CN110952657A - 装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明是装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，包括由多根预应力筋连接的预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁，以及在柱和梁的连接处两侧均设置的连接金属构件。连接金属构件一端与预制钢筋混凝土柱侧面固定连接，另一端与预制钢筋混凝土梁侧面固定连接；预制钢筋混凝土梁一端的两侧均设置有混凝土梁侧槽；连接金属构件与预制钢筋混凝土梁的接触面表面设置有凸块，凸块嵌入混凝土梁侧槽内；凸块和混凝土梁侧槽槽壁之间填充有高阻尼材料板。该种连接装置可以保证在梁柱节点在易发生转角错动时，除了可依靠预应力筋来提高该节点的自复位能力之外，还可利用高阻尼材料板的摩擦耗能和循环压缩缓冲性能，改善该节点的耗能和抗弯能力。

Description

装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置

技术领域

本发明是土木工程技术领域，具体的说是装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置。

背景技术

在现代建筑之中，装配式建筑因具有建筑速度快和生产成本较低等优点，而在我国得到了大力地发展。装配式建筑的框架梁与柱之间不再是通过现浇混凝土来连接，而借助额外的连接装置将其组合在一起。常见的连接方式便是利用无粘结预应力筋将预制的钢筋混凝土框架梁和柱拼装在一起。

虽然无粘结预应力筋可以提高钢筋混凝土框架梁柱节点在地震后的自复位性能，但是它们的耗能性能较弱，在梁端容易产生较大的应力集中，使得梁端的 部分混凝土容易出现破坏，造成梁柱节点的抗弯性能降低。

泡沫铝/高分子聚合物是一种将高分子聚合物从三维各个方向填充入开孔泡沫铝内部孔洞的高阻尼材料。这种高阻尼材料具有良好的摩擦耗能性能和循环压缩缓冲性能。若能将该高阻尼材料与预应力筋同时引入装配式梁柱节点中，必然能够很好的改善装配式钢筋混凝土框架梁柱节点的耗能性能、抗弯性能和自复位性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，在连接处设置预应力筋和连接金属构件，通过预应力筋将预制钢筋混凝土柱和梁拼装在一起，连接金属构件侧壁的凸块则嵌入预制钢筋混凝土梁侧壁上的混凝土梁侧槽，并在凸块和混凝土梁侧槽之间填充高阻尼材料板，可以保证在梁柱节点易发生转角错动时，除了可借助预应力筋来提高该节点的自复位能力之外，还可依靠高阻尼材料板的摩擦耗能和循环压缩缓冲性能来改善该节点的耗能和抗弯能力。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，包括预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁，所述的预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁采用多根预应力筋连接，每根预应力筋均平行预制钢筋混凝土梁轴向设置，所述的预应力筋靠近预制钢筋混凝土柱一端穿过预制钢筋混凝土柱，其特征在于：预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁的连接处两侧均设置有连接金属构件，所述的连接金属构件为“L”型折板，所述的连接金属构件一端与预制钢筋混凝土柱侧面固定连接，另一端与预制钢筋混凝土梁侧面固定连接，所述的预制钢筋混凝土梁靠近预制钢筋混凝土柱一端的两侧均设置有混凝土梁侧槽，所述的连接金属构件与预制钢筋混凝土梁的接触面表面设置有凸块，所述的凸块嵌入混凝土梁侧槽内，所述的凸块外表面和混凝土梁侧槽槽壁之间填充有高阻尼材料板。

所述的预制钢筋混凝土柱的侧壁上设置有若干混凝土柱预应力筋孔，所述的预制钢筋混凝土梁端面上设置有若干沿预制钢筋混凝土梁轴向延伸的混凝土梁预应力筋孔，每根预应力筋依次穿过混凝土柱预应力筋孔和混凝土梁预应力筋孔实现预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁的拼装连接。

所述的连接金属构件包括第一固定构件板和第二固定构件板，所述的第一固定构件板和第二固定构件板端部固定连接，第一固定构件板和第二固定构件板之间的夹角与预制钢筋混凝土柱侧壁和预制钢筋混凝土梁侧壁之间夹角相同，所述的凸块固定设置在第一固定构件板侧表面上。

所述的第一固定构件板端部通过若干第一固定螺栓与预制钢筋混凝土梁侧壁固定连接，每根第一固定螺栓依次穿过远端固定孔和混凝土梁固定孔实现第一固定构件板和预制钢筋混凝土梁固定连接；所述的第二固定构件板通过若干第二固定螺栓与预制钢筋混凝土柱侧壁固定连接，每根第二固定螺栓依次穿过近端固定孔和混凝土柱固定孔实现第二固定构件板和预制钢筋混凝土柱侧壁固定连接；

所述的远端固定孔设置在凸块远离第二固定构件板一端的边缘外侧，所述的混凝土梁固定孔设置在混凝土梁侧槽远离预制钢筋混凝土柱一端的边缘外侧；所述的近端固定孔设置在第二固定构件板上，所述的混凝土柱固定孔设置在混凝土柱预应力筋孔的两侧。

所述的混凝土梁侧槽靠近预制钢筋混凝土梁端面一端在预制钢筋混凝土梁端面形成开口，所述的凸块靠近第二固定构件板一端的端面与第二固定构件板的外壁平齐，所述的凸块的竖直截面外边缘与混凝土梁侧槽竖直截面外边缘相似，所述的凸块的侧壁与混凝土梁侧槽槽壁之间的间距为高阻尼材料板的厚度，所述的凸块的长度与混凝土梁侧槽的长度相同。

所述的高阻尼材料板采用由高分子聚合物填充入开孔泡沫铝的孔洞内而得到的复合材料制成。

所述的混凝土梁侧槽的槽壁为非圆弧结构，所述的混凝土梁侧槽的槽壁包括槽底壁和槽侧壁，所述的槽底壁表面固定安装中间高阻尼材料板，两侧的槽侧壁表面分别固定安装有上侧高阻尼材料板和下侧高阻尼材料板。

所述的预制钢筋混凝土梁设置有混凝土梁侧槽一端的端面为工字型，所述的端面中部为矩形，所述的混凝土梁预应力筋孔设置在预制钢筋混凝土梁端面的顶部和底部。

该种装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置能够产生的有益效果为：第一，预制钢筋混凝土梁侧面的混凝土梁侧槽和连接金属构件侧壁的凸块能够和预应力筋共同提高预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁连接点处的支撑力；第二，混凝土梁侧槽的槽壁为非圆弧结构，保证了在预制钢筋混凝土梁和凸块发生相对转动时，凸块会对上侧高阻尼材料板和下侧高阻尼材料板产生挤压，进而实现上下侧高阻尼材料板对凸块的循环挤压缓冲，从而提高梁柱的抗弯能力；第三，中间高阻尼材料板的设置提高了预制钢筋混凝土梁和凸块接触面的摩擦力，即中间高阻尼材料板既能够与凸块接触面发生界面摩擦耗能，从而可为梁柱节点带来耗能性能的提高；第四，预应力筋为预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁的连接处带来自复位的能力，配合凸块、高阻尼材料板和混凝土梁侧槽结构带来的耗能性能和抗弯性能，极大提高了连接处的抗震性能，从而减少梁柱节点在震后的残余变形和损伤。

附图说明

图1为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置的结构示意图。

图2为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中预制钢筋混凝土柱的结构示意图。

图3为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中预制钢筋混凝土梁的结构示意图。

图4为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中连接金属构件的结构示意图。

图5为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中高阻尼材料板的位置示意图。

图6为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中高阻尼材料板的力-位移摩擦滞回曲线图。

图7为本发明装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置中高阻尼材料板的应力-应变循环压缩曲线图。

说明书附图标注：1、预制钢筋混凝土柱；2、连接金属构件；3、预制钢筋混凝土梁；4、预应力筋；5、高阻尼材料板； 5a、上侧高阻尼材料板；5b、中间高阻尼材料板；5c、下侧高阻尼材料板；6、混凝土柱预应力筋孔；7、混凝土柱固定孔；8、混凝土梁侧槽；9、混凝土梁预应力筋孔；10、混凝土梁固定孔；11、凸块；12、远端固定孔；13、近端固定孔；14；第一固定构件板；15、第二固定构件板。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，包括预制钢筋混凝土柱1和预制钢筋混凝土梁3，所述的预制钢筋混凝土柱1和预制钢筋混凝土梁3采用多根预应力筋4连接，每根预应力筋4均平行预制钢筋混凝土梁3轴向设置，所述的预应力筋4靠近预制钢筋混凝土柱1一端穿过预制钢筋混凝土柱1，其特征在于：预制钢筋混凝土柱1和预制钢筋混凝土梁3的连接处两侧均设置有连接金属构件2，所述的连接金属构件2为“L”型折板，所述的连接金属构件2一端与预制钢筋混凝土柱1侧面固定连接，另一端与预制钢筋混凝土梁3侧面固定连接，所述的预制钢筋混凝土梁3靠近预制钢筋混凝土柱1一端的两侧均设置有混凝土梁侧槽8，所述的连接金属构件2与预制钢筋混凝土梁3的接触面表面设置有凸块11，所述的凸块11嵌入混凝土梁侧槽8内，所述的凸块11外表面和混凝土梁侧槽8槽壁之间填充有高阻尼材料板5。

本实施例中，预制钢筋混凝土柱1的侧壁上设置有若干混凝土柱预应力筋孔6，所述的预制钢筋混凝土梁3端面上设置有若干沿预制钢筋混凝土梁3轴向延伸的混凝土梁预应力筋孔9，每根预应力筋4依次穿过混凝土柱预应力筋孔6和混凝土梁预应力筋孔3实现预制钢筋混凝土柱1和预制钢筋混凝土梁3的固定连接。

若干个混凝土柱预应力筋孔6组成混凝土柱预应力筋孔组，混凝土柱预应力筋孔6的数量不少于两个，若干个混凝土梁预应力筋孔9组成混凝土梁预应力筋孔组，混凝土梁预应力筋孔9的数量与混凝土柱预应力筋孔6一致，且混凝土柱预应力筋孔6和混凝土梁预应力筋孔9位置上一一对应；所述的混凝土柱预应力筋孔6侧向穿过预制钢筋混凝土柱1，所述的混凝土梁预应力筋孔9轴向穿过预制钢筋混凝土梁3，预应力筋4的端部通过螺栓结构固定。

本实施例中，连接金属构件2包括第一固定构件板14和第二固定构件板15，所述的第一固定构件板14和第二固定构件板15端部固定连接，第一固定构件板14和第二固定构件板15之间的夹角与预制钢筋混凝土柱1侧壁和预制钢筋混凝土梁3侧壁之间夹角相同，所述的凸块11固定设置在第一固定构件板14侧表面上。

本实施例中，第一固定构件板14端部通过若干第一固定螺栓与预制钢筋混凝土梁3侧壁固定连接，每根第一固定螺栓依次穿过远端固定孔12和混凝土梁固定孔10实现第一固定构件板14和预制钢筋混凝土梁3固定连接；所述的第二固定构件板15通过若干第二固定螺栓与预制钢筋混凝土柱1侧壁固定连接，每根第二固定螺栓依次穿过近端固定孔13和混凝土柱固定孔7实现第二固定构件板15和预制钢筋混凝土柱1侧壁固定连接；

本实施例中，远端固定孔12设置在凸块11远离第二固定构件板15一端的边缘外侧，所述的混凝土梁固定孔10设置在混凝土梁侧槽8远离预制钢筋混凝土柱1一端的边缘外侧；所述的近端固定孔13设置在第二固定构件板15上，所述的混凝土柱固定孔7设置在混凝土柱预应力筋孔6的两侧。

连接金属构件2为“L”型折板，其中第二固定构件板15与预制钢筋混凝土柱1侧壁紧密固定连接，近端固定孔13数量不少于两个，均匀分布在第二固定构件板15上，近端固定孔13贯穿第二固定构件板15，每侧的混凝土柱固定孔7数量与近端固定孔13数量相同，混凝土柱固定孔7侧向贯穿预制钢筋混凝土柱1，每根第一固定螺栓穿过预制钢筋混凝土柱1和第二固定构件板15实现固定，也实现了连接金属构件2与预制钢筋混凝土柱1的固定连接。

两侧的第一固定构件板14夹紧中间的预制钢筋混凝土梁3，每根第一固定螺栓依次穿过一侧的第一固定构件板14、预制钢筋混凝土梁3和另一侧的第一固定构件板14实现连接金属构件2与预制钢筋混凝土梁3的固定连接。

第一固定构件板14与第二固定构件板15之间的夹角可以根据实际工况调整，用于适应预制钢筋混凝土柱1和预制钢筋混凝土梁3非垂直连接的情况。

本实施例中，混凝土梁侧槽8靠近预制钢筋混凝土梁3端面一端在预制钢筋混凝土梁3端面形成开口，所述的凸块11靠近第二固定构件板15一端的端面与第二固定构件板15的外壁平齐，所述的凸块11的竖直截面外边缘与混凝土梁侧槽8竖直截面外边缘相似，所述的凸块11的侧壁与混凝土梁侧槽8槽壁之间的间距为高阻尼材料板5的厚度，所述的凸块11的长度与混凝土梁侧槽8的长度相同。

凸块11的侧壁与混凝土梁侧槽8槽壁之间的间距为高阻尼材料板5的厚度，保证了凸块11和高阻尼材料板5的紧密接触，进一步的，凸块11和高阻尼材料板5之间可以设置一定的预紧力。

本实施例中，高阻尼材料板5采用由高分子聚合物填充入开孔泡沫铝的孔洞内而得到的复合材料制成。混凝土梁侧槽8的槽壁为非圆弧结构，所述的混凝土梁侧槽8的槽壁包括槽底壁和槽侧壁，所述的槽底壁表面固定安装中间高阻尼材料板5b，两侧的槽侧壁表面分别固定安装有上侧高阻尼材料板5a和下侧高阻尼材料板5c。

本实施例中，预制钢筋混凝土梁3设置有混凝土梁侧槽8一端的端面为工字型，所述的端面中部为矩形，所述的混凝土梁预应力筋孔9设置在预制钢筋混凝土梁3端面的顶部和底部。

混凝土梁侧槽8的槽壁为非圆弧结构，保证了在预制钢筋混凝土梁3和凸块11发生相对转动时凸块11端部距离混凝土梁侧槽8的槽壁的具体发生变化，能够使凸块11壁对高阻尼材料板5产生挤压，混凝土梁侧槽8和凸块11的截面包括且不限于矩形、梯形等对称四边形结构。中间高阻尼材料板5b既能够与凸块11接触面发生界面摩擦耗能，中间高阻尼材料板5b的两端又能够结合上侧高阻尼材料板5a和下侧高阻尼材料板5c实现和凸块11接触面发生循环挤压缓冲。

混凝土梁侧槽8一端的端面为工字型，混凝土梁预应力筋孔9可以设置在预制钢筋混凝土梁3的顶部和底部，不影响梁底部受力通长钢筋的布置。进一步，凸块11靠近第二固定构件板15端面与第二固定构件板15侧壁平齐，混凝土梁侧槽8靠近预制钢筋混凝土梁3端面一端在预制钢筋混凝土梁3端面形成开口，该种凸块11和混凝土梁侧槽8的结构保证了连接处对于震动的敏感性，优于混凝土梁侧槽8内部设置的情况。

进一步的，混凝土梁侧槽8的尺寸和高阻尼材料板5的厚度需依据具体工况设定。例如，为了发挥高阻尼材料板5b的滞回摩擦性能，需要让凸块11和梁侧槽8对高阻尼材料板5b施加一个适宜的正压力，从而保证高阻尼材料板5b可以与凸块11完好地接触在一起。这个正压力应稍微大于高阻尼材料板的屈服强度，并以此设计出混凝土梁侧槽8的尺寸和高阻尼材料板5b的厚度。

由图6可知，高阻尼材料板随着位移幅值的增加，其摩擦滞回曲线就愈显得饱满，体现了高阻尼材料板在摩擦方面具有良好的耗能性能。由图7中可看出，高阻尼材料板的压缩强度随应变的增加而呈非线性增长，并且它的加/卸载曲线也形成了闭合的滞回环，表明该高阻尼材料板在循环压缩方面具有一定的缓冲和耗能特性。

由图中可以明显看出，该种装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置能够充分发挥高阻尼材料板5的摩擦耗能和循环压缩缓冲等性能，以及预应力筋的恢复能力，从而减少梁柱节点在震后的残余变形和损伤，改善其耗能、自复位和抗弯能力。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，包括预制钢筋混凝土柱（1）和预制钢筋混凝土梁（3），所述的预制钢筋混凝土柱（1）和预制钢筋混凝土梁（3）采用多根预应力筋（4）连接，每根预应力筋（4）均平行预制钢筋混凝土梁（3）轴向设置，所述的预应力筋（4）靠近预制钢筋混凝土柱（1）一端穿过预制钢筋混凝土柱（1），其特征在于：预制钢筋混凝土柱（1）和预制钢筋混凝土梁（3）的连接处两侧均设置有连接金属构件（2），所述的连接金属构件（2）为“L”型折板，所述的连接金属构件（2）一端与预制钢筋混凝土柱（1）侧面固定连接，另一端与预制钢筋混凝土梁（3）侧面固定连接，所述的预制钢筋混凝土梁（3）靠近预制钢筋混凝土柱（1）一端的两侧均设置有混凝土梁侧槽（8），所述的连接金属构件（2）与预制钢筋混凝土梁（3）的接触面表面设置有凸块（11），所述的凸块（11）嵌入混凝土梁侧槽（8）内，所述的凸块（11）外表面和混凝土梁侧槽（8）槽壁之间填充有高阻尼材料板（5）。

2.根据权利要求1所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的预制钢筋混凝土柱（1）的侧壁上设置有若干混凝土柱预应力筋孔（6），所述的预制钢筋混凝土梁（3）端面上设置有若干沿预制钢筋混凝土梁（3）轴向延伸的混凝土梁预应力筋孔（9），每根预应力筋（4）依次穿过混凝土柱预应力筋孔（6）和混凝土梁预应力筋孔（3）实现预制钢筋混凝土柱（1）和预制钢筋混凝土梁（3）的固定连接。

3.根据权利要求2所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的连接金属构件（2）包括第一固定构件板（14）和第二固定构件板（15），所述的第一固定构件板（14）和第二固定构件板（15）端部固定连接，第一固定构件板（14）和第二固定构件板（15）之间的夹角与预制钢筋混凝土柱（1）侧壁和预制钢筋混凝土梁（3）侧壁之间夹角相同，所述的凸块（11）固定设置在第一固定构件板（14）侧表面上。

4.根据权利要求3所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的第一固定构件板（14）端部通过若干第一固定螺栓与预制钢筋混凝土梁（3）侧壁固定连接，每根第一固定螺栓依次穿过远端固定孔（12）和混凝土梁固定孔（10）实现第一固定构件板（14）和预制钢筋混凝土梁（3）固定连接；所述的第二固定构件板（15）通过若干第二固定螺栓与预制钢筋混凝土柱（1）侧壁固定连接，每根第二固定螺栓依次穿过近端固定孔（13）和混凝土柱固定孔（7）实现第二固定构件板（15）和预制钢筋混凝土柱（1）侧壁固定连接；

所述的远端固定孔（12）设置在凸块（11）远离第二固定构件板（15）一端的边缘外侧，所述的混凝土梁固定孔（10）设置在混凝土梁侧槽（8）远离预制钢筋混凝土柱（1）一端的边缘外侧；所述的近端固定孔（13）设置在第二固定构件板（15）上，所述的混凝土柱固定孔（7）设置在混凝土柱预应力筋孔（6）的两侧。

5.根据权利要求3所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的混凝土梁侧槽（8）靠近预制钢筋混凝土梁（3）端面一端在预制钢筋混凝土梁（3）端面形成开口，所述的凸块（11）靠近第二固定构件板（15）一端的端面与第二固定构件板（15）的外壁平齐，所述的凸块（11）的竖直截面外边缘与混凝土梁侧槽（8）竖直截面外边缘相似，所述的凸块（11）的侧壁与混凝土梁侧槽（8）槽壁之间的间距为高阻尼材料板（5）的厚度，所述的凸块（11）的长度与混凝土梁侧槽（8）的长度相同。

6.根据权利要求5所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的高阻尼材料板（5）采用由高分子聚合物填充入开孔泡沫铝的孔洞内而得到的复合材料制成。

7.根据权利要求5所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的混凝土梁侧槽（8）的槽壁为非圆弧结构，所述的混凝土梁侧槽（8）的槽壁包括槽底壁和槽侧壁，所述的槽底壁表面固定安装中间高阻尼材料板（5b），两侧的槽侧壁表面分别固定安装有上侧高阻尼材料板（5a）和下侧高阻尼材料板（5c）。

8.根据权利要求5所述的装配式钢筋混凝土框架的梁柱节点连接装置，其特征在于：所述的预制钢筋混凝土梁（3）设置有混凝土梁侧槽（8）一端的端面为工字型，所述的端面中部为矩形，所述的混凝土梁预应力筋孔（9）设置在预制钢筋混凝土梁（3）端面的顶部和底部。

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