋笼结构以形成钢筋混凝土柱，配筋与现浇结构设计一致，所述扩口钢管Ⅰ31应避开钢筋笼结构的钢筋，避免干涉。

参见图7-9，所述一体预制梁板2置于所述下预制柱3上，所述一体预制梁板2包括水平的板面层24，所述板面层24的下表面设有凸出的连接墩台25和相交的梁26，所述连接墩台25设于相交的梁26的交点位置，连接墩台25凸出于板面层24的下表面的高度不小于相交的梁26凸出于板面层24的下表面的高度，所述下预制柱3支撑于连接墩台25且所述连接墩台25的水平截面与下预制柱3对应，连接墩台25部位预埋有竖向贯穿的阻尼钢管21和数量与扩口钢管Ⅰ31对应的缩口钢管2，所述阻尼钢管21和缩口钢管22的上端与板面层24的上表面平齐，所述阻尼钢管21和缩口钢管22的下端与连接墩台25的下表面平齐，所述阻尼钢管21包括内层钢管215和套在所述内层钢管215外的外层钢管211，所述内层钢管215的外壁与外层钢管211的内壁之间设有阻尼材料212，所述外层钢管211的外壁还设有若干凸起部以增强预埋连接的强度；本实施例中，缩口钢管22也为四个，在阻尼钢管21的外侧间隔布置，外层钢管211的外壁设有的若干凸起部包括两个环形的水平加强环213，两个水平加强环213沿竖向在外层钢管211的外壁间隔设置，两个水平加强环213之间还连接有若干竖向加劲肋214以保证水平加强环213的刚度；所述板面层24、连接墩台25和梁26为一体预制成型。

参见图1-6、图12，所述上预制柱1置于所述一体预制梁板2上，所述上预制柱1的下表面预埋有竖向的连接钢管12和数量与扩口钢管Ⅰ31对应的扩口钢管Ⅱ11，本实施例的扩口钢管Ⅱ11数量也为四根，所述扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11一对一同轴，所述扩口钢管Ⅰ31和缩口钢管22一对一同轴，所述扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11分别延伸入与其同轴的一个缩口钢管22的两端，所述扩口钢管Ⅰ31的上端和扩口钢管Ⅱ11的下端均具有扩口部14，所述缩口钢管22的两端具有缩口部23并将对应的扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11的扩口部14卡合在其缩口部23内，所述扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11的扩口部14沿周向间隔开设有四个U形开口15以在卡合过程中让位从而实现卡合。所述扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11的扩口部14的外棱边设有外倒角16，所述外倒角16的最小直径略小于缩口钢管22对应端的缩口部23的最小内径；这样，在装配时，依靠构件的自重，扩口部14自动收小卡合入对应的缩口钢管22的缩口部23，连接可靠，施工方便，提高施工效率。本实施例中，扩口钢管Ⅰ31和扩口钢管Ⅱ11的外径为四十毫米，扩口部14最大直径五十毫米，扩口部14外倒角16最小外径四十毫米，扩口部14的U形开口15的开口端均向外，开口宽度十毫米，缩口钢管22内径五十四毫米，缩口部23最小内径四十四毫米，卡合时，对应的扩口部14外倒角16与缩口部23抵接，扩口部14因U形开口15弹性变形让位而缩小，进入缩口部23之后恢复扩口状态，实现卡合连接，扩口部14及缩口部23的长度按设计要求，满足卡合及进入后恢复扩口状态即可。所述连接钢管12的下端延伸入所述阻尼钢管21的内层钢管215内，下预制柱3上表面的连接型钢32的上端竖直向上延伸穿过阻尼钢管21至连接钢管12内。

参见图4、5，其中，所述连接钢管12的下端管口为缩口结构，所述连接钢管12的上端管口连接有端面封板17，所述端面封板17的外形大于连接钢管12的外径；所述端面封板17上开设有通孔，所述上预制柱1的侧面上开设有连通至所述通孔的灌浆孔13；所述阻尼钢管21、连接钢管12内均填充有灌浆料。这样，连接完善，从预设的灌浆孔实施，操作方便，填充材料凝固后，确保装配节点的连接可靠性，提高装配节点抵抗消耗振动能量的能力，增强抗震性能。

其中，所述下预制柱3和上预制柱1为相同的预制件。这样，提高标准化设计，方便工业化生产的实施，提高生产效率。需要说明的是，预制柱内部通常还预埋有钢筋笼结构以形成钢筋混凝土柱，其配筋与现浇结构设计一致，所述扩口钢管Ⅰ31、扩口钢管Ⅱ11应避开钢筋笼结构的钢筋，避免干涉。同样，一体预制梁板2的内部也预埋有板面层24的内部钢筋网层以及梁26的内部的由梁纵筋和梁箍筋构成的钢筋笼结构，其配筋与现浇结构设计一致，实施时，所述主阻尼钢管21和缩口钢管22埋设于一体预制梁板2的内部各钢筋的间隙之间。

实施时，所述预制柱也可以是圆形柱体，扩口钢管Ⅱ11可以预制柱的中轴线为中心等分均布，连接钢管12与预制柱的中轴线同轴。实施时，所述连接型钢32可以是H型钢，也可以是螺纹钢筋，本实施例的连接型钢32为一个H型钢和两个T型钢，两个T型钢的腹板朝向H型钢的腹板呈十字形连接焊接固定，通过更多的翼板，设置相应的构造措施，提高灌浆连接之后的力的传递能力；连接型钢32的两端可设置锚固端，即两端的直径大于中部的直径以提高抗拉拔性能。实施时，所述一一对应卡合的扩口钢管Ⅰ31、扩口钢管Ⅱ11和缩口钢管22的内部通常为空腔，也可以提前预设灌浆孔，灌注阻尼材料，在上预制柱1的侧面上预设连通至所述扩口钢管Ⅱ11上端的灌浆孔进行灌注即可，预设的灌浆孔与扩口钢管Ⅱ11一一对应；并且，在一一对应卡合的扩口钢管Ⅰ31、扩口钢管Ⅱ11和缩口钢管22的内部也可以置有连接钢筋，连接钢筋置于扩口钢管Ⅰ31内并向上延伸穿过缩口钢管22至扩口钢管Ⅱ11内，这样，灌注阻尼材料之后可更好地增加阻尼耗能能力。

本发明同时还提供上述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点的施工方法，包括如下步骤：

1)将建筑物的梁板体系和柱进行划分，依据现场吊装能力和预制件生产施工能力确定分段大小；设计一体预制梁板2和预制柱；

2)分别预制一体预制梁板2和预制柱；一体预制梁板2中预埋阻尼钢管21和缩口钢管22；预制柱(因下预制柱3和上预制柱1为相同的预制件，统称预制柱)预留连接型钢32，预埋扩口钢管Ⅰ31、连接钢管12和扩口钢管Ⅱ11，预设灌浆孔13；

3)吊装下预制柱3，设置临时侧向支撑，保持竖直状态；实施时，可吊装多个下预制柱3，以便于更好地支撑一体预制梁板2；

4)吊装一体预制梁板2，水平置于下预制柱3上；扩口钢管Ⅰ31的扩口部14一对一卡合入缩口钢管22下端的缩口部23，连接型钢32穿过阻尼钢管21；设置部分必要的临时竖向支撑；

5)吊装上预制柱1，置于一体预制梁板2上；设置临时侧向支撑，保持竖直状态；扩口钢管Ⅱ11的扩口部14一对一卡合入缩口钢管22上端的缩口部23，连接型钢32穿入连接钢管12内；

6)从灌浆孔13向连接钢管12和阻尼钢管21内灌注灌浆料；

7)待结构强度达到设计要求后，拆除各临时支撑。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，包括水平的一体预制梁板和竖向的预制柱；其特征在于：所述预制柱包括下预制柱和上预制柱；所述下预制柱的上表面预埋有若干竖向的扩口钢管Ⅰ；所述一体预制梁板置于所述下预制柱上，所述一体预制梁板预埋有竖向贯穿的阻尼钢管和数量与扩口钢管Ⅰ对应的缩口钢管；所述上预制柱置于所述一体预制梁板上，所述上预制柱的下表面预埋有竖向的连接钢管和数量与扩口钢管Ⅰ对应的扩口钢管Ⅱ，所述连接钢管的自由端延伸入所述阻尼钢管内，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ一对一同轴且分别延伸入对应的一个缩口钢管的两端，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的自由端具有扩口部，所述缩口钢管的两端具有缩口部并将对应的扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部卡合在其缩口部内，所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部沿周向间隔开设有若干U形开口以在卡合过程中让位从而实现卡合；

所述下预制柱的上表面还预留有竖直向上的连接型钢，所述连接型钢的自由端穿过所述阻尼钢管并延伸入所述连接钢管内。

2.根据权利要求1所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述一体预制梁板包括水平的板面层，所述板面层的下表面设有凸出的连接墩台和相交的梁，所述连接墩台设于相交的梁的交点位置，所述下预制柱支撑于连接墩台且所述连接墩台的水平截面与下预制柱对应，所述阻尼钢管和缩口钢管的上端与板面层的上表面平齐，所述阻尼钢管和缩口钢管的下端与连接墩台的下表面平齐；所述板面层、连接墩台和梁为一体预制成型。

3.根据权利要求2所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述连接钢管的自由端管口为缩口结构，所述连接钢管的预埋端管口连接有端面封板，所述端面封板的外形大于连接钢管的外径；所述端面封板上开设有通孔，所述上预制柱的侧面上开设有连通至所述通孔的灌浆孔。

4.根据权利要求3所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述阻尼钢管包括内层钢管和套在所述内层钢管外的外层钢管，所述内层钢管的外壁与外层钢管的内壁之间设有阻尼材料。

5.根据权利要求4所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述外层钢管的外壁设有若干凸起部以增强预埋连接强度。

6.根据权利要求3所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所有的扩口钢管Ⅰ沿下预制柱的上表面的外缘间隔布置，所述连接型钢位于下预制柱的上表面的中部。

7.根据权利要求3所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述扩口钢管Ⅰ和扩口钢管Ⅱ的扩口部设有外倒角，所述外倒角的最小直径略小于缩口钢管对应端的缩口部的最小内径。

8.根据权利要求3所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述阻尼钢管和连接钢管内均填充有灌浆料。

9.根据权利要求3-8任一项所述预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，其特征在于：所述下预制柱和上预制柱为相同的预制件。

10.柱与梁板装配节点施工方法，其特征在于：所述柱与梁板装配节点为权利要求9所述的预制柱与一体预制梁板的阻尼耗能装配节点，施工方法包括如下步骤：

1)分别预制一体预制梁板和预制柱；一体预制梁板中预埋阻尼钢管和缩口钢管；预制柱预留连接型钢，预埋扩口钢管Ⅰ、下钢管和扩口钢管Ⅱ，预设灌浆孔；

2)吊装下预制柱，设置临时支撑；

3)吊装一体预制梁板，水平置于下预制柱上；扩口钢管Ⅰ的扩口部一对一卡合入缩口钢管下端的缩口部，连接型钢穿过阻尼钢管；

4)吊装上预制柱，置于一体预制梁板上；扩口钢管Ⅱ的扩口部一对一卡合入缩口钢管上端的缩口部，连接型钢穿入连接钢管内；

5)从灌浆孔向连接钢管和阻尼钢管内灌注灌浆料；

6)待结构强度达到设计要求后，拆除临时支撑。