CN110258800A - 一种带支撑连接的全装配式可恢复功能rcs组合节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，包括混凝土柱和支撑连接板，所述混凝土柱内部嵌入了预埋钢柱，所述预埋钢柱两端为契形钢柱，所述钢柱上对称设置有抗剪栓钉，且抗剪栓钉竖向间距为10mm，所述预埋钢柱腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅰ，所述钢梁与混凝土柱连接处的翼缘和腹板表面均需设置2mm厚的低弹模材料。该带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，通过钢梁将轴力、剪力和弯矩传递给预埋钢柱和混凝土柱，有效保证该种RCS节点在复杂受力下不发生任何损伤，从而使得该种节点在经历地震作用后能迅速恢复功能，具有装配效率高、抗震性能强、震后不发生损伤和施工方便等优点，并能实现可观的经济效益的效果。
Description
技术领域
本发明涉及框架梁技术领域，具体为一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点。
背景技术
装配式钢筋混凝土柱(Reinforced Concrete Column)—钢梁(Steel Beam)组合框架结构，简称“装配式RCS组合框架结构”，是指采用预制钢筋混凝土柱、钢梁和组合楼板进行现场装配而成的框架结构，可充分利用和发挥钢和钢筋混凝土构件各自的优点，是符合建筑工业化发展趋势的优势结构体系之一，发展前景广阔。与钢柱相比，钢筋混土柱的抗压性能好，刚度大，耐久性和耐火性好，节约钢材，提高结构的稳定性，与钢筋混凝土梁相比，钢梁的抗弯性能好，质量轻，施工方便，减小构件截面尺寸，增大有效使用空间。另外，全装配式结构体系可有效提高工程施工质量、节约成本和资源配置、提高施工效率，为当前装配式结构体系的重点研究内容，但该种结构体系多以干连接为主，其节点转动刚度和相应结构的抗侧刚度都较弱。
2016年实施的《中国地震动参数区划图》中提高了部分建筑结构的抗震设防烈度，且国家也日益重视结构体系的震后功能快速恢复能力。由于全装配式RCS组合框架结构中钢筋混凝土柱-钢梁节点的转动刚度较小，从而使得结构的抗侧刚度不足，且在罕遇地震下连接处的混凝土可能发生较大损伤，影响结构的抗震性能和震后功能恢复能力。将Y形偏心钢支撑引入全装配式RCS框架结构体系中，由此提出一种全装配式RCS-偏心钢支撑结构体系。该种结构体系中，全装配式混凝土柱和钢梁间采用干式连接节点，端部的钢梁与钢梁间设置柔性连接，可有效减小干式连接节点的弯矩，使其能在大震变形下仍不发生损伤，偏心钢支撑设置在全装配式RCS框架结构中，且将耗能段设置为长度比小于1.0的短剪切型耗能段，其受剪承载能力、延性和耗能能力较普通剪切型耗能段有明显提高，并由此提高相应结构的抗侧刚度和抗震性能。预期在罕遇地震下，该种结构体系结构的损伤仅发生在耗能段处，震后仅需更换耗能段即可快速恢复结构的功能。
综上所述，为保证全装配式RCS-偏心钢支撑结构体系在遭遇罕遇地震时的损伤仅发生在耗能段，需保证全装配式混凝土柱-钢梁-支撑节点在复杂受力下不发生任何残余变形和损伤。为此，提出一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，具有装配效率高、抗震性能强、震后不发生损伤和施工方便等优点。预期在相应结构经历不同等级的地震作用时，该种连接始终处于弹性作用，且不发生损伤，具有快速恢复功能的作用，使相应结构实现“小震和中震变形下无损伤，大震可换、可修复，巨震不倒塌”的抗震设防目标。基于此，本创造提出一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，解决了装配式RCS组合框架结构中抗震性能弱和装配式RCS组合连接节点易发生损伤的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，包括混凝土柱和支撑连接板，所述混凝土柱内部嵌入了预埋钢柱，所述预埋钢柱两端为契形钢柱，所述钢柱上对称设置有抗剪栓钉，且抗剪栓钉竖向间距为10mm，所述预埋钢柱腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅰ，所述加劲肋Ⅰ与钢梁上下翼缘平齐，所述混凝土柱四周对称布置有纵向钢筋，所述钢筋外侧沿纵向竖向等距布置有箍筋，所述钢梁一侧与钢端板相连，所述钢端板远离混凝土柱一侧设置有铰接连接板，所述支撑连接板一端设置有支撑端板，所述支撑连接板上安装有加劲肋Ⅲ和加劲肋Ⅳ，所述加劲肋Ⅲ沿支撑连接板靠混凝土柱端部对称布置，所述加劲肋Ⅳ沿支撑连接板远离混凝土柱端部对称布置，所述支撑端板与钢梁上翼缘采用高强螺栓连接，所述支撑连接板焊接连接有支撑，所述钢梁与混凝土柱连接处的翼缘和腹板表面均需设置2mm厚的低弹模材料。
优选的，所述混凝土柱的中心与预埋钢柱的中心重合，所述混凝土柱和钢梁的中轴线连接点与支撑的中轴线重合。
优选的，所述钢梁腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅱ，所述加劲肋Ⅱ沿钢梁长度方向设置两块，其中靠近混凝土柱一侧的加劲肋Ⅱ与加劲肋Ⅲ对齐，远离混凝土柱一侧的加劲肋Ⅱ与加劲肋Ⅳ对齐。
优选的，所述预埋钢柱与钢梁采用焊接连接，所述预埋钢柱与契形钢柱采用焊接连接，所述加劲肋Ⅰ与预埋钢柱焊接连接，所述加劲肋Ⅱ与钢梁焊接连接，所述加劲肋Ⅲ与支撑连接板和支撑端板均焊接连接，所述加劲肋Ⅳ与支撑连接板和支撑端板均焊接连接。
优选的，所述铰接连接板中心与钢端板中心重合，并与钢梁腹板在同一平面内，所述铰接连接板与钢端板焊接连接。
(三)有益效果
本发明提供了一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点。具备以下有益效果：
(1)、该种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，通过预埋钢柱的设置，以及契形钢柱、钢梁、支撑连接板、支撑端板、加劲肋、抗剪铨钉、铰接连接板、高强螺栓和无粘接材料的配合使用，从而起到了通过钢梁与预埋钢柱焊接连接、支撑与支撑端板焊接连接、支撑端板与钢梁螺栓连接、钢梁与混凝土柱之间设置2mm厚的低弹模材料，使得该新型RCS组合节点在复杂受力下钢梁将荷载传递至预埋钢柱上，并由此传递给混凝土柱。由于钢梁与混凝土柱间设置了低弹模材料，钢梁在复杂受力下所引起的变形不会与混凝土柱接触，有效减轻混凝土柱的损伤。另外，通过在预埋钢柱两端设置契形钢柱、侧向设置抗剪铨钉，可有效增大预埋钢柱与混凝土之间的接触面和承载能力，使得该种新型RCS组合节点在地震作用下不发生任何破坏或损伤，具有装配效率高、抗震性能强、震后不发生损伤和施工方便等优点，并能实现可观的经济效益的效果。
附图说明
图1为本发明RCS-偏心钢支撑结构图，
图2为本发明全装配式可恢复功能RCS组合节点示意图，
图3为本发明预埋钢柱构造示意图，
图4为本发明钢梁构造示意图，
图5为本发明支撑连接装置构造示意图，
图6为本发明节点图2的A处放大图，
图7是图2的B-B剖面图，
图8是图2的C-C剖面图，
图9是图2的D-D剖面图，
图10是图2的E-E剖面图。
图中：1、混凝土柱，2、钢梁，3、铰接连接板，4、支撑，5、耗能段，6、预埋钢柱，7、契形钢柱，8、抗剪铨钉，9、加劲肋Ⅰ，10、纵向钢筋，11、箍筋，12、加劲肋Ⅱ，13、钢端板，14、支撑连接板，15、支撑端板，16、加劲肋Ⅲ，17、加劲肋Ⅳ，18、高强螺栓，19、低弹模材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-10所示，本发明提供一种技术方案：一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，包括混凝土柱1和支撑连接板14，混凝土柱1内部嵌入了预埋钢柱6，混凝土柱1的中心与预埋钢柱6的中心重合，混凝土柱1和钢梁2的中轴线连接点与支撑4的中轴线重合，预埋钢柱6两端为契形钢柱7，钢柱6上对称设置有抗剪栓钉8，且抗剪栓钉8竖向间距为100mm，预埋钢柱6腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅰ9，钢梁6腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅱ12，预埋钢柱6与钢梁2采用焊接连接，预埋钢柱6与契形钢柱7采用焊接连接，加劲肋Ⅰ9与预埋钢柱6焊接连接，加劲肋Ⅱ12与钢梁2焊接连接，加劲肋Ⅲ16与支撑连接板14和支撑端板15均焊接连接，加劲肋Ⅳ17与支撑连接板14和支撑端板15均焊接连接，铰接连接板3中心与钢端板13中心重合，并与钢梁2腹板在同一平面内，铰接连接板3与钢端板13焊接连接，加劲肋Ⅱ12沿钢梁6长度方向设置两块，其中靠近混凝土柱1一侧的加劲肋Ⅱ12与加劲肋Ⅲ16对齐，远离混凝土柱1一侧的加劲肋Ⅱ12与加劲肋Ⅳ17对齐，加劲肋Ⅰ9与钢梁2上下翼缘平齐，混凝土柱1四周对称布置有纵向钢筋10，钢筋10外侧沿纵向竖向等距布置有箍筋11，钢梁2一侧与钢端板13相连，钢端板13远离混凝土柱1一侧设置有铰接连接板3，支撑连接板14一端设置有支撑端板15，支撑连接板14上安装有加劲肋Ⅲ16和加劲肋Ⅳ17，加劲肋Ⅲ16沿支撑连接板14靠混凝土柱1端部对称布置，加劲肋Ⅳ17沿支撑连接板14远离混凝土柱1端部对称布置，支撑端板15与钢梁2上翼缘采用高强螺栓18连接，支撑连接板14焊接连接有支撑4，钢梁2与混凝土柱1连接处的翼缘和腹板表面均需设置2mm厚的低弹模材料，并沿钢梁6长度方向设置两块，由此形成预埋钢梁构件，将预埋钢柱6与钢梁2焊接连接，且预先埋入混凝土柱1中，并保证混凝土柱1的中心与预埋钢柱6的中心重合，随后将纵向钢筋10对称布置在混凝土柱1四周，以及箍筋11沿纵向钢筋10外侧竖向等距布置。另外，在混凝土柱1与钢梁2翼缘和腹板交接处，需提前在钢梁2表面设置2mm厚的低弹模材料19，并浇筑混凝土。支撑端板15与支撑连接板14一端焊接连接，将加劲肋Ⅲ16对称焊接在支撑连接板14和支撑端板15的一端，将加劲肋Ⅳ17对称焊接在支撑连接板14和支撑端板15的另一端，由此形成支撑连接件。将加劲肋Ⅲ16设置在钢梁2上翼缘靠混凝土柱1一侧，并与钢梁2靠混凝土柱1一侧的加劲肋Ⅱ12平齐，且加劲肋Ⅳ17与钢梁2另一侧的加劲肋Ⅱ12平齐。支撑连接件中的支撑端板15与钢梁2上翼缘采用高强螺栓18连接后，再将支撑4焊接在支撑连接板14上，并保证混凝土柱1和钢梁2的中轴线连接点与支撑4的中轴线重合，由此形成的带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点。
使用时，首先通过钢梁2与预埋钢柱6连接，再在钢梁2翼缘与腹板和混凝土1柱接触处设置低弹模材料19，随后将预埋钢柱6设置在混凝土柱1中心位置，并浇筑混凝土。在形成全装配式RCS组合节点后，将支撑4与支撑端板14焊接连接，并将支撑连接板15与钢梁2上翼缘通过高强螺栓18连接。在经历地震作用时，由于钢梁2与混凝土柱1接触处设置了低弹模材料19，钢梁2在复杂受力下所引起的变形不会与混凝土柱1接触，有效减轻混凝土柱1的损伤。另外，通过在预埋钢柱6两端设置契形钢柱7、侧向设置抗剪铨钉8，可有效增大预埋钢柱6与混凝土柱1之间的接触面和承载能力，使得该种新型RCS组合节点在地震作用下不发生任何破坏或损伤，具有装配效率高、抗震性能强、震后不发生损伤和施工方便等优点，并能实现可观的经济效益的效果，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，包括混凝土柱(1)和支撑连接板(14)，其特征在于：所述混凝土柱(1)内部嵌入了预埋钢柱(6)，所述预埋钢柱(6)两端为契形钢柱(7)，所述钢柱(6)上对称设置有抗剪栓钉(8)，且抗剪栓钉(8)竖向间距为100mm，所述预埋钢柱(6)腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅰ(9)，所述加劲肋Ⅰ(9)与钢梁(2)上下翼缘平齐，所述混凝土柱(1)四周对称布置有纵向钢筋(10)，所述钢筋(10)外侧沿纵向竖向等距布置有箍筋(11)，所述钢梁(2)一侧与钢端板(13)相连，所述钢端板(13)远离混凝土柱(1)一侧设置有铰接连接板(3)，所述支撑连接板(14)一端设置有支撑端板(15)，所述支撑连接板(14)上安装有加劲肋Ⅲ(16)和加劲肋Ⅳ(17)，所述加劲肋Ⅲ(16)沿支撑连接板(14)靠混凝土柱(1)端部对称布置，所述加劲肋Ⅳ(17)沿支撑连接板(14)远离混凝土柱(1)端部对称布置，所述支撑端板(15)与钢梁(2)上翼缘采用高强螺栓(18)连接，所述支撑连接板(14)焊接连接有支撑(4)，所述钢梁(2)与混凝土柱(1)连接处的翼缘和腹板表面均需设置2mm厚的低弹模材料。
2.根据权利要求1所述的一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，其特征在于：所述混凝土柱(1)的中心与预埋钢柱(6)的中心重合，所述混凝土柱(1)和钢梁(2)的中轴线连接点与支撑(4)的中轴线重合。
3.根据权利要求1所述的一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，其特征在于：所述钢梁(6)腹板两侧对称布置有加劲肋Ⅱ(12)，所述加劲肋Ⅱ(12)沿钢梁(6)长度方向设置两块，其中靠近混凝土柱(1)一侧的加劲肋Ⅱ(12)与加劲肋Ⅲ(16)对齐，远离混凝土柱(1)一侧的加劲肋Ⅱ(12)与加劲肋Ⅳ(17)对齐。
4.根据权利要求1所述的一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，其特征在于：所述预埋钢柱(6)与钢梁(2)采用焊接连接，所述预埋钢柱(6)与契形钢柱(7)采用焊接连接，所述加劲肋Ⅰ(9)与预埋钢柱(6)焊接连接，所述加劲肋Ⅱ(12)与钢梁(2)焊接连接，所述加劲肋Ⅲ(16)与支撑连接板(14)和支撑端板(15)均焊接连接，所述加劲肋Ⅳ(17)与支撑连接板(14)和支撑端板(15)均焊接连接。
5.根据权利要求1所述的一种带支撑连接的全装配式可恢复功能RCS组合节点，其特征在于：所述铰接连接板(3)中心与钢端板(13)中心重合，并与钢梁(2)腹板在同一平面内，所述铰接连接板(3)与钢端板(13)焊接连接。
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