CN111877831B - 一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法 - Google Patents

一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法，包括：上预制柱和下预制柱，上预制柱内预埋第一连接装置，第一连接装置包括第一锚固单元、上底板和若干上连接板，第一锚固单元与连接板分别固定连接在上底板的两个表面上；下预制柱内预埋第二连接装置，第二连接装置包括第二锚固单元、下底板和若干下连接板，第二锚固单元和连接板分别固定连接在下底板的两个表面上；上连接板纵向或横向设置在上底板上，下连接板横向或纵向设置在下底板上；下连接板和下连接板上均设置凹槽，上、下连接板通过凹槽拼插并相互交错咬合，第一连接装置和第二连接装置接缝处焊接固定。本发明安装定位准确、受力性能良好、现场施工无湿作业方便快捷。

Description

一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程装配式结构连接技术领域，尤其涉及一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法。
背景技术
近年来，随着城市化进程的发展以及节能环保的需求，国家为了推进建筑行业转型升级大力发展装配式构件，装配式混凝土结构作为一种普遍的装配式结构体系正大范围的运用于工程建设当中。装配式结构的优势在于其施工工期短、场地干扰小、更加绿色环保、构件批量化生产质量可靠度高等。
装配式混凝土结构节点连接处(梁-柱节点，柱-柱节点)通常是整个结构薄弱位置，因此连接节点设计的好与坏直接关乎整个结构体系的受力性能和稳定性。
现阶段装配式混凝土结构柱-柱连接节点技术主要有钢板螺栓连接、套筒灌浆和现场支模后浇等。钢板螺栓连接主要是通过螺栓连接预埋的钢板来实现预制柱的连接，其缺陷在于抗震性能较差、吊装构件不易进行施工定位。套筒灌浆和现场支模后浇都是“湿式连接”，虽然受力性能最接近现浇节点，但缺点在于后期施工操作繁琐耗时较长且需要额外的支撑保护。
针对现有技术的缺陷与问题，本发明设计了一种施工方便、质量易保证的拼插式刚性连接节点来克服上述技术缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的弊端，本发明提供了一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法，该拼插式刚性连接节点具有安装定位准确，受力性能良好，现场施工无湿作业方便快捷的优势。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点，包括：上预制柱和下预制柱，所述上预制柱内预埋第一连接装置，所述第一连接装置包括第一锚固单元、上底板和若干上连接板，所述第一锚固单元与所述连接板分别固定连接在上底板的两个表面上；
所述下预制柱内预埋第二连接装置，所述第二连接装置包括第二锚固单元、下底板和若干下连接板，所述第二锚固单元和所述连接板分别固定连接在所述下底板的两个表面上；
所述上连接板纵向设置在所述上底板上，所述下连接板横向设置在所述下底板上；或所述上连接板横向设置在所述上底板上，所述下连接板纵向设置在所述下底板上；
所述上连接板上设置第一凹槽，所述下连接板上设置第二凹槽，所述上连接板插入下连接板的第二凹槽内，同时下连接板插入上连接板的第一凹槽内，所述上连接板和所述下连接板通过凹槽拼插并相互交错咬合，所述第一连接装置和第二连接装置接缝处焊接固定，接缝处采用熔透坡口焊或角焊缝焊接，具有操作方便、安装定位准确、受力性能良好的优点。
进一步地，所述第一凹槽的宽度与所述下连接板的厚度相同，所述第一凹槽的长度为所述下连接板高度的一半；
所述第二凹槽宽度与所述上部连接板的厚度相同，所述第一凹槽的长度为所述上连接板高度的一半；
所述第一凹槽与第二凹槽位置对应，所述上连接板与下连接板高度相同。
优选地，所述上预制柱和所述下预制柱内部均包含纵向受力钢筋和箍筋。
优选地，所述第一锚固单元和第二锚固单元均包括箱型钢和回型钢板，所述箱型钢为四块钢板组成的，所述回型钢板上开设钢筋孔，所述钢筋孔直径与纵向受力钢筋直径应当匹配，所述纵向受力钢筋穿过所述钢筋孔并焊接固定，所述回型钢板固连于所述箱型钢的上表面或下表面，所述上底板或下底板固连于所述回型钢板。
优选地，所述钢筋孔与所述箱型钢的内侧壁相切，确保所述纵向受力钢筋与所述箱型钢的内侧壁焊接连接。
优选地，所述第一连接装置的上底板截面与上预制柱截面尺寸相同，第二连接装置的下底板截面与下预制柱截面尺寸相同，所述纵向受力钢筋和上、下连接板分别垂直固定在上、下底板上。
上述的箱型钢、回型钢板、上底板、下底板，上连接板和下连接板均是钢板，钢板的厚度可根据预制柱的具体承载情况和设计要求来进行调整。
基于相同的发明构思，上述装配式预制柱拼插式刚性连接节点的施工方法，包括以下步骤：
在准备阶段，将上连接板与上底板的下表面焊接连接，然后将第一锚固单元的回型钢板与箱型钢焊接连接；
将下连接板与下底板的上表面焊接连接，然后将第二锚固单元的回型钢板与箱型钢焊接连接；
在预制阶段，绑扎钢筋时将纵向受力钢筋穿过第一锚固单元的回型钢上的钢筋孔并通过穿孔塞焊焊接固定，并将纵向受力钢筋与第一锚固单元的箱型钢内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板表面磨平，连同纵向受力钢筋和箱型钢焊接连接在所述上底板的上表面，绑扎好箍筋然后支模浇筑养护，形成上预制柱；
绑扎钢筋时将纵向受力筋穿过第二锚固单元的回型钢上的钢筋孔并通过穿孔塞焊焊接固定，并将纵向受力钢筋与第二锚固单元的箱型钢内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板表面磨平，连同纵向受力钢筋和箱型钢焊接连接在所述下底板的下表面，绑扎好箍筋然后支模浇筑养护，形成下预制柱；
在现场施工阶段，首先将下预制柱安装完毕，然后再将上预制柱吊装，吊装时通过上连接板上的第一凹槽和下连接板上的第二凹槽定位，安装时使上连接板和下连接板通过凹槽定位并相互交错绞咬合，最后将第一连接装置和第二连接装置接缝处进行焊接固定，即完成装配式预制柱拼插式刚性节点连接。
本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
本发明的装配式预制柱拼插式刚性连接节点与现有技术相比优势在于：
(1)本申请使用上连接板和下连接板上的凹槽精准定位，并且通过凹槽相互交错咬合，利用上下连接板凹槽处的咬合作用来抵抗不同方向的剪力，然后焊接上下连接板的接缝处，可同时抵抗剪力与弯矩，使上下预制柱连接非常可靠；
(2)本发明的锚固单元采用结合钢筋穿孔塞焊与锚板锚固的特殊形式，通过纵向受力钢筋先与回型钢板穿钢筋孔塞焊，然后再围焊上箱型钢板，回型钢板和底板分别与箱型钢焊接，箱型钢能同时起到锚筋的锚固作用和核心区箍筋的约束作用，连接中锚固单元连接比普通穿孔塞焊连接性能更加良好；
(3)本发明的预制混凝土柱的连接节点完全采用钢结构连接，钢结构的连接技术已经非常成熟，若遇见地震等原因使上或下预制柱出现毁坏情况，单个部件受到毁坏不易通过连接节点影响并毁坏与之连接的另一部件，且连接节点位于预制框架柱的外部，便于检修。
(4)本发明结构简单，安装定位准确且不需要多余支撑，采用焊接的连接形式操作方便，没有湿作业，大幅缩短了工期；充分利用了钢材良好的变形性能，使结构拥有良好的抗震性能，可广泛应用于装配式混凝土柱-柱节点中。
附图说明
图1为本发明的装配式预制柱拼插式刚性连接节点分解示意图；
图2为本发明的装配式预制柱拼插式刚性连接节点连接后的整体示意图；
图3为本发明的第一连接装置结构示意图；
图4为本发明的第二连接装置结构示意图；
图5为本发明的第一锚固单元和第二锚固单元分解示意图。
附图标记说明：1-下预制柱；2-上预制柱；3-下底板；4-上底板；5-下连接板；6-第二凹槽；7-上连接板；8-第一凹槽；9-第二锚固单元；10-第一锚固单元；11-纵向受力钢筋；12-箍筋；20-箱型钢；30-回型钢板；40-钢筋孔；100-第二连接装置；200-第一连接装置。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点及施工方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
同时，“第一”、“第二”等表述仅用于区分多个构型的目的，而不是限制构型或其他特征之间的顺序。
参看图1-图5，一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点，包括：上预制柱2和下预制柱1，上预制柱2和下预制柱1内部均包含纵向受力钢筋11和箍筋12，上预制柱2内预埋第一连接装置200，第一连接装置200包括第一锚固单元10、上底板4和若干上连接板7，第一锚固单元10与连接板分别固定连接在上底板4的两个表面上；
下预制柱1内预埋第二连接装置100，第二连接装置100包括第二锚固单元9、下底板3和若干下连接板5，第二锚固单元9和连接板分别固定连接在下底板3的两个表面上；
上连接板7横向设置在上底板4上，下连接板5纵向设置在下底板3上；
上连接板7上设置第一凹槽8，下连接板5上设置第二凹槽6，第一凹槽8和第二凹槽6均为长方体，第一凹槽8的宽度与下连接板5的厚度相同，第一凹槽8的长度为下连接板5高度的一半；第二凹槽6宽度与上部连接板的厚度相同，第一凹槽8的长度为上连接板7高度的一半；上连接板7的第一凹槽8插入相应下连接板5的第二凹槽6内，第一连接装置200和第二连接装置100接缝处焊接固定接缝处焊接固定，接缝处采用熔透坡口焊或角焊缝焊接，具有操作方便、安装定位准确、受力性能良好的优点。
使用上连接板7和下连接板5上的凹槽精准定位，并且通过凹槽相互交错咬合，利用上、下连接板凹槽处的咬合作用来抵抗不同方向的剪力，然后焊接上、下连接板的接缝处，可同时抵抗剪力与弯矩，使上下预制柱连接非常可靠。
第一锚固单元10和第二锚固单元9结构相同，参看图5，以第一锚固单元10为例详细描述，第一锚固单元10包括箱型钢20和回型钢板30，箱型钢20为四块钢板组成的，回型钢板30上开设钢筋孔40，钢筋孔40直径与纵向受力钢筋11直径应当匹配，纵向受力钢筋11穿过钢筋孔40并焊接固定，回型钢板30与箱型钢20通过融透坡口焊接或角焊缝焊接，上底板4与回型钢板30焊接连接。
钢筋孔40与箱型钢20的内侧壁相切，确保纵向受力钢筋11与箱型钢20的内侧壁焊接连接。
上述的锚固单元采用结合钢筋穿孔塞焊与锚板锚固的特殊形式，通过纵向受力钢筋11先与回型钢板30穿钢筋孔40塞焊，然后再围焊上箱型钢20板，回型钢板30和底板分别与箱型钢20焊接，箱型钢20能同时起到锚筋的锚固作用和核心区箍筋12的约束作用，连接中锚固单元连接比普通穿孔塞焊连接性能更加良好。
上述的箱型钢20、回型钢板30、上底板4、下底板3，上连接板7和下连接板5均是钢板，钢板的厚度可根据预制柱的具体承载情况和设计要求来进行调整。
上述装配式预制柱拼插式刚性连接节点的施工方法，包括以下步骤：
在准备阶段，将上连接板7与上底板4的下表面焊接连接，然后将第一锚固单元10的回型钢板30与箱型钢20焊接连接；
将下连接板5与下底板3的上表面焊接连接，然后将第二锚固单元9的回型钢板30与箱型钢20焊接连接；
在预制阶段，绑扎钢筋时将纵向受力钢筋11穿过第一锚固单元10的回型钢上的钢筋孔40并通过穿孔塞焊固定，并将纵向受力钢筋11与第一锚固单元10的箱型钢20内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板30表面磨平，连同纵向受力钢筋11、箱型钢20焊接连接在上底板4的上表面，绑扎好箍筋12然后支模浇筑养护，形成上预制柱2；
绑扎钢筋时将纵向受力筋穿过第二锚固单元9的回型钢上的钢筋孔40并在通过穿孔塞焊固定，并将纵向受力钢筋11与第二锚固单元9的箱型钢20内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板30表面磨平，连同纵向受力钢筋11箱型钢20焊接连接在下底板3的下表面，绑扎好箍筋12然后支模浇筑养护，形成下预制柱1；
在现场施工阶段，首先将下预制柱1安装完毕，然后再将上预制柱2吊装，吊装时通过上连接板7上的第一凹槽8和下连接板5上的第二凹槽6定位，安装时使上连接板7和下连接板5通过第一凹槽8和第二凹槽6定位并相互交错咬合，最后将第一连接装置200和第二连接装置100接缝处进行焊接固定，即完成装配式预制柱拼插式刚性节点连接。
本发明采用焊接的连接形式操作方便，没有湿作业，大幅缩短了工期，且焊接连接性能可靠，需要拆除时可实现连接装置的回收利用；设计节点的结构简单，安装时定位准确且不需要多余支撑；设计的锚固单元比普通锚筋锚固性能更好；节点使用型钢材料充分利用了钢材良好的变形性能，使结构拥有良好的抗震性能，可广泛应用于装配式混凝土柱-柱节点中。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明做出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种装配式预制柱拼插式刚性连接节点，包括：上预制柱和下预制柱，其特征在于，所述上预制柱内预埋第一连接装置，所述第一连接装置包括第一锚固单元、上底板和若干上连接板，所述第一锚固单元与所述连接板分别固定连接在上底板的两个表面上；
所述下预制柱内预埋第二连接装置，所述第二连接装置包括第二锚固单元、下底板和若干下连接板，所述第二锚固单元和所述连接板分别固定连接在所述下底板的两个表面上；
所述上连接板纵向设置在所述上底板上，所述下连接板横向设置在所述下底板上；或所述上连接板横向设置在所述上底板上，所述下连接板纵向设置在所述下底板上；
所述上连接板上设置第一凹槽，所述下连接板上设置第二凹槽，所述上连接板插入所述下连接板的第二凹槽内，同时所述下连接板插入上连接板的第一凹槽内，所述第一连接装置和第二连接装置接缝处焊接固定；
所述第一凹槽的宽度与所述下连接板的厚度相同，所述第一凹槽的长度为所述下连接板高度的一半；
所述第二凹槽宽度与所述上连接板的厚度相同，所述第一凹槽的长度为所述上连接板高度的一半；
所述第一凹槽与第二凹槽位置对应，所述上连接板与下连接板高度相同。
所述上预制柱和所述下预制柱内部均包含纵向受力钢筋和箍筋；
所述第一锚固单元和第二锚固单元均包括箱型钢和回型钢板，所述箱型钢为四块钢板组成的，所述回型钢板上开设钢筋孔，所述纵向受力钢筋穿过所述钢筋孔并焊接固定，所述回型钢板固连于所述箱型钢的上表面或下表面，所述上底板或下底板固连于回型钢板；
所述钢筋孔与所述箱型钢的内侧壁相切，所述纵向受力钢筋与所述箱型钢的内侧壁焊接连接。
2.一种如权利要求1所述的装配式预制柱拼插式刚性连接节点的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
在准备阶段，将上连接板与上底板的下表面焊接连接，然后将第一锚固单元的回型钢板与箱型钢焊接连接；
将下连接板与下底板的上表面焊接连接，然后将第二锚固单元的回型钢板与箱型钢焊接连接；
在预制阶段，绑扎钢筋时将纵向受力钢筋穿过第一锚固单元的回型钢上的钢筋孔并通过穿孔塞焊焊接固定，并将纵向受力钢筋与第一锚固单元的箱型钢内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板表面磨平，连同纵向受力钢筋和箱型钢焊接连接在所述上底板的上表面，绑扎好箍筋然后支模浇筑养护，形成上预制柱；
绑扎钢筋时将纵向受力筋穿过第二锚固单元的回型钢上的钢筋孔并在连接处焊接固定，并将纵向受力钢筋与第二锚固单元的箱型钢内侧壁接触处焊接连接，然后将回型钢板表面磨平，连同纵向受力钢筋和箱型钢焊接连接在所述下底板的下表面，绑扎好箍筋然后支模浇筑养护，形成下预制柱；
在现场施工阶段，首先将下预制柱安装完毕，然后再将上预制柱吊装，吊装时通过上连接板上的第一凹槽和下连接板上的第二凹槽定位，安装时使上连接板和下连接板通过凹槽拼插并相互交错咬合，最后将第一连接装置和第二连接装置接缝处进行焊接固定，即完成装配式预制柱拼插式刚性节点连接。
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