CN110258789A - 一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点及其施工方法，包括框架柱、预制梁、预应力筋和叠合楼板；预制梁中开有预应力筋孔道；框架柱中、对应预应力筋孔道位置处开有穿筋孔道；预应力筋穿设在预应力筋孔道和穿筋孔道中；预制梁底部、靠近两端位置处设有连接组件；连接组件包括由四块竖向侧板和一块顶板围合而成矩形盒以及连接在矩形盒顶部的竖向连接杆；靠近框架柱一侧的竖向侧板下部开设有槽口；框架柱中、对应槽口的位置处开有连接孔道；连接孔道中穿有耗能钢棒。本发明解决了传统的梁柱节点施工复杂、耗能钢筋安装不便、在预制梁上部设置耗能钢筋复杂、结构楼板整体性差、楼层间防水难以保证以及连接组件震后难以更换、震后结构修复困难的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程领域，特别是一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点及其施工方法。
背景技术
目前，国内的装配式混凝土框架结构体系主要采用梁柱在节点连接处断开，分段预制，梁柱节点区域在施工现场现浇成装配整体式结构体系。梁柱节点干式连接体系仅限于预制柱上设置支撑预制梁的牛腿，两者通常通过钢板预埋件焊接或者插筋连接，传递梁端弯矩的能力较差。这种节点抗震性能差主要用在厂房结构中。美国和日本有应用于民用建筑中，不带牛腿的预制预应力框架干式连接节点，主要存在以下问题，导致应用范围小：1.梁柱连接节点处在梁的上下部均设置耗能钢筋，虽然大地震下耗能能力好，但导致节点施工复杂，尤其是梁下部的耗能钢筋，安装不方便；2.梁柱连接节点处在梁的上下部均不设置耗能钢筋，仅通过单根或多根后张预应力钢筋连接，大地震下结构的耗能性能差，抗震性能不理想；3.梁柱连接节点处，在预制梁的上部预留孔洞内设置耗能钢筋，施工复杂，需要在梁上设置较长的施工槽用于现场铺设耗能钢筋，预制梁形状及制作也复杂；4.不带现浇叠合层的梁柱连接节点，虽然现场湿作业更少，但结构楼板整体性差、且楼层间的防水性能难以保证；5、连接预埋件震后难以更换，震后结构修复困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点及其施工方法，要解决传统的梁柱节点设置耗能钢筋时施工复杂、耗能钢筋安装不方便，在预制梁上部的预留孔洞内设置耗能钢筋施工复杂，结构楼板整体性差、楼层间的防水性能难以保证以及连接预埋件震后难以更换、震后结构修复困难的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，包括有框架柱、预制梁、预应力筋和叠合楼板；所述叠合楼板包括有预制板和现浇叠合层；所述预制梁中开设有预应力筋孔道；所述框架柱中、对应预应力筋孔道的位置处开设有穿筋孔道；所述预应力筋穿设在预应力筋孔道和穿筋孔道中，将预制梁与框架柱压接连接；在预制梁与框架柱之间的接缝中设置有粘结材料；所述预制梁的底部、靠近两端位置处设置有连接组件；所述连接组件包括由四块竖向侧板和一块顶板围合而成矩形盒以及连接在矩形盒顶部的竖向连接杆；其中，位于靠近框架柱一侧的竖向侧板下部开设有槽口；所述连接组件通过竖向连接杆连接在预制梁的底部；所述框架柱中、对应槽口的位置处开设有连接孔道；在连接孔道中穿设有耗能钢棒；所述耗能钢棒的一端可拆卸连接在框架柱的侧面上，耗能钢棒的另一端可拆卸连接在矩形盒对应一侧的竖向侧板上；所述现浇叠合层浇筑在预制梁和预制梁两侧的预制板顶部。
优选的，所述预应力筋孔道呈直线形，开设在预制梁的两端；其中，每端的预应力筋孔道位于预制梁的截面上部位置处；所述预制梁的顶部、对应预应力筋孔道里端的位置处开设有安装槽；所述预应力筋有两根，分别穿设在两端的预应力筋孔道中，并且预应力筋的外端超出预制梁的端面穿设在穿筋孔道中；所述预应力筋的一端通过第一预应力筋锚头锚固在框架柱的侧面上，预应力筋的另一端通过第二预应力筋锚头锚固在安装槽中；所述预应力筋的长度等于1/3梁跨度；所述预制梁的截面下部、靠近底面位置处通长设有梁底钢筋。
优选的，所述预应力筋孔道的两侧为直线段，位于预制梁的截面上部，并且每侧直线段的长度等于1/3梁跨度；预应力筋孔道中部为曲线段，曲线段的底部位于预制梁的截面下部；所述预应力筋通长布置在预应力筋孔道中，预应力筋孔道的两端通过第一预应力筋锚头锚固在两侧的框架柱的侧面上。
优选的，所述预制梁的横截面呈矩形；所述预制梁两侧的预制板搭设在预制梁的顶部，并且两侧的预制板之间留有间距；所述现浇叠合层浇筑在预制板的顶部和预制板之间的间距中。
优选的，所述预制梁的顶部、沿着预制梁的长轴设置有凸起；所述预制梁两侧的预制板搭设在凸起的两侧，并且凸起的顶部与预制板的顶面平齐；所述现浇叠合层浇筑在预制板和凸起的顶部。
优选的，所述连接组件设置在预制梁的底面两端；其中，连接组件的竖向连接杆埋设在预制梁中，连接组件的矩形盒顶部紧贴在预制梁的底面。
优选的，所述预制梁的底部两端开设有连接槽，并且矩形盒设置在连接槽中；所述梁底钢筋的端部锚固在矩形盒对应一侧的竖向侧面上。
优选的，所述槽口在靠近框架柱一侧的竖向侧板下部开设有两个，两个槽口沿水平方向间隔布置。
优选的，所述耗能钢棒上设置有颈缩段，该颈缩段截面面积为原耗能钢棒截面面积的50%-90%。
一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点的施工方法，包括步骤如下。
步骤一、安装框架柱。
步骤二、穿耗能钢棒，作为预制梁的临时支撑。
步骤三、安装预制梁。
步骤四、穿后预应力筋。
步骤五、进行预制梁与框架柱接缝处粘结材料的施工。
步骤六、待粘结材料达到要求强度后，张拉预应力筋，并将预应力筋孔道灌实。
步骤七、安装预制板。
步骤八、安装连接组件。
步骤九、浇筑现浇叠合层；至此施工结束。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。
1、本发明的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点中，预制梁上浇筑混凝土现浇叠合层，将叠合楼板和预制梁连成整体，该现浇叠合层和预制板一起浇筑形成刚性整体楼盖（或屋盖）提高结构的整体性，同时保证楼层具有较好的防水性能。
2、本发明的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点中，在预制梁内设置直线型预应力筋孔道或曲线型预应力筋孔道，并且在框架柱中设置穿筋孔道，通过穿过孔道的后张预应力筋的预应力将梁柱构件连接成整体，连接方式简便，容易操作。
3、本发明在预制梁底部两端设置连接槽，并且在连接槽内安装连接组件，通过连接组件将耗能钢棒可拆卸连接在梁柱之间，当地震后方便更换，解决了传统的连接组件震后难以更换、震后结构修复困难的技术问题。
4、本发明的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点在施工时先安装框架柱，然后穿连接梁柱之间的耗能钢棒，将预制梁搁置在耗能钢棒上，穿连接梁柱之间的预应力筋，将梁柱间缝隙灌浆，之后张拉预应力筋，初步形成稳定承载体系（如采用有粘结预应力筋需要将预应力筋孔道灌实）；然后安装连接预埋件，最后浇筑叠合层混凝土，本申请中的方法施工简单、耗能钢筋安装方便。
5、本发明节点柱贯通，梁通过后张预应力筋和位于梁截面底部的耗能钢棒连接；节点处梁截面的后张预应力除承担节点剪力及抵抗部分外部拉力，也使梁柱结构构件在地震中具有一定的自恢复性且损伤小；梁截面上部与柱仅利用预应力筋连接，方便节点施工；梁截面底部的耗能钢棒起到连接梁柱的作用，且大变形损伤后亦能方便的进行更换；该梁柱连接节点整体连接方式简单易施工，且能保证构件受力稳定，耗能钢棒可更换，具有较好的可修复性。
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是位于边部的框架柱与预制梁的梁柱连接节点的结构示意图。
图2是位于中部的框架柱与预制梁的梁柱连接节点的结构示意图。
图3是本发明中预应力筋孔道呈直线形且开设在预制梁的两端时的框架柱与预制梁连接结构示意图。
图4是本发明中预应力筋孔道的两侧为直线段，中部为曲线段时的框架柱与预制梁连接结构示意图。
图5是本发明中预制梁的两端开设直线形预应力筋孔道的结构示意图。
图6是本发明中预制梁的两侧开设直线形预应力筋孔道，中部开设曲线形预应力筋孔道的结构示意图。
图7是本发明中连接组件安装在预制梁底部连接槽中的结构示意图。
图8是本发明中连接组件连接在预制梁底面的结构示意图。
图9是本发明中预制梁的顶部设置有凸起，且底部设置连接槽的结构示意图。
图10是本发明中预制梁的顶部设置有凸起的结构示意图。
附图标记：1－框架柱、2－预制梁、3－预应力筋、4－预应力筋孔道、4.1－曲线段、4.2－直线段、5－连接组件、5.1－矩形盒、5.2－竖向连接杆、6－穿筋孔道、7－槽口、8－连接孔道、9－耗能钢棒、10－叠合楼板、10.1－预制板、10.2－现浇叠合层、11－安装槽、12－第一预应力筋锚头、13－第二预应力筋锚头、14－梁底钢筋、15－凸起、16 －连接槽、17－粘结材料。
具体实施方式
如图1-10所示，这种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，包括有框架柱1、预制梁2、预应力筋3和叠合楼板10；所述叠合楼板10包括有预制板10.1和现浇叠合层10.2；所述预制梁2中开设有预应力筋孔道4；所述框架柱1中、对应预应力筋孔道4的位置处开设有穿筋孔道6；所述预应力筋3穿设在预应力筋孔道4和穿筋孔道6中，将预制梁2与框架柱1压接连接；在预制梁2与框架柱1之间的接缝中设置有粘结材料17；所述预制梁2的底部、靠近两端位置处设置有连接组件5；所述连接组件5包括由四块竖向侧板和一块顶板围合而成矩形盒5.1以及连接在矩形盒5.1顶部的竖向连接杆5.2；其中，位于靠近框架柱1一侧的竖向侧板下部开设有槽口7；所述连接组件5通过竖向连接杆5.2连接在预制梁2的底部；所述框架柱1中、对应槽口7的位置处开设有连接孔道8；在连接孔道8中穿设有耗能钢棒9；所述耗能钢棒9的两端分别超出连接孔道8的两端、且伸出框架柱1外；其中，耗能钢棒9的一端通过螺母可拆卸连接在框架柱1的侧面上，耗能钢棒9的另一端可拆卸连接在连接组件5对应一侧的竖向侧板上；所述现浇叠合层10.2浇筑在预制梁2和预制梁2两侧的预制板10.1顶部。
本实施例中，耗能钢棒9的另一端通过螺母可拆卸连接在连接组件5对应一侧的竖向侧板的内侧
本实施例中，所述预应力筋孔道4呈直线形，开设在预制梁2的两端；其中，每端的预应力筋孔道4位于预制梁2的截面上部位置处；所述预制梁2的顶部、对应预应力筋孔道4里端的位置处开设有安装槽11；所述预应力筋3有两根，分别穿设在两端的预应力筋孔道4中，并且预应力筋3的外端超出预制梁2的端面穿设在穿筋孔道6中；所述预应力筋3的一端通过第一预应力筋锚头12锚固在框架柱1的侧面上，预应力筋3的另一端通过第二预应力筋锚头13锚固在安装槽11中；所述预应力筋3的长度根据节点受力确定约等于1/3梁跨度；所述预制梁2的截面下部、靠近底面位置处通长设有梁底钢筋14。
本实施例中，所述槽口7开设在矩形盒5.1左侧和右侧的竖向侧板的下部，所述梁底钢筋14的左端穿在矩形盒5.1右侧的竖向侧板的槽口7中，并通过螺栓固定。
本实施例中，所述预应力筋孔道4的两侧为直线段4.2，位于预制梁2的截面上部，并且每侧直线段4.2的长度根据节点受力确定约等于1/3梁跨度；预应力筋孔道4中部为曲线段4.1，曲线段4.1的底部位于预制梁2的截面下部；所述预应力筋3通长布置在预应力筋孔道4中，预应力筋孔道4的两端通过第一预应力筋锚头12锚固在两侧的框架柱1的侧面上。
本实施例中，所述直线段4.2为无粘结预应力筋，所述曲线段4.1为全无粘结预应力筋或者跨中部分有粘结预应力筋。
本实施例中，所述预制梁2的横截面呈矩形；所述预制梁2两侧的预制板10.1搭设在预制梁2的顶部，并且两侧的预制板10.1之间留有间距；所述现浇叠合层10.2浇筑在预制板10.1的顶部和预制板10.1之间的间距中。
本实施例中，所述预制梁2的顶部、沿着预制梁2的长轴设置有凸起15；所述预制梁2两侧的预制板10.1搭设在凸起15的两侧，并且凸起15的顶部与预制板10.1的顶面平齐；所述现浇叠合层10.2浇筑在预制板10.1和凸起15的顶部。
本实施例中，所述连接组件5设置在预制梁2的底面两端；其中，连接组件5的竖向连接杆5.2埋设在预制梁2中，连接组件5的矩形盒5.1顶部紧贴在预制梁2的底面。
本实施例中，所述预制梁2的底部两端开设有连接槽16，并且矩形盒5.1设置在连接槽16中；所述梁底钢筋14的端部锚固在矩形盒5.1对应一侧的竖向侧面上。
本实施例中，所述槽口7在靠近框架柱1一侧的竖向侧板下部开设有两个，两个槽口7沿水平方向间隔布置。
这种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点的施工方法，包括步骤如下。
步骤一、安装框架柱1。
步骤二、穿耗能钢棒9，作为预制梁2的临时支撑。
步骤三、安装预制梁2。
步骤四、穿后预应力筋3。
步骤五、进行预制梁2与框架柱1接缝处粘结材料17的施工。
步骤六、待粘结材料17达到要求强度后，张拉预应力筋3，并将预应力筋孔道4灌实。
步骤七、安装预制板10.1。
步骤八、安装连接组件5。
步骤九、浇筑现浇叠合层10.2；至此施工结束。
本实施例中，所述耗能钢棒9上设置有颈缩段，该颈缩段截面面积为原耗能钢棒9截面面积的50%-90%。
本实施例中，预制梁2与框架柱1接缝处粘结材料17可以采用抗压强度45MPa以上的高强快硬水泥基灌浆料或者钢纤维（碳纤维或其他纤维）快硬水泥基灌浆料或者聚合物砂浆。
本实施例中，步骤三在安装预制梁2时，预制梁2与框架柱1之间设置梁柱接缝，梁柱接缝的宽度为10mm~30mm，用于调整安装误差，在预应力筋3张拉前，填筑高强灌缝的粘结材料17。
上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，包括有框架柱（1）、预制梁（2）、预应力筋（3）和叠合楼板（10）；所述叠合楼板（10）包括有预制板（10.1）和现浇叠合层（10.2）；其特征在于：所述预制梁（2）中开设有预应力筋孔道（4）；所述框架柱（1）中、对应预应力筋孔道（4）的位置处开设有穿筋孔道（6）；所述预应力筋（3）穿设在预应力筋孔道（4）和穿筋孔道（6）中，将预制梁（2）与框架柱（1）压接连接；在预制梁（2）与框架柱（1）之间的接缝中设置有粘结材料（17）；所述预制梁（2）的底部、靠近两端位置处设置有连接组件（5）；所述连接组件（5）包括由四块竖向侧板和一块顶板围合而成矩形盒（5.1）以及连接在矩形盒（5.1）顶部的竖向连接杆（5.2）；其中，位于靠近框架柱（1）一侧的竖向侧板下部开设有槽口（7）；所述连接组件（5）通过竖向连接杆（5.2）连接在预制梁（2）的底部；所述框架柱（1）中、对应槽口（7）的位置处开设有连接孔道（8）；在连接孔道（8）中穿设有耗能钢棒（9）；所述耗能钢棒（9）的一端可拆卸连接在框架柱（1）的侧面上，耗能钢棒（9）的另一端可拆卸连接在矩形盒（5.1）对应一侧的竖向侧板上；所述现浇叠合层（10.2）浇筑在预制梁（2）和预制梁（2）两侧的预制板（10.1）顶部。
2.根据权利要求1所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述预应力筋孔道（4）呈直线形，开设在预制梁（2）的两端；其中，每端的预应力筋孔道（4）位于预制梁（2）的截面上部；所述预制梁（2）的顶部、对应预应力筋孔道（4）里端的位置处开设有安装槽（11）；所述预应力筋（3）有两根，分别穿设在两端的预应力筋孔道（4）中，并且预应力筋（3）的外端超出预制梁（2）的端面穿设在穿筋孔道（6）中；所述预应力筋（3）的一端通过第一预应力筋锚头（12）锚固在框架柱（1）的侧面上，预应力筋（3）的另一端通过第二预应力筋锚头（13）锚固在安装槽（11）中；所述预应力筋（3）的长度等于1/3梁跨度；所述预制梁（2）的截面下部、靠近底面位置处通长设有梁底钢筋（14）。
3.根据权利要求1所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述预应力筋孔道（4）的两侧为直线段（4.2），位于预制梁（2）的截面上部，并且每侧直线段（4.2）的长度等于1/3梁跨度；预应力筋孔道（4）中部为曲线段（4.1），曲线段（4.1）的底部位于预制梁（2）的截面下部；所述预应力筋（3）通长布置在预应力筋孔道（4）中，预应力筋孔道（4）的两端通过第一预应力筋锚头（12）锚固在两侧的框架柱（1）的侧面上。
4.根据权利要求1所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述预制梁（2）的横截面呈矩形；所述预制梁（2）两侧的预制板（10.1）搭设在预制梁（2）的顶部，并且两侧的预制板（10.1）之间留有间距；所述现浇叠合层（10.2）浇筑在预制板（10.1）的顶部和预制板（10.1）之间的间距中。
5.根据权利要求4所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述预制梁（2）的顶部、沿着预制梁（2）的长轴设置有凸起（15）；所述预制梁（2）两侧的预制板（10.1）搭设在凸起（15）的两侧，并且凸起（15）的顶部与预制板（10.1）的顶面平齐；所述现浇叠合层（10.2）浇筑在预制板（10.1）和凸起（15）的顶部。
6.根据权利要求4或者5所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述连接组件（5）设置在预制梁（2）的底面两端；其中，连接组件（5）的竖向连接杆（5.2）埋设在预制梁（2）中，连接组件（5）的矩形盒（5.1）顶部紧贴在预制梁（2）的底面。
7.根据权利要求4或者5所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述预制梁（2）的底部两端开设有连接槽（16），并且矩形盒（5.1）设置在连接槽（16）中；所述梁底钢筋（14）的端部锚固在矩形盒（5.1）对应一侧的竖向侧面上。
8.根据权利要求7所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述槽口（7）在靠近框架柱（1）一侧的竖向侧板下部开设有两个，两个槽口（7）沿水平方向间隔布置。
9.根据权利要求1所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点，其特征在于：所述耗能钢棒（9）上设置有颈缩段，该颈缩段截面面积为原耗能钢棒（9）截面面积的50%-90%。
10.一种权利要求1-9中任意一项所述的耗能钢棒可更换的梁柱连接节点的施工方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一、安装框架柱（1）；
步骤二、穿耗能钢棒（9），作为预制梁（2）的临时支撑；
步骤三、安装预制梁（2）；
步骤四、穿后预应力筋（3）；
步骤五、进行预制梁（2）与框架柱（1）接缝处粘结材料（17）的施工；
步骤六、待粘结材料（17）达到要求强度后，张拉预应力筋（3），并将预应力筋孔道（4）灌实；
步骤七、安装预制板（10.1）；
步骤八、安装连接组件（5）；
步骤九、浇筑现浇叠合层（10.2）；至此施工结束。
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