CN111364611A - 一种装配式预应力自复位节点 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式预应力自复位节点，包括相互垂直交叉布置的预制混凝土柱和预制混凝土梁，它还包括两个夹紧单元，两个夹紧单元分别布置于预制混凝土柱的两侧，两个夹紧单元之间横向连接有记忆合金棒；夹紧单元包括两个连接组件，两个连接组件分别布置于预制混凝土梁的上下两侧，上下两侧的连接组件通过定位螺栓连接；连接组件的内端与预制混凝土梁内伸出的配筋连接，两个连接组件的外端用于与外部相邻的预制混凝土梁夹紧连接。制造简单，施工方便，缩短工期，降低成本，实现节点的自复位，减小乃至消除节点的受力变形，从而延长结构的使用寿命；保证了装配式节点和整体结构的安全性；提高装配整体式混凝土框架结构抗震性能。

Description

一种装配式预应力自复位节点
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种装配式预应力自复位节点。
背景技术
装配整体式混凝土结构是由预制混凝土构件通过可靠的方式进行连接并与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料形成整体的装配式混凝土结构。近年来，我国环保任务紧迫增加，人口红利消失，政府密集出台相应政策，大力推广装配式建筑，装配式结构迎来新的发展契机。
装配式结构建筑有两个核心特征：①预制混凝土构件，②可靠的连接方式。构件预制化可以提高混凝土浇筑、振捣和养护环节的质量，工厂作业环境比工地现场更适合全面细致地进行质量检查和控制，构件的质量能够得到有效的保证。而有效的连接方式则是保证装配式结构具有良好的整体性和抗震性的关键。在以往的装配式节点中，连接部位大多在节点核心区或梁端塑性铰区进行连接，这往往会导致结构形成弱节点或梁端塑性铰提前破坏，新旧混凝土界面形成薄弱层，进而影响整体结构的抗震性能。以实现结构自复位功能为主要特点的结构功能可恢复性是近年来结构抗震研究的新趋势之一，为实现这一目的，将预应力技术与预制装配式混凝土技术相结合，使得这种结构在遭遇罕遇地震后，结构整体残余变形较小，结构构件的损伤较低，建筑内部的各种设备仍能正常运转，震后经过简单维修仍能继续使用。然而后张拉预应力筋的施加往往需要借助于大型的预应力施加装置，且施加装置较复杂，在装配式框架节点施加预应力时操作复杂且不便。
因此，提出更合理的兼具耗能与自复位功能且预应力施加方便的新型装配式节点，成为发展现代装配整体式混凝土结构的新需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种装配式预应力自复位节点，制造简单，施工方便，缩短工期，降低成本，节约工程造价；可实现节点的自复位，减小乃至消除节点受力后的残余变形，从而延长结构的使用寿命；保证了装配式节点和整体结构的安全性；提高装配整体式混凝土框架结构抗震性能。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种装配式预应力自复位节点，包括相互垂直交叉布置的预制混凝土柱和预制混凝土梁，它还包括自复位连接装置，自复位连接装置包括两个夹紧单元，两个夹紧单元分别布置于预制混凝土柱的两侧，两个夹紧单元之间横向连接有记忆合金棒；
夹紧单元包括两个连接组件，两个连接组件分别布置于预制混凝土梁的上下两侧，上下两侧的连接组件通过定位螺栓连接；连接组件的内端与预制混凝土梁内伸出的配筋连接，两个连接组件的外端用于与外部相邻的预制混凝土梁夹紧连接。
按照上述技术方案，连接组件包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第二连接件和第三连接件交叉布置于第一连接件上，第一连接件的底部与与预制混凝土柱或预制混凝土梁内伸出的配筋连接固定，第一连接件上设有凸台，记忆合金棒的一端横向依次穿过对应侧的第一连接件的凸台和第二连接件并通过锚固螺母锁紧连接，第一连接件的凸台通过预应力施加螺栓与第二连接件的一端横向连接，第二连接件的另一端连接有栓杆，栓杆横向穿过第三连接件通过预应力张拉螺母锁紧连接；
第一连接件通过限位螺栓与第二连接件沿竖直方向连接，第一连接件通过第一定位螺栓与第三连接件的一端沿竖直方向连接，第三连接件的另一端悬置于第一连接件外，用于与外部相邻的预制混凝土梁夹紧连接。
按照上述技术方案，第一连接件和第二连接件上对应设有限位孔，第一定位螺栓依次贯穿第二连接件和第一连接件上的限位孔，并通过螺母锁紧，第三连接件上横向设有锚固孔洞，第二连接件上的栓杆横向穿过锚固孔洞，并通过锚固螺母锁紧连接。
按照上述技术方案，记忆合金棒为SMA棒，SMA棒的个数为4个，4个SMA棒分成上下两组，沿预制混凝土梁长度方向布置。
按照上述技术方案，凸台布置于第一连接件的翼缘，使第一连接件形成L形；构成L型连接件。
按照上述技术方案，第二连接件为U形，构成U型连接件，第三连接件为T形，构成T型连接件，T型连接件的宽头端通过预应力施加螺栓与L型连接件的凸台连接，T型连接件的窄头端设置于U型连接件的U形槽内，通过栓杆与U型连接件的中部连接。
按照上述技术方案，通过拧紧锚固螺母10及拧动预应力张拉螺母11对记忆合金棒施加预应力，并在上下两个连接组件以及相邻的两个预制混凝土梁之间共同形成的空间浇筑有混凝土。
按照上述技术方案，夹紧单元还包括两个密封板，两个密封板分别布置于上下两个连接组件的外侧，并且两个密封板分别与相邻的两个预制混凝土梁搭接。
按照上述技术方案，外部相邻的预制混凝土梁竖直设有内嵌钢套筒，上下两个连接组件中的第三连接件之间连接有第二定位螺栓，第二定位螺栓的上端与上侧第三连接件连接，第二定位螺栓的下端穿过内嵌钢套筒与下侧第三连接件连接，通过上下两个第三连接件对外部相邻预制混凝土梁夹紧。
按照上述技术方案，预制混凝土柱中横向预留有PVC管，记忆合金棒从预留的PVC管穿过预制混凝土柱分别与两侧的夹紧单元连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明的连接配件制造简单，方便工厂式量化生产，施工方便，能迅速完成预制装配建筑中梁和柱的连接，缩短工期，降低成本，节约工程造价；由于形状记忆合金棒具有优越的超弹性和阻尼性能，通过梁柱节点间的相对转动带动记忆合金棒杆伸长，利用记忆合金棒较高的恢复力实现节点的自复位，达到提升节点耗能的能力，对记忆合金棒施加预应力，提高了记忆合金棒的恢复力，从而极大地提高了节点的自复位能力，风荷载、城市地铁等震动荷载或小震等作用下，可使连接装置迅速做出反应，减小乃至消除节点的受力变形，从而延长结构的使用寿命；本发明不需要外部预应力施加装置即可完成形状记忆合金预应力的施加，解决了施工过程中施加预应力操作复杂且不便的问题，而且该装置简单，尺寸较小，不影响外观；本发明的装配连接处位于节点核心区和梁端塑性铰区之外，解决了因连接处于节点核心区或梁端塑性铰区导致结构形成弱节点或梁端塑性铰提前破坏的问题，保证了装配式节点和整体结构的安全性；提高装配整体式混凝土框架结构抗震性能。
附图说明
图1是本发明实施例中装配式预应力自复位节点的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明实施例中L型连接件的立面图；
图4是本发明实施例中U型连接件的立面图；
图5是本发明实施例中T型连接件的立面图；
图6是本发明实施例中SMA棒的结构示意图；
图7是本发明实施例中柱端向右发生侧移时装配式预应力自复位节点的结构示意图；
图8是本发明实施例中柱端向左发生侧移时装配式预应力自复位节点的结构示意图；
图中，1-预制混凝土柱，2-预制混凝土梁，3-配筋，4-SMA棒，5-预应力施加螺栓，6-限位螺栓，7-第一定位螺栓，8-第二定位螺栓，9-内嵌钢套筒，10-锚固螺母，11-预应力张拉螺母，12-后浇带，13-L型连接件，14-U型连接件，15-T型连接件，16-密封板，17-锚固孔洞，18-SMA孔，19-预应力施加螺栓孔，20-限位孔，21-第一定位螺栓孔，22-第二定位螺栓孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图6所示，本发明提供的一个实施例中的装配式预应力自复位节点，包括相互垂直交叉布置的预制混凝土柱1和预制混凝土梁2，它还包括自复位连接装置，自复位连接装置包括两个夹紧单元，两个夹紧单元分别布置于预制混凝土柱1的两侧，两个夹紧单元之间横向连接有记忆合金棒；记忆合金棒穿过预制混凝土柱1，其两端分别与两个夹紧单元连接；
夹紧单元包括两个连接组件，两个连接组件分别布置于预制混凝土梁2的上下两侧，上下两侧的连接组件通过定位螺栓连接；连接组件的内端与预制混凝土梁2内伸出的配筋3连接，两个连接组件的外端用于与外部相邻的预制混凝土梁2夹紧连接。
进一步地，位于预制混凝土梁2上侧的两个连接组件，分别布置于预制混凝土柱1的左右两侧，并通过记忆合金棒连接；同样，位于预制混凝土梁2下侧的两个连接组件，分别布置于预制混凝土柱1的左右两侧，并通过记忆合金棒连接。
进一步地，连接组件包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第二连接件和第三连接件交叉布置于第一连接件上，第一连接件的底部与与预制混凝土柱1或预制混凝土梁2内伸出的配筋3连接固定，第一连接件的内侧翼缘上设有凸台，记忆合金棒的一端横向依次穿过对应侧的第一连接件的凸台和第二连接件并通过锚固螺母10锁紧连接，第一连接件的凸台通过预应力施加螺栓5与第二连接件的一端横向连接，第二连接件的另一端连接有栓杆，栓杆横向穿过第三连接件通过预应力张拉螺母11锁紧连接；凸台上和第二连接件上均设有预应力施加螺栓孔19，预应力施加螺栓孔用于穿过预应力施加螺栓5。
第一连接件通过限位螺栓6与第二连接件沿竖直方向连接，第一连接件通过第一定位螺栓7与第三连接件的一端沿竖直方向连接，第三连接件的另一端悬置于第一连接件外，用于与外部相邻的预制混凝土梁2夹紧连接。
进一步地，第一连接件和第二连接件上对应设有限位孔20，第一定位螺栓7依次贯穿第二连接件和第一连接件上的限位孔20，并通过螺母锁紧，第三连接件上横向设有锚固孔洞17，第二连接件上的栓杆横向穿过锚固孔洞17，并通过锚固螺母10锁紧连接。
进一步地，第二连接件上的限位孔20为腰圆孔。
进一步地，记忆合金棒为SMA棒4，SMA棒4的个数为4个，4个SMA棒4分成上下两组，沿预制混凝土梁2长度方向布置。
进一步地，凸台布置于第一连接件的翼缘，使第一连接件形成L形；构成L型连接件13。
进一步地，第二连接件为U形，构成U型连接件14，第三连接件为T形，构成T型连接件15，T型连接件15的宽头端通过预应力施加螺栓5与L型连接件13的凸台连接，T型连接件15的窄头端设置于U型连接件14的U形槽内，通过栓杆与U型连接件14的中部连接。
进一步地，通过拧紧锚固螺母10及拧动预应力张拉螺母11对记忆合金棒施加预应力f＝xE,其中E为每批次记忆合金棒马氏体弹性段的弹性模量，x为记忆合金棒在预应力f下的变形量，并在上下两个连接组件以及相邻的两个预制混凝土梁2之间共同形成的空间浇筑有混凝土，该空间浇筑的混凝土为后浇带12。
进一步地，夹紧单元还包括两个密封板16，两个密封板16分别布置于上下两个连接组件的外侧，并且两个密封板16分别与相邻的两个预制混凝土梁2搭接。
进一步地，外部相邻的预制混凝土梁2竖直设有内嵌钢套筒9，上下两个连接组件中的第三连接件之间连接有第二定位螺栓8，第二定位螺栓8的上端与上侧第三连接件连接，第二定位螺栓8的下端穿过内嵌钢套筒9与下侧第三连接件连接，通过上下两个第三连接件对外部相邻预制混凝土梁2夹紧。
进一步地，预制混凝土柱1中横向预留有SMA孔18，SMA孔18内设有PVC管，记忆合金棒从预留的PVC管穿过预制混凝土柱1分别与两侧的夹紧单元连接。
进一步地，预留的PVC管个数与记忆合金棒的个数一致。
本发明的一个实施例中，参见图1至图2，本发明包括施加预应力的三个连接件(L型连接件13、U型连接件14、T型连接件15)，SMA棒4，内套丝钢套筒9，不锈钢密封板16，若干螺栓，以及锚固装置。
L型连接件13，U型连接件14，T型连接件15的形状见图3至图5。L型连接件13的下端与结构原有配筋3焊接在一起，L型连接件13上端翼缘和T型连接件15在连接SMA棒4的位置打圆孔4，圆孔4直径为1.2d4(d4为SMA棒4增大头处的直径)；T型连接件15靠近预制柱的一端与L型连接件13通过SMA棒4及其相应的螺母连接在一起，中部与L型连接件13通过限位螺栓6连接(两者可在垂直于预制柱且平行于预制梁长度的方向相对滑动)，T型连接件15远离预制柱的一端有两根通过焊接连接的栓杆(带螺纹)；U型连接件14中部的预留圆孔17穿过T型连接件15的栓杆，通过锚固预应力张拉螺母11与T型连接件15连接在一起。其中，预制梁上下两端的L型连接件13与U型连接件14通过数根(贯穿)定位螺栓7连接；在预制梁中预埋数个内套丝钢套筒9，套筒内径为1.1d8(d8为第二定位螺栓8的直径)，U型连接件14与预制梁2通过第二定位螺栓8连接。在预制柱端部使用PVC管预留横穿SMA棒的孔洞，SMA棒两端指定长度做挑丝处理，以便后期螺栓锚固。
进一步地，本发明所述节点与柱端的距离为d1(d1≥max{300mm，h}，h为预制梁的梁高，单位:mm)；
进一步地，预制柱两端两个节点之间至少设有四个平行于预制梁长度方向的SMA棒4(下面以四根SMA棒为例)；
进一步地，SMA棒4的两端通过锚固螺母10紧固，通过拧紧螺栓5和预应力张拉螺母11的办法对SMA棒4施加预应力；
进一步地，L型连接件13与T型连接件15通过限位螺栓6相连紧固。其中，L型连接件13上的限位孔20为圆孔，T型连接件15上的限位孔20为条状孔。
进一步地，节点装配完毕后(包括施加预应力和浇筑混凝土)，在节点外侧安装不锈钢密封板16，密封板与节点之间整体封胶，四周可通过卡扣与预制梁固定在一起。
本发明提供的基于SMA的装配式预应力自复位节点制作方法(及耗能原理)包括以下步骤：
1)记忆合金(SMA)棒4的制作加工：如图6所示，所需SMA棒4端部有增大头，以保证在受力过程中，端部挑丝部位不发生破坏。螺纹间距及螺纹深度严格按照GB/T 15756上相关规定尺寸(根据母材直径进行尺寸选取)进行制作，并购买相应尺寸精制六角螺母10(按GB/T 6170标准执行)，挑丝长度lt根据公式(1)计算：
Figure BDA0002447975820000061
其中，fu为SMA棒的极限抗拉强度，As为全部SMA棒的截面面积，σt为SMA棒螺纹的许用挤压应力，ds为SMA棒的公称直径，lt为最小套丝长度。
2)如图3至图5，本发明所述节点配件制作过程如下。
如图3所示，在一块a1×b1×h1方形钢板(a1为节点长度(沿梁长方向)，b1为预制梁的宽度，h1为L型连接件13的厚度，h1＝预制混凝土梁保护层厚度)的b1方向焊接一块矩形钢板，此时，L型连接件13的雏形制作完毕。在L型连接件13的翼缘上开四个孔，中间的两个圆孔5为预应力施加螺栓5的螺栓孔，需做内套丝处理，孔径略大于螺栓5的直径d5；两侧的两个圆孔4为SMA棒4穿过的孔洞，孔径略大于SMA棒4的直径d4。在L型连接件13的腹板上开五个圆孔，中间的圆孔6为用于固定L型连接件13与T型连接件15的限位螺栓6的孔洞，其余四个第一定位螺栓孔21位于腹板的四个角，是固定U型连接件14与L型连接件13的第一定位螺栓7的孔洞。
如图4和图5所示，可通过焊接等工艺，制作出如图所示的U型连接件14和T型连接件15，其中，U型连接件14与T型连接件翼缘的间隔不应小于SMA棒的最大可恢复变形bx；T型连接件15尾部平台焊接两个螺杆，用于对SMA棒4施加预应力；其顶部的两个翼缘用于锚固SMA棒4。T型连接件15的端部高平台与腹板，翼缘与腹板均为平滑过渡，以减小由于截面突变导致的应力集中现象：SMA棒4穿过翼缘上的孔洞后，使用螺母10对其进行锚固；T型连接件15中部开一个限位孔20，限位孔宽度略大于限位螺栓6的直径d6，长度l最小取值为2bx，bx为记忆合金棒4的其最大可恢复变形，具体计算公式按式(2)计算：
bx＝lsεs (2)
其中，ls为SMA棒的有效工作长度，εs为SMA棒的最大可恢复应变。
3)如图1和图2所示，本发明所述装配式节点组装过程如下。
a.配件的预埋工作：将内套丝钢套筒9预埋到预制梁中的指定位置，为保证结构的安全性，在预制梁端部预埋内套丝钢套筒9的部分需要进行箍筋加密等加固措施；用PVC管在预制柱上预留SMA棒4的孔洞。
b.装配式节点的组装：首先，将预制柱和预制梁中的原有配筋3置于同一水平线，采用机械连接或者焊接等方法将预制梁和预制柱中的原有钢筋3连接在一起，然后把L型连接件13的翼缘朝向节点外侧，嵌入节点中，置于与原钢筋3上，将原钢筋3和L型连接件13直接焊接在一起。将L型连接件13与原钢筋3焊接在一起的目的是保证对SMA棒4施加预应力时，预应力的作用方向始终保持水平且与梁长方向同向，避免出现因预应力作用方向发生偏移导致的预应力损失。
焊接完成后，将T型连接件15翼缘上的孔洞4对准L型连接件13翼缘上的孔洞4，用限位螺栓6将T型连接件15和L型连接件13连接在一起(初始时，限位螺栓6位于限位孔中央)，对节点施加预应力时和节点正常工作时，L型连接件13和T型连接件15可相对滑动。将SMA棒4分别穿过T型连接件15和L型连接件13翼缘上的孔洞4、预制柱上的预留孔洞和另一边连接件翼缘上的孔洞4，用锚固螺母10对SMA棒4进行锚固(此处应保证SMA棒两端伸出预制柱的距离相等)。
锚固完成后，U型连接件14的锚固孔洞17穿过T型连接件15端部的锚杆，将U型连接件14两肢上的贯穿式第一定位螺栓孔21对准L型连接件13上的第一定位螺栓孔21，高平台两侧的第二定位螺栓孔22对准预制梁2上的内嵌钢套筒9，用贯穿式定位螺栓7将U型连接件14与L型连接件13固定在一起，然后用第二定位螺栓8将U型连接件与预制梁2固定成整体。
装配式节点组装工作完成。
4)如图1和图2所示，本发明所述装配式节点预应力施加过程如下。
为保证预应力数值的精确性，在施加预应力之前，需要做数组试验，测出每一批次SMA棒4的马氏体弹性段的弹性模量E，用于计算预应力施加的数值。
根据每根SMA棒4所需要的预应力f，计算每根SMA棒的变形量x，每根SMA棒的变形量x可按式(3)计算：
Figure BDA0002447975820000081
其中，f为SMA棒所需要的预应力，E为每批次SMA棒马氏体弹性段的弹性模量，x为SMA棒在预应力f下的变形量。
计算好SMA棒4所需变形量后，开始施加预应力。将锚固预应力张拉螺母11拧到T型连接件15端部的锚杆上，预应力施加螺栓5拧到L型连接件翼缘的中间两个螺栓孔5中。同时拧进预制柱左侧或者右侧的预应力施加螺栓5(推动T型连接件15)和锚固螺栓11(拉动T型连接件15)来拉伸SMA棒4，当预应力施加螺栓5和预应力张拉螺母11拧进距离为SMA棒4所需要的变形量x时，拧紧记忆合金棒端部的锚固螺母10，直至SMA棒的拉伸变形为x。SMA棒4锚固完成后，检查所有螺母是否有松动，拧紧出现松动的螺母。
装配式节点预应力施加完成。
5)预应力施加完成后的收尾工作。
预应力施加过程结束后，在节点前后两侧支模板，对节点中部浇筑混凝土，形成混凝土后浇区12，混凝土后浇区12浇筑完成后，待混凝土强度达到混凝土设计强度等级的75％时，拆除模板，将不锈钢密封板16安装到节点外侧(如图1和图2所示)，采用整体封胶的方法将不锈钢密封板16与节点固定在一起，同时，不锈钢密封板16四周可使用卡扣与预制梁固定。
6)本发明所提供新型装配式自复位节点的工作过程。
如图7和图8所示，本发明的工作过程如下所述：
结构承受水平荷载(如地震)时，当柱端向右发生侧移时，左、右梁分别绕左节点右下角和右节点左上角转动，而梁柱间的相对转动带动SMA棒4受拉伸长，其形成的力偶承受大部分梁端弯矩，并提供节点较高的恢复力，以实现梁柱节点的自复位性能，在这个过程中，SMA棒4受拉产生变形，当力卸载后，SMA棒4带动装配式节点恢复至原始状态基本不留残余变形。在右梁端受力示意图中，N为预制柱与节点(预制梁)之间的挤压力，T1、T2分别为节点上、下SMA杆所产生的拉力，M、V分别为截面弯矩和剪力。
当柱端向左发生侧移时，左、右梁分别绕绕左节点右上角和右节点左下角转动，而梁柱间的相对转动带动SMA棒4受拉伸长，其形成的力偶承受大部分梁端弯矩，并提供节点较高的回复力，以实现梁柱节点的自复位性能，在这个过程中，SMA棒4受拉产生变形，当力卸载后，SMA棒4带动装配式节点恢复至原始状态基本不留残余变形。在左梁端受力示意图中，N为预制柱与节点(预制梁)之间的挤压力，T1、T2分别为节点上、下SMA杆所产生的拉力，M、V分别为截面弯矩和剪力。
在这个循环往复过程中，节点上下两端的SMA棒4一直处于工作状态，因对SMA棒4进行了预张拉，在装配式节点工作受力过程中，极大提高了记忆合金棒的恢复力，进而增强了节点的自复位能力，且SMA棒4始终承受拉力，能有效利用SMA的材料性能，而不用考虑SMA棒4在受压屈曲的问题。
本发明的具体优点是：(1)本发明提供了一种可自施加预应力的新型自复位装配整体式混凝土梁柱节点，该节点的连接配件制造简单，方便工厂式量化生产，施工方便，能迅速完成预制装配建筑中梁和柱的连接，缩短工期，降低成本，节约工程造价。(2)由于形状记忆合金(SMA)具有优越的超弹性和阻尼性能，通过梁柱节点间的相对转动带动SMA杆伸长，利用SMA杆较高的恢复力实现节点的自复位，达到提升节点耗能的能力。对SMA棒施加预应力，提高了SMA棒的恢复力，从而极大地提高了节点的自复位能力，风荷载、城市地铁等震动荷载或小震等作用下，可使连接装置迅速做出反应，减小乃至消除节点的受力变形，从而延长结构的使用寿命。(3)本发明提供的可自施加预应力的新型自复位装配整体式混凝土梁柱节点，不需要外部预应力施加装置即可完成对形状记忆合金预应力的施加，解决了施工过程施加预应力操作复杂且不便的问题，而且该装置简单，尺寸较小，不影响外观。(4)本发明提供的可自施加预应力新型自复位装配整体式混凝土梁柱节点的装配连接处位于节点核心区和梁端塑性铰区之外，解决了因连接处于节点核心区或梁端塑性铰区导致结构形成弱节点或梁端塑性铰提前破坏的问题，保证了装配式节点和整体结构的安全性。
本发明提供的自复位预应力装配式节点不仅限于SMA材料，若工程预算不高，可根据工程实际，将SMA棒替换为预应力筋等，根据混凝土结构设计理论修改本专利中提到的各项指标，保证结构安全。
综上所述，装配式结构建筑有两个核心特征：①预制混凝土构件，②可靠的连接方式。构件预制化可以提高混凝土浇筑、振捣和养护环节的质量，工厂作业环境比工地现场更适合全面细致地进行质量检查和控制，构件的质量能够得到有效的保证。而有效的连接方式则是保证装配式结构具有良好的整体性和抗震性的关键。在以往的装配式节点中，连接部位大多在节点核心区或梁端塑性铰区进行连接，这往往会导致构件形成弱节点或梁端塑性铰提前破坏，新旧混凝土界面形成薄弱层，进而影响整体结构的抗震性能。以实现结构自复位功能为主要特点的结构功能可恢复性是近年来结构抗震研究的新趋势之一，为实现这一目的，将预应力技术与预制装配式混凝土技术相结合，使得这种结构在遭遇罕遇地震后，结构整体残余变形较小，结构构件的损伤较低，建筑内部的各种设备仍能正常运转，震后经过简单维修仍能继续使用。然而后张拉预应力筋的施加往往需要借助于大型的预应力施加装置，且施加装置较复杂，在装配式框架节点施加预应力时操作复杂且不便。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种装配式预应力自复位节点，包括相互垂直交叉布置的预制混凝土柱和预制混凝土梁，其特征在于，它还包括自复位连接装置，自复位连接装置包括两个夹紧单元，两个夹紧单元分别布置于预制混凝土柱的两侧，两个夹紧单元之间横向连接有记忆合金棒；
夹紧单元包括两个连接组件，两个连接组件分别布置于预制混凝土梁的上下两侧，上下两侧的连接组件通过定位螺栓连接；连接组件的内端与预制混凝土柱或预制混凝土梁内伸出的配筋连接，两个连接组件的外端用于与外部相邻的预制混凝土梁夹紧连接。
2.根据权利要求1所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，连接组件包括第一连接件、第二连接件和第三连接件，第二连接件和第三连接件交叉布置于第一连接件上，第一连接件的底部与与预制混凝土柱或预制混凝土梁内伸出的配筋连接固定，第一连接件上设有凸台，记忆合金棒的一端横向依次穿过对应侧的第一连接件的凸台和第二连接件并通过锚固螺母锁紧连接，第一连接件的凸台通过预应力施加螺栓与第二连接件的一端横向连接，第二连接件的另一端连接有栓杆，栓杆横向穿过第三连接件通过预应力张拉螺母锁紧连接；
第一连接件通过限位螺栓与第二连接件沿竖直方向连接，第一连接件通过第一定位螺栓与第三连接件的一端沿竖直方向连接，第三连接件的另一端悬置于第一连接件外，用于与外部相邻的预制混凝土梁夹紧连接。
3.根据权利要求2所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，第一连接件和第二连接件上对应设有限位孔，第一定位螺栓依次贯穿第二连接件和第一连接件上的限位孔，并通过螺母锁紧，第三连接件上横向设有锚固孔洞，第二连接件上的栓杆横向穿过锚固孔洞，并通过锚固螺母锁紧连接。
4.根据权利要求1所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，凸台布置于第一连接件的翼缘，使第一连接件形成L形；构成L型连接件。
5.根据权利要求4所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，第二连接件为U形，构成U型连接件，第三连接件为T形，构成T型连接件，T型连接件的宽头端通过预应力施加螺栓与L型连接件的凸台连接，T型连接件的窄头端设置于U型连接件的U形槽内，通过栓杆与U型连接件的中部连接。
6.根据权利要求1所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，记忆合金棒为SMA棒，SMA棒的个数为4个，4个SMA棒分成上下两组，沿预制混凝土梁长度方向布置。
7.根据权利要求1所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，通过拧紧锚固螺母及拧动预应力张拉螺母对记忆合金棒施加预应力，并在上下两个连接组件以及相邻的两个预制混凝土梁之间共同形成的空间浇筑有混凝土。
8.根据权利要求7所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，夹紧单元还包括两个密封板，两个密封板分别布置于上下两个连接组件的外侧，并且两个密封板分别与相邻的两个预制混凝土梁搭接。
9.根据权利要求2所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，外部相邻的预制混凝土梁竖直设有内嵌钢套筒，上下两个连接组件中的第三连接件之间连接有第二定位螺栓，第二定位螺栓的上端与上侧第三连接件连接，第二定位螺栓的下端穿过内嵌钢套筒与下侧第三连接件连接，通过上下两个第三连接件对外部相邻预制混凝土梁夹紧。
10.根据权利要求1所述的装配式预应力自复位节点，其特征在于，预制混凝土柱中横向预留有PVC管，记忆合金棒从预留的PVC管穿过预制混凝土柱分别与两侧的夹紧单元连接。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112814157A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 重庆沫梦硕科技有限公司 一种装配式h型钢建筑角撑架节点结构
CN113431410A (zh) * 2021-05-07 2021-09-24 北京建筑大学 套筒灌浆连接的装配式梁柱连接结构
CN117071732A (zh) * 2023-10-11 2023-11-17 湖南大学 一种自复位高延性装配式框架结构

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206273960U (zh) * 2016-11-23 2017-06-23 深圳市威士邦建筑新材料科技有限公司 一种分解式预应力碳纤维张拉装置
CN108560706A (zh) * 2018-06-20 2018-09-21 中国矿业大学 一种摩擦耗能自复位全装配式节点
CN109930689A (zh) * 2019-04-13 2019-06-25 蚌埠学院 自复位预制梁柱抗震节点结构
KR101962853B1 (ko) * 2016-10-17 2019-07-31 지에스건설 주식회사 프리캐스트 보와 기둥의 연결구조 및 이를 이용한 보와 기둥을 연결하는 공법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101962853B1 (ko) * 2016-10-17 2019-07-31 지에스건설 주식회사 프리캐스트 보와 기둥의 연결구조 및 이를 이용한 보와 기둥을 연결하는 공법
CN206273960U (zh) * 2016-11-23 2017-06-23 深圳市威士邦建筑新材料科技有限公司 一种分解式预应力碳纤维张拉装置
CN108560706A (zh) * 2018-06-20 2018-09-21 中国矿业大学 一种摩擦耗能自复位全装配式节点
CN109930689A (zh) * 2019-04-13 2019-06-25 蚌埠学院 自复位预制梁柱抗震节点结构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹建新等: "《钒钛功能材料》", 31 March 2019, 冶金工业出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112814157A (zh) * 2021-01-06 2021-05-18 重庆沫梦硕科技有限公司 一种装配式h型钢建筑角撑架节点结构
CN113431410A (zh) * 2021-05-07 2021-09-24 北京建筑大学 套筒灌浆连接的装配式梁柱连接结构
CN117071732A (zh) * 2023-10-11 2023-11-17 湖南大学 一种自复位高延性装配式框架结构

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