CN109235639A - 带耗能装置的无粘结预应力装配式节点及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点及施工方法，包括垂直连接的预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土梁端部与预制混凝土柱侧壁之间通过波纹管阻尼器连接，波纹管阻尼器一端固定连接于预制混凝土柱侧壁，波纹管阻尼器另一端固定连接于预制混凝土梁端部；预制混凝土梁和预制混凝土柱上穿设有同一根预应力钢筋，预应力钢筋由波纹管阻尼器中间穿过。本发明装配式节点具有耗能能力高，延性好的特点，减震效果好，同时又能够避免梁柱发生碰撞；并且施工简便，易于实现，成本低，占用的建筑空间小，不影响建筑空间的使用效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点及施工方法。
背景技术
建筑工业化是当代建筑技术发展趋势之一，其中大力发展装配式建筑是实现建筑工业化的必经之路。预制装配式混凝土结构虽然具有很多优点和良好发展前景，但由于装配式结构节点连接可靠性差，往往难以满足反复荷载下的受力要求，故在地震区的使用受到限制。而将预应力技术应用于预制装配式混凝土结构，通过在节点区预压连接，形成整体受力节点和连续受力框架，提高了预制装配式结构的抗震性能，使得预制装配式结构在地震区能得到较好的应用。
预应力装配式结构是一种新型的建筑结构形式，装配式结构中预应力的连接方式可分为有粘结预应力筋连接和无粘结预应为筋连接两种方式。其中有粘结预应力混凝土框架在反复荷载作用下预应力筋有可能出现塑性变形，从而引起预应力损失，甚至损失殆尽。因此，目前预制装配式预应力混凝土框架的节点通常采用无粘结预应力筋连接的方式。无粘结预应力装配式结构具有施工速度快、节约建筑材料、自复位能力强等优点，然而此结构体系存在耗能低、地震反应较大等弱点。
专利文献CN104032840A在节点处加设了耗能角钢，能够有效的提高耗能能力，但由于梁柱连接处未设隔振器，不能避免梁柱发生碰撞，从而导致节点提前失效。专利文献CN106836479A下柱加设了牛腿，能够提高节点的抗震性能，但加设牛腿占用较大的建筑空间，影响了建筑空间的使用效率。专利文献CN105525679A加设了耗能棒和牛腿，上表面楼板处现浇混凝土，能够增强耗能能力，实现分级减震耗能，但施工复杂，现场不易操作，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点及施工方法，施工简便，耗能能力高，减震效果好，占用的建筑空间小。
本发明采用以下方案实现：一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，包括垂直连接的预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土梁端部与预制混凝土柱侧壁之间通过波纹管阻尼器连接，波纹管阻尼器一端固定连接于预制混凝土柱侧壁，波纹管阻尼器另一端固定连接于预制混凝土梁端部；预制混凝土梁和预制混凝土柱上穿设有同一根预应力钢筋，预应力钢筋由波纹管阻尼器中间穿过。
进一步的，所述波纹管阻尼器一端设置有与预制混凝土梁固定连接的槽形钢板，所述槽形钢板扣在预制混凝土梁的端部上，波纹管阻尼器另一端设置有与预制混凝土柱固定连接的平面钢板。
进一步的，波纹管阻尼器的下方设置有支撑着槽形钢板和平面钢板的角钢，所述角钢固定连接于预制混凝土柱侧面。
进一步的，所述预制混凝土柱上穿设有用以固定角钢和平面钢板的锚固钢筋；所述预制混凝土梁端部穿设有用以连接槽形钢板的锚固钢筋，用以连接槽形钢板的锚固钢筋两端穿出槽形钢板的两侧板后由高强螺母锁紧。
进一步的，所述预制混凝土柱与一侧的预制混凝土梁垂直连接，预制混凝土柱背离预制混凝土梁一侧设置有连接钢板，平面钢板与连接钢板之间以及角钢与连接钢板之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋固定连接，锚固钢筋一端穿过连接钢板后由高强螺母锁紧，锚固钢筋另一端穿过角钢或平面钢板后由高强螺母锁紧。
进一步的，所述预制混凝土柱与两侧的预制混凝土梁垂直连接，两侧角钢之间以及两侧平面钢板之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋固定连接，锚固钢筋的端部穿过连接角钢或者平面钢板后由高强螺母锁紧。
进一步的，所述波纹管阻尼器内部填充有橡胶。
一种如上所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点的施工方法，包括以下步骤：（1）在工厂内制造预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留出用以穿设锚固钢筋和预应力钢筋的通道；（2）在工厂内制作角钢和带槽形钢板和平面钢板的波纹管阻尼器，波纹管阻尼器内部填充橡胶，橡胶中部预留出用以穿设预应力钢筋的通道；（3）在施工现场，先将将波纹管阻尼器安装在预制混凝土梁的端部，波纹管阻尼器的槽形钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土梁端部，将角钢通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（4）吊装预制混凝土梁与预制混凝土柱进行装配，波纹管阻尼器的平面钢板和槽形钢板搭在预制混凝土柱侧面的角钢上，然后波纹管阻尼器的平面钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（5）穿设预应力钢筋，并且预应力钢筋两端进行锚固。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明装配式节点具有耗能能力高，延性好的特点，减震效果好，同时又能够避免梁柱发生碰撞；并且施工简便，易于实现，成本低，占用的建筑空间小，不影响建筑空间的使用效率。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1边节点构造示意图；
图2是本发明实施例2中间节点构造示意图；
图中标号说明：100-预制混凝土柱、110-连接钢板、200-预制混凝土梁、300-波纹管阻尼器、310-槽形钢板、320-平面钢板、400-预应力钢筋、500-角钢、600-锚固钢筋、700-高强螺母。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，包括垂直连接的预制混凝土柱100和预制混凝土梁200，所述预制混凝土柱100与一侧的预制混凝土梁200垂直连接，即所述预制混凝土柱100与预制混凝土梁200的连接节点为边节点，预制混凝土梁200端部与预制混凝土柱100侧壁之间通过波纹管阻尼器300连接，波纹管阻尼器300一端固定连接于预制混凝土柱100侧壁，波纹管阻尼器300另一端固定连接于预制混凝土梁200端部；预制混凝土梁和预制混凝土柱上穿设有同一根预应力钢筋400，预应力钢筋400由波纹管阻尼器中间穿过，预应力钢筋的一端锚固在预制混凝土梁200远端，预应力钢筋另一端锚固在预制混凝土柱背离预制混凝土梁一侧。
本发明节点结构将波纹管阻尼器置于柱与梁之间，这样阻尼器不仅可以达到耗能的目的，还可以充当成弹簧的作用，达到减震的目的，又能起到隔震的作用，同时避免柱与梁之间发生碰撞而导致混凝土压碎而提前失效。因此本发明装配式节点具有耗能能力高，延性好的特点，减震效果好，同时又能够避免梁柱发生碰撞；并且施工简便，易于实现，成本低，占用的建筑空间小，不影响建筑空间的使用效率。
在本实施例中，为了便于波纹管阻尼器与预制混凝土柱和预制混凝土柱之间的连接，波纹管阻尼器采用软钢的材质制成，所述波纹管阻尼器300一端设置有与预制混凝土梁固定连接的槽形钢板310，所述槽形钢板310扣在预制混凝土梁的端部上，波纹管阻尼器300另一端设置有与预制混凝土柱固定连接的平面钢板320；波纹管阻尼器300的两端通过法兰分别与槽形钢板310和平面钢板320连接，也可以采用焊接。
在本实施例中，为了保证节点处的承载能力，波纹管阻尼器300的下方设置有支撑着槽形钢板310和平面钢板320的角钢500，所述角钢500固定连接于预制混凝土柱侧面，角钢也进一步起到一定的耗能作用。
在本实施例中，所述预制混凝土柱100上穿设有用以固定角钢500和平面钢板320的锚固钢筋600；所述预制混凝土梁端部穿设有用以连接槽形钢板310的锚固钢筋600，用以连接槽形钢板310的锚固钢筋两端穿出槽形钢板的两侧板后由高强螺母700锁紧，锚固钢筋的端部设置有外螺纹部；预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留有用以穿设预应力钢筋和锚固钢筋的通道，通道由预埋于预制混凝土柱和预制混凝土梁上的PVC管形成。
在本实施例中，预制混凝土柱100背离预制混凝土梁一侧设置有连接钢板110，平面钢板320与连接钢板110之间以及角钢500与连接钢板110之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋固定连接，锚固钢筋一端穿过连接钢板110后由高强螺母锁紧，锚固钢筋另一端穿过角钢或平面钢板后由高强螺母锁紧。
在本实施例中，为了提供波纹管阻尼器的性能，所述波纹管阻尼器内部填充有橡胶，填充橡胶时预留出用以穿设预应力钢筋的通道。
在本实施例中，槽形钢板的两侧板、平面钢板和连接钢板上均开设有供锚固钢筋穿过的通孔。
一种如上所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点的施工方法，包括以下步骤：（1）在工厂内制造预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留出用以穿设锚固钢筋和预应力钢筋的通道；（2）在工厂内制作角钢、连接钢板和带槽形钢板和平面钢板的波纹管阻尼器，波纹管阻尼器内部填充橡胶，橡胶中部预留出用以穿设预应力钢筋的通道；（3）在施工现场，先将将波纹管阻尼器安装在预制混凝土梁的端部，波纹管阻尼器的槽形钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土梁端部，将角钢与另一侧的连接钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面，；（4）吊装预制混凝土梁与预制混凝土柱进行装配，波纹管阻尼器的平面钢板和槽形钢板搭在预制混凝土柱侧面的角钢上，然后波纹管阻尼器的平面钢板与另一侧的连接钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（5）穿设预应力钢筋，并且预应力钢筋两端进行锚固，预应力钢筋的一端锚固在预制混凝土梁远端，预应力钢筋另一端锚固在预制混凝土柱背离预制混凝土梁一侧。
实施例2：如图2所示，在本实施例中，所述预制混凝土柱与两侧的预制混凝土梁垂直连接，预制混凝土柱位于两侧的预制混凝土梁中间，即所述预制混凝土柱100与两预制混凝土梁200的连接节点为中间节点，中间节点就不需要采用连接钢板，而是两侧角钢500之间以及两侧平面钢板320之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋600固定连接，锚固钢筋的端部穿过连接角钢或者平面钢板后由高强螺母700锁紧。
在本实施例中，预应力钢筋的两端锚固于两侧预制混凝土梁的远端；预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留有用以穿设预应力钢筋和锚固钢筋的通道，通道由预埋于预制混凝土柱和预制混凝土梁上的PVC管形成。
一种如上所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点的施工方法，包括以下步骤：（1）在工厂内制造预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留出用以穿设锚固钢筋和预应力钢筋的通道；（2）在工厂内制作角钢和带槽形钢板和平面钢板的波纹管阻尼器，波纹管阻尼器内部填充橡胶，橡胶中部预留出用以穿设预应力钢筋的通道；（3）在施工现场，先将将波纹管阻尼器安装在预制混凝土梁的端部，波纹管阻尼器的槽形钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土梁端部，将两侧角钢通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（4）吊装两根预制混凝土梁与预制混凝土柱进行装配，两根预制混凝土梁位于预制混凝土柱两侧，两侧波纹管阻尼器的平面钢板和槽形钢板搭在预制混凝土柱侧面的角钢上，然后两侧波纹管阻尼器的平面钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（5）穿设预应力钢筋，并且预应力钢筋两端进行锚固，预应力钢筋的两端锚固于两侧预制混凝土梁的远端。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：包括垂直连接的预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土梁端部与预制混凝土柱侧壁之间通过波纹管阻尼器连接，波纹管阻尼器一端固定连接于预制混凝土柱侧壁，波纹管阻尼器另一端固定连接于预制混凝土梁端部；预制混凝土梁和预制混凝土柱上穿设有同一根预应力钢筋，预应力钢筋由波纹管阻尼器中间穿过。
2.根据权利要求1所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：所述波纹管阻尼器一端设置有与预制混凝土梁固定连接的槽形钢板，所述槽形钢板扣在预制混凝土梁的端部上，波纹管阻尼器另一端设置有与预制混凝土柱固定连接的平面钢板。
3.根据权利要求2所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：波纹管阻尼器的下方设置有支撑着槽形钢板和平面钢板的角钢，所述角钢固定连接于预制混凝土柱侧面。
4.根据权利要求3所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：所述预制混凝土柱上穿设有用以固定角钢和平面钢板的锚固钢筋；所述预制混凝土梁端部穿设有用以连接槽形钢板的锚固钢筋，用以连接槽形钢板的锚固钢筋两端穿出槽形钢板的两侧板后由高强螺母锁紧。
5.根据权利要求3所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：所述预制混凝土柱与一侧的预制混凝土梁垂直连接，预制混凝土柱背离预制混凝土梁一侧设置有连接钢板，平面钢板与连接钢板之间以及角钢与连接钢板之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋固定连接，锚固钢筋一端穿过连接钢板后由高强螺母锁紧，锚固钢筋另一端穿过角钢或平面钢板后由高强螺母锁紧。
6.根据权利要求3所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：所述预制混凝土柱与两侧的预制混凝土梁垂直连接，两侧角钢之间以及两侧平面钢板之间通过穿设在预制混凝土柱上的锚固钢筋固定连接，锚固钢筋的端部穿过连接角钢或者平面钢板后由高强螺母锁紧。
7.根据权利要求1所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点，其特征在于：所述波纹管阻尼器内部填充有橡胶。
8.一种如根据权利要求4所述的带耗能装置的无粘结预应力装配式节点的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）在工厂内制造预制混凝土柱和预制混凝土梁，预制混凝土柱和预制混凝土梁上预留出用以穿设锚固钢筋和预应力钢筋的通道；（2）在工厂内制作角钢和带槽形钢板和平面钢板的波纹管阻尼器，波纹管阻尼器内部填充橡胶，橡胶中部预留出用以穿设预应力钢筋的通道；（3）在施工现场，先将将波纹管阻尼器安装在预制混凝土梁的端部，波纹管阻尼器的槽形钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土梁端部，将角钢通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（4）吊装预制混凝土梁与预制混凝土柱进行装配，波纹管阻尼器的平面钢板和槽形钢板搭在预制混凝土柱侧面的角钢上，然后波纹管阻尼器的平面钢板通过锚固钢筋固定连接于预制混凝土柱侧面；（5）穿设预应力钢筋，并且预应力钢筋两端进行锚固。
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