CN110541502A - 装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构；所述承重柱内部布置竖向受力钢筋、箍筋和中心工字钢，承重柱上下端部布置耗能套筒，左右端部安装耗能支架；耗能套筒两侧预制套筒安装槽；主梁左右两端部预制T形卡榫，主梁上下两端部预制长方体卡榫；主梁通过布置在套筒安装槽里的T形卡榫与承重柱连接；预制剪力墙上下端部及一个侧端部布置墙体安装槽；预制剪力墙通过上下端部的墙体安装槽与主梁连接；本发明装配式程度高、施工安装方便、具有优良耗能能力和稳定承载力，主体结构始终保持弹性；将混凝土剪力墙和装配式工艺相结合，在保证混凝土剪力墙刚度的同时实现了便于批量生产和现场拼装，提高了现场施工效率。

Description

装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构及其安装方法，属于建筑工业化、耗能、装配式混凝土框架结构建筑技术领域。

背景技术

预制装配式结构能够节能、节水、节材，大幅度减少建筑垃圾、降低噪声污染，减少劳动力用量和强度，有效改善施工环境，提高工程质量，是值得大力推广的结构。预制装配式框架剪力墙结构是其中一种非常重要的结构形式，目前在国内外正在大力 发展。但如何保证预制装配结构在强震下的安全性是一个具有挑战性的难题。其难点在于如何保证预制结构模块之间的连接可靠性和便捷性，以及如何增强预制结构的耗能性能。目前的部分预制剪力墙尽管能够通过各种构造方式实现连接的可靠性和便捷性，但大多数耗能性能较差，难以有效保证结构在强震下的安全性。因此，研制开发种装配式耗能混凝土框架结构及与剪力墙的连接就显得既迫切而且特别有意义。

发明内容

为了解决预制结构模块之间的连接可靠性差、框架结构连接节点耗能性能差等技术问题，本发明提供一种装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构及其安装方法。

本发明采用的技术方案如下：

装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，包括承重柱、主梁、预制剪力墙、耗能套筒、连接套筒、抗剪螺栓、连接钢板、连接螺栓、耗能支架；所述承重柱的两端设置耗能套筒，耗能套筒的内部设置连接套筒，耗能套筒和连接套筒用于连接上下两个承重柱，承重柱的左右两侧设置耗能支架，耗能支架的内侧设置预制剪力墙，两块预制剪力墙之间用连接螺栓穿过连接钢板固定，所述主梁通过耗能套筒与承重柱连接；主梁的两端通过抗剪螺栓与耗能套筒连接。

进一步地，所述承重柱包括承重柱主体、竖向受力钢筋、箍筋、中心工字钢、承重核心区、耗能套筒安装槽、混凝土保护层；所述承重柱主体内部分为承重核心区和非承重核心区；承重核心区外侧皆为非承重核心区；承重核心区内布置竖向受力钢筋、箍筋及中心工字钢，竖向受力钢筋、箍筋及中心工字钢的两端均延伸出承重柱主体外侧；承重柱主体上下端部的非承重核心区布置耗能套筒安装槽，耗能套筒安装槽外侧连接混凝土保护层，耗能套筒安装槽内侧连接承重核心区；承重柱主体延伸出的中心工字钢与连接套筒连接。

进一步地，所述主梁包括主梁主体、长方体卡榫、T形卡榫、安装凹槽、底槽、卡榫连接孔；主梁主体顶部和底部的中间均预制长方体卡榫，主梁主体的左右端部预制T形卡榫，T形卡榫的形状与耗能套筒的主梁安装槽相匹配；T形卡榫下侧布置与耗能套筒的外接钢板厚度相匹配的底槽；T形卡榫腹板位置布置六个卡榫连接孔，T形卡榫腹板外侧布置安装凹槽。

进一步地，所述预制剪力墙包括剪力墙主体、墙体连接槽、外卡板、墙间连接槽、墙间连接孔；预制剪力墙上下端部及外侧端部均布置墙体连接槽，墙体连接槽外侧布置外卡板；预制剪力墙内侧端部的中部位置前后布置四个墙间连接槽，墙间连接槽内部布置墙间连接孔；

横向方向两个预制剪力墙通过连接螺栓连接；其中四个墙间连接槽内布置四块连接钢板；连接螺栓穿过连接钢板上面布置的螺栓通孔和墙间连接孔将两块预制剪力墙固定在一起；

预制剪力墙外侧端部与承重柱连接；固定在承重柱侧部的耗能支架的竖直端和水平端分别插入预制剪力墙外侧端部布置的墙体连接槽内部；外卡板覆盖在耗能支架的外侧；

预制剪力墙上下端部与主梁连接；主梁上下端部布置的长方体卡榫插入预制剪力墙上下端部布置的墙体连接槽内部；外卡板覆盖在长方体卡榫的外侧。

进一步地，所述耗能套筒包括套筒主体、主梁安装槽、外接钢板、抗剪通孔、注浆孔；套筒主体前侧预留两个注浆孔，套筒主体左右两侧预制外接钢板；外接钢板与套筒主体围成一个主梁安装槽，外接钢板左右两侧各布置六个抗剪通孔；

耗能套筒布置在承重柱上下端部，竖直方向两个承重柱通过耗能套筒连接；套筒主体插入承重柱的耗能套筒安装槽，套筒主体包裹住承重柱的耗能套筒安装槽内侧的承重核心区、从承重柱主体延伸出的竖向受力钢筋、箍筋、中心工字钢及连接套筒；连接套筒包裹住两端的中心工字钢；外接钢板搭接在混凝土保护层上；通过注浆孔向耗能套筒内部注浆。

进一步地，所述耗能支架包括竖直端、固定槽、水平端、固定螺栓；所述竖直端上下端部连接水平端；竖直端内部布置固定槽，固定槽内布置螺栓通孔；固定螺栓穿过螺栓通孔将耗能支架固定在承重柱左右两侧；耗能支架的水平端设置在主梁上下两侧无长方体卡榫区段；水平端与长方体卡榫横向对齐布置。

进一步地，所述耗能支架的竖直端与水平端的宽度与预制剪力墙的墙体连接槽的宽度相匹配。

进一步地，所述长方体卡榫和两个水平端长度之和与两个墙体连接槽长度之和相等。

装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构的安装方法，包括以下步骤：

（a）在承重柱上端部安装耗能套筒；通过注浆孔向两者的连接节点处注浆处理；

（b）安装下层的主梁，通过抗剪螺栓将主梁与耗能套筒固定在一起；并在承重柱左右两侧布置耗能支架；形成初步框架结构；

（c）安装预制剪力墙；注重预制剪力墙与承重柱和下层的主梁的连接；

（d）安装上层的主梁，通过抗剪螺栓将主梁与耗能套筒固定在一起。

本发明的有益效果：本发明装配式程度高、施工安装方便、具有优良耗能能力和稳定承载力，主体结构始终保持弹性；将混凝土剪力墙和装配式工艺相结合，在保证混凝土剪力墙刚度的同时实现了便于批量生产和现场拼装，提高了现场施工效率并且有效解决装配式连接中拼装定位难、节点连接不够可靠等问题，从而保证了节点处连接的可靠性。

附图说明

图1为耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构示意图；

图2为耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构正视图；

图3为承重柱结构示意图；

图4为耗能套筒结构示意图；

图5为承重柱、耗能套筒、连接套筒连接示意图；

图6为两根承重柱连接示意图；

图7为主梁结构示意图；

图8为主梁正视图；

图9为耗能支架结构示意图；

图10为主梁、耗能支架、承重柱连接示意图；

图11为预制剪力墙结构示意图一；

图12为预制剪力墙结构示意图二；

图13为两块预制剪力墙连接示意图；

图14为主梁、预制剪力墙、承重柱连接示意图。

其中：1为承重柱；2为主梁；3为预制剪力墙；4为耗能套筒；5为连接套筒；6为抗剪螺栓；7为连接钢板；8为连接螺栓；9为耗能支架；

1-1为承重柱主体；1-2为竖向受力钢筋；1-3为箍筋；1-4为中心工字钢；1-5为承重核心区；1-6为耗能套筒安装槽；1-7为混凝土保护层；3-1为剪力墙主体；3-2为墙体连接槽；3-3为外卡板；3-4为墙间连接槽；3-5为墙间连接孔；4-1为套筒主体；4-2为主梁安装槽；4-3为外接钢板；4-4为抗剪通孔；4-5为注浆孔；9-1为竖直端；9-2为固定槽；9-3为水平端；9-4为固定螺栓。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例：如图1-14所示，装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构；包括承重柱1、主梁2、预制剪力墙3、耗能套筒4、连接套筒5、抗剪螺栓6、连接钢板7、连接螺栓8、耗能支架9；所述承重柱1由承重柱主体1-1、竖向受力钢筋1-2、箍筋1-3、中心工字钢1-4、承重核心区1-5、耗能套筒安装槽1-6、混凝土保护层1-7；承重柱主体1-1内部分为承重核心区1-5和非承重核心区；承重核心区1-5外侧皆为非承重核心区；承重核心区1-5内布置竖向受力钢筋1-2、箍筋1-3及中心工字钢1-4并延伸出承重柱主体1-1外侧；承重柱主体1-1上下端部非承重核心区布置耗能套筒安装槽1-6，耗能套筒安装槽1-6外侧连接混凝土保护层1-7，内侧连接承重核心区1-5；连接套筒5与承重柱主体1-1延伸出的中心工字钢1-4连接；

耗能套筒4由套筒主体4-1、主梁安装槽4-2、外接钢板4-3、抗剪通孔4-4、注浆孔4-5；套筒主体4-1前侧预留两个注浆孔4-5，套筒主体4-1左右两侧预制外接钢板4-3；外接钢板4-3与套筒主体4-1围成一个主梁安装槽4-2外接钢板4-3左右两侧各布置6个抗剪通孔4-4；耗能套筒4布置在承重柱1上下端部，竖直方向两个承重柱1通过耗能套筒4连接；其中：套筒主体4-1插入耗能套筒安装槽1-6，套筒主体4-1包裹住耗能套筒安装槽1-6内侧的承重核心区1-5、从承重柱主体1-1延伸出的竖向受力钢筋1-2、箍筋1-3、中心工字钢1-4、连接套筒5；连接套筒5包裹住两端的中心工字钢1-4；外接钢板4-3搭接在混凝土保护层1-7上；通过注浆孔4-5向耗能套筒4内部注浆；

主梁2由主梁主体2-1、长方体卡榫2-2、T形卡榫2-3、安装凹槽2-4、底槽2-5、卡榫连接孔2-6；主梁主体2-1上下端部预制长方体卡榫2-2，左右端部预制T形卡榫2-3，T形卡榫2-3形状与主梁安装槽4-2相匹配；T形卡榫2-3下侧布置与外接钢板4-3厚度相匹配底槽2-5；T形卡榫2-3腹板位置布置6个卡榫连接孔2-6，T形卡榫2-3腹板外侧布置安装凹槽2-4；主梁2通过耗能套筒4与承重柱1连接；T形卡榫2-3插入主梁安装槽4-2内部，外接钢板4-3卡在安装凹槽2-4、和底槽2-5内部，6根抗剪螺栓6穿过卡榫连接孔2-6和抗剪通孔4-4将主梁2与耗能套筒4连接并将其自身固定在外接钢板4-3外侧；

耗能支架9由竖直端9-1、固定槽9-2、水平端9-3、固定螺栓9-4组成；竖直端9-1上下部连接水平端9-3；竖直端9-1内部布置固定槽9-2，固定槽9-2内布置螺栓通孔；固定螺栓9-4穿过螺栓通孔将耗能支架9固定在承重柱1左右两侧；耗能支架9的水平端9-3与主梁2无长方体卡榫2-2区段接触；预制剪力墙3由剪力墙主体3-1、墙体连接槽3-2、外卡板3-3、墙间连接槽3-4、墙间连接孔3-5组成；

预制剪力墙3上下端部及一个侧端部布置墙体连接槽3-2，墙体连接槽3-2外侧布置外卡板3-3；预制剪力墙3另一个侧端部的中部位置前后布置四个墙间连接槽3-4，墙间连接槽3-4内部布置墙间连接孔3-5；横向方向两个预制剪力墙3通过连接螺栓8连接；其中四个墙间连接槽3-4内布置四块连接钢板7；连接螺栓8穿过连接钢板7上面布置螺栓通孔和墙间连接孔3-5将两块预制剪力墙3固定在一起；预制剪力墙3一个侧端部与承重柱1连接；预制剪力墙3一个侧端部布置墙体连接槽3-2与耗能支架9固定在承重柱1侧部的连接；外卡板3-3覆盖在耗能支架9的外侧；预制剪力墙3上下端部与主梁2连接；主梁2上下端部布置的长方体卡榫2-2插入预制剪力墙3上下端部布置的墙体连接槽3-2内部；外卡板3-3覆盖在长方体卡榫2-2的外侧；所述耗能支架9的竖直端9-1与水平端9-3的宽度与墙体连接槽3-2的的宽度相匹配。

所述长方体卡榫2-2和两个水平端9-3长度之和与两个墙体连接槽3-2长度之和相等；所述竖直方向两个承重柱1通过耗能套筒4连接；待连接完毕后通过耗能套筒4上面布置注浆孔4-5向连接节点注浆。

装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构的安装方法，包括以下步骤：

（a）在承重柱1上端部安装耗能套筒4；通过注浆孔4-5向两者的连接节点处注浆处理；

（b）安装下层主梁2，通过抗剪螺栓6将主梁2与耗能套筒4固定在一起；并在承重柱1左右两侧布置耗能支架9；形成初步框架结构；

（c）安装预制剪力墙3；注重预制剪力墙3与承重柱1和下层主梁2的连接；

（d）安装上层主梁2，通过抗剪螺栓6将主梁2与耗能套筒4固定在一起。

Claims (9)

1.装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：包括承重柱（1）、主梁（2）、预制剪力墙（3）、耗能套筒（4）、连接套筒（5）、抗剪螺栓（6）、连接钢板（7）、连接螺栓（8）、耗能支架（9）；所述承重柱（1）的两端设置耗能套筒（4），耗能套筒（4）的内部设置连接套筒（5），耗能套筒（4）和连接套筒（5）用于连接上下两个承重柱（1），承重柱（1）的左右两侧设置耗能支架（9），耗能支架（9）的内侧设置预制剪力墙（3），两块预制剪力墙（3）之间用连接螺栓（8）穿过连接钢板（7）固定，所述主梁（2）通过耗能套筒（4）与承重柱（1）连接；主梁（2）的两端通过抗剪螺栓（6）与耗能套筒（4）连接。

2.根据权利要求1所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述承重柱（1）包括承重柱主体（1-1）、竖向受力钢筋（1-2）、箍筋（1-3）、中心工字钢（1-4）、承重核心区（1-5）、耗能套筒安装槽（1-6）、混凝土保护层（1-7）；所述承重柱主体（1-1）内部分为承重核心区（1-5）和非承重核心区；承重核心区（1-5）外侧皆为非承重核心区；承重核心区（1-5）内布置竖向受力钢筋（1-2）、箍筋（1-3）及中心工字钢（1-4），竖向受力钢筋（1-2）、箍筋（1-3）及中心工字钢（1-4）的两端均延伸出承重柱主体（1-1）外侧；承重柱主体（1-1）上下端部的非承重核心区布置耗能套筒安装槽（1-6），耗能套筒安装槽（1-6）外侧连接混凝土保护层（1-7），耗能套筒安装槽（1-6）内侧连接承重核心区（1-5）；承重柱主体（1-1）延伸出的中心工字钢（1-4）与连接套筒（5）连接。

3.根据权利要求1所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述主梁（2）包括主梁主体（2-1）、长方体卡榫（2-2）、T形卡榫（2-3）、安装凹槽（2-4）、底槽（2-5）、卡榫连接孔（2-6）；主梁主体（2-1）顶部和底部的中间均预制长方体卡榫（2-2），主梁主体（2-1）的左右端部预制T形卡榫（2-3），T形卡榫（2-3）的形状与耗能套筒（4）的主梁安装槽（4-2）相匹配；T形卡榫（2-3）下侧布置与耗能套筒（4）的外接钢板（4-3）厚度相匹配的底槽（2-5）；T形卡榫（2-3）腹板位置布置六个卡榫连接孔（2-6），T形卡榫（2-3）腹板外侧布置安装凹槽（2-4）。

4.根据权利要求1所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述预制剪力墙（3）包括剪力墙主体（3-1）、墙体连接槽（3-2）、外卡板（3-3）、墙间连接槽（3-4）、墙间连接孔（3-5）；预制剪力墙（3）上下端部及外侧端部均布置墙体连接槽（3-2），墙体连接槽（3-2）外侧布置外卡板（3-3）；预制剪力墙（3）内侧端部的中部位置前后布置四个墙间连接槽（3-4），墙间连接槽（3-4）内部布置墙间连接孔（3-5）；

横向方向两个预制剪力墙（3）通过连接螺栓（8）连接；其中四个墙间连接槽（3-4）内布置四块连接钢板（7）；连接螺栓（8）穿过连接钢板（7）上面布置的螺栓通孔和墙间连接孔（3-5）将两块预制剪力墙（3）固定在一起；

预制剪力墙（3）外侧端部与承重柱（1）连接；固定在承重柱（1）侧部的耗能支架（9）的竖直端（9-1）和水平端（9-3）分别插入预制剪力墙（3）外侧端部布置的墙体连接槽（3-2）内部；外卡板（3-3）覆盖在耗能支架（9）的外侧；

预制剪力墙（3）上下端部与主梁（2）连接；主梁（2）上下端部布置的长方体卡榫（2-2）插入预制剪力墙（3）上下端部布置的墙体连接槽（3-2）内部；外卡板（3-3）覆盖在长方体卡榫（2-2）的外侧。

5.根据权利要求1所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述耗能套筒（4）包括套筒主体（4-1）、主梁安装槽（4-2）、外接钢板（4-3）、抗剪通孔（4-4）、注浆孔（4-5）；套筒主体（4-1）前侧预留两个注浆孔（4-5），套筒主体（4-1）左右两侧预制外接钢板（4-3）；外接钢板（4-3）与套筒主体（4-1）围成一个主梁安装槽（4-2），外接钢板（4-3）左右两侧各布置六个抗剪通孔（4-4）；

耗能套筒（4）布置在承重柱（1）上下端部，竖直方向两个承重柱（1）通过耗能套筒（4）连接；套筒主体（4-1）插入承重柱（1）的耗能套筒安装槽（1-6），套筒主体（4-1）包裹住承重柱（1）的耗能套筒安装槽（1-6）内侧的承重核心区（1-5）、从承重柱主体（1-1）延伸出的竖向受力钢筋（1-2）、箍筋（1-3）、中心工字钢（1-4）及连接套筒（5）；连接套筒（5）包裹住两端的中心工字钢（1-4）；外接钢板（4-3）搭接在混凝土保护层（1-7）上；通过注浆孔（4-5）向耗能套筒（4）内部注浆。

6.根据权利要求1所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述耗能支架（9）包括竖直端（9-1）、固定槽（9-2）、水平端（9-3）、固定螺栓（9-4）；所述竖直端（9-1）上下端部连接水平端（9-3）；竖直端（9-1）内部布置固定槽（9-2），固定槽（9-2）内布置螺栓通孔；固定螺栓（9-4）穿过螺栓通孔将耗能支架（9）固定在承重柱（1）左右两侧；耗能支架（9）的水平端（9-3）设置在主梁（2）上下两侧无长方体卡榫（2-2）区段；水平端（9-3）与长方体卡榫（2-2）横向对齐布置。

7.根据权利要求6所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述耗能支架（9）的竖直端（9-1）与水平端（9-3）的宽度与预制剪力墙（3）的墙体连接槽（3-2）的宽度相匹配。

8.根据权利要求3所述的装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构，其特征在于：所述长方体卡榫（2-2）和两个水平端（9-3）长度之和与两个墙体连接槽（3-2）长度之和相等。

9.装配式耗能混凝土框架与剪力墙的连接结构的安装方法，其特征在于：包括以下步骤：

（a）在承重柱（1）上端部安装耗能套筒（4）；通过注浆孔（4-5）向两者的连接节点处注浆处理；

（b）安装下层的主梁（2），通过抗剪螺栓（6）将主梁（2）与耗能套筒（4）固定在一起；并在承重柱（1）左右两侧布置耗能支架（9）；形成初步框架结构；

（c）安装预制剪力墙（3）；注重预制剪力墙（3）与承重柱（1）和下层的主梁（2）的连接；

（d）安装上层的主梁（2），通过抗剪螺栓（6）将主梁（2）与耗能套筒（4）固定在一起。