CN112942945A - 一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置 - Google Patents

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周旭辉
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Abstract

本发明公开了一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，包括预制柱、预制梁，预制柱内预埋有若干L型带弯钩伸出钢筋，预制柱的侧面固定设有暗牛腿；暗牛腿远离预制柱的一面为斜面，斜面上开设有直角三棱柱凹槽，暗牛腿内预埋有牛腿预埋L型钢板；所述预制梁靠近预制柱的一侧下方设有与暗牛腿形状匹配的缺口，所述预制梁与暗牛腿斜面的连接面上设有直角三棱柱突块；预制梁设有预留钢筋孔、与牛腿预埋L型钢板匹配的钢板插入槽；本发明暗牛腿、预埋L型钢板和柱钢筋锚入预制梁同时提供抗剪能力，能够有效增加梁柱节点的抗剪强度。

Description

一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置
技术领域
本发明涉及一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，属于装配式梁柱节点施工技术领域。
背景技术
装配式是目前建筑产业现代化进程中建筑生产方式重要的发展方向，它是将梁、柱、楼板等建筑构件在工厂预制，在施工现场进行预制构件的拼接。装配式建筑生产模式比传统的现浇混凝土生产模式效率更高、环境影响更小。目前装配式混凝土框架结构的梁柱节点连接方式在施工技术和施工质量方面仍存在以下缺点：
(1)装配式梁柱湿连接节点因设计有需要现浇部分，在施工现场需要一定的现浇湿作业，施工工序复杂，对工期消耗较大。
(2)装配式梁柱干连接节点通过螺栓等方式进行连接，施工时不需要混凝土的浇筑工作，但存在梁柱节点整体性、抗震性较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于针对目前装配式梁柱节点存在的不足，提供一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，以解决现浇工作量大、工序复杂、节点整体性不足、抗震性不足等问题。
为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，包括预制柱、预制梁以及若干高强螺栓，所述预制柱内预埋有若干L型带弯钩伸出钢筋，所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部向预制柱的外侧水平延伸，所述预制柱的侧面于L型带弯钩伸出钢筋的下方固定设有暗牛腿；
所述暗牛腿远离预制柱的一面为斜面，所述斜面上开设有直角三棱柱凹槽，所述暗牛腿内预埋有牛腿预埋L型钢板，所述牛腿预埋L型钢板的板端从所述暗牛腿斜面的相对下部水平向外伸出；
所述预制梁靠近预制柱的一侧下方设有与暗牛腿形状匹配的缺口，所述预制梁与暗牛腿斜面的连接面上设有与直角三棱柱凹槽匹配的直角三棱柱突块；所述预制梁内设有供所述L型带弯钩伸出钢筋伸入的预留钢筋孔；所述预制梁设有与所述牛腿预埋L型钢板匹配的钢板插入槽；
所述预制梁和暗牛腿上分别设有相互对应并上下贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接；所述暗牛腿和直角三棱柱突块上分别设有相互对应并水平贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接；所述预制梁和所述牛腿预埋L型钢板分别设有与所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部对应并上下贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接。
进一步地，所述预制柱、暗牛腿和预制梁均为钢筋混凝土结构，所述预制柱和暗牛腿为整体浇筑，所述预制梁与直角三棱柱突块为整体浇筑。
进一步地，所述预制柱内设有竖向筋和箍筋，所述L型带弯钩伸出钢筋与所述箍筋焊接。
进一步地，所述预制梁的上下表面分别开设有与所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部竖向对应的矩形凹槽，所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部能够伸入所述预制梁上表面的矩形凹槽内，牛腿预埋L型钢板的板端能够伸入所述预制梁下表面的矩形凹槽内。
进一步地，所述暗牛腿的下表面和预制梁的上表面分别沿上下贯穿的螺栓孔开设有矩形缺口，所述矩形缺口和矩形凹槽内分别设有矩形承压板，所述矩形承压板上开设有供高强螺栓穿过的螺栓孔；所述暗牛腿的两侧分别设有与直角三棱柱凹槽对应的三角缺口，所述三角缺口内设有三角承压板，所述三角承压板上开设供高强螺栓穿过的螺栓孔。
进一步地，所述三角承压板和所述暗牛腿上还贯穿开设有连通直角三棱柱凹槽的牛腿注浆孔。
进一步地，所述矩形凹槽、矩形缺口以及三角缺口填补有砂浆。
进一步地，所述预制梁靠近预制柱的一端预设有梁端L型钢板。
进一步地，所述暗牛腿的上表面设有丁腈橡胶垫片。
进一步地，所述预制梁的竖向端面与预制柱之间的缝隙填充有砂浆填充层。
本发明与现有技术相对比，其有益效果在于：
(1)本发明暗牛腿、预埋L型钢板和柱钢筋锚入预制梁同时提供抗剪能力，能够有效增加梁柱节点的抗剪强度。
(2)本发明预制梁与暗牛腿搭接处采用榫卯连接，能够增加连接的整体性，提高预制梁侧向稳定性。
(3)本发明通过在混凝土梁和牛腿之间设置丁腈橡胶垫片，预制梁和预制柱之间浇筑砂浆填充层，能够有效提高梁柱节点的抗震性。
(4)本发明的梁柱节点采用暗牛腿干湿连接相结合的连接方式，保证了建筑节点的美观和整体性，避免了现场大规模混凝土浇筑带来的湿作业工作量和工期消耗。
附图说明
图1本发明的整体结构示意图；
图2本发明整体结构的剖面示意图；
图3本发明预制柱的示意图；
图4本发明暗牛腿的示意图；
图5本发明预制梁的示意图；
图6本发明高强螺栓的示意图；
图7本发明梁端L型钢板的示意图；
图8本发明牛腿预埋L型钢板的示意图；
图中：预制柱1，柱竖向钢筋11，箍筋12，柱L型带弯钩伸出钢筋13，暗牛腿2，混凝土牛腿21，牛腿竖向螺栓孔22，牛腿横向螺栓孔23，矩形缺口24，直角三棱柱凹槽25，牛腿注浆孔26，三角缺口27，预制梁3，混凝土梁31，直角三棱柱突块32，预留钢筋孔33，矩形凹槽34，钢板插入槽35，梁竖向螺栓孔36，梁横向螺栓孔37，高强螺栓4，螺帽41，圆形垫片42，螺母43，螺杆44，梁端L型钢板5，竖向连接板51，横向连接板52，梁端钢板螺栓孔53，牛腿预埋L型钢板6，竖向锚固板61，横向连接板62，牛腿钢板螺栓孔63，三角承压板7，矩形承压板8，丁腈橡胶垫片9，砂浆填充层10。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步具体的说明。
结合图1-图8，本发明的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，包括用于梁柱节点连接的预制柱1、暗牛腿2、预制梁3、高强螺栓4、梁端L型钢板5、牛腿预埋L型钢板6、三角承压板7、矩形承压板8、丁腈橡胶垫片9和砂浆填充层10。预制柱1中设有竖向筋11、箍筋12和L型带弯钩伸出钢筋13，L型带弯钩伸出钢筋13与箍筋12焊接，预埋在预制柱1中，L型带弯钩伸出钢筋13的外端部设有弯钩部。预制柱1和暗牛腿2为整体浇筑。丁腈橡胶垫片9安放在暗牛腿2上表面。在连接前首先在预制梁3的矩形凹槽34、预制梁和暗牛腿的矩形缺口24处安装矩形承压板8。预制柱1内L型带弯钩伸出钢筋13插入预制梁3上部预留钢筋孔33，预制梁3的混凝土直角三棱柱突块32与暗牛腿2斜面企口处的直角三棱柱凹槽25形成拼接，暗牛腿2下部的牛腿预埋L型钢板6插入预制梁3下部预留的钢板插入槽35中。锚固分为三部分：一是混凝土暗牛腿2与预制梁3之间的锚固。使用高强螺栓4将预制梁3、梁端L型钢板5、丁腈橡胶垫片9、暗牛腿2和两个矩形承压板8锚固连接。最后使用砂浆填充预制梁3和预制柱1之间的缝隙形成砂浆填充层10。二是预制梁3的混凝土直角三棱柱突块32与暗牛腿2的直角三棱柱凹槽25的锚固。首先将三角承压板7安装在暗牛腿2侧面三角缺口27处，使用高强螺栓4将预制梁3和暗牛腿2锚固，通过暗牛腿2侧面以及三角承压板7上的注浆孔26向暗牛腿2内部直角三棱柱凹槽25注浆，充分填充缝隙和孔隙。三是牛腿预埋L型钢板6与预制梁3、预制柱L型带弯钩伸出钢筋13弯钩部的锚固。牛腿预埋L型钢板6插入预制梁内钢板插入槽35后，使用高强螺栓4将预制柱L型带弯钩伸出钢筋13的弯钩部、矩形承压板8、预制梁3和牛腿预埋L型钢板6锚固，向预制梁3的钢板插入槽35内注浆，充分填充缝隙。最后用砂浆填补矩形凹槽34、矩形缺口24和三角缺口27，掩盖螺栓，以此保证梁柱节点处的美观。
所述预制柱1包括竖向筋11、箍筋12和L型带弯钩伸出钢筋13。
所述箍筋12用于固定竖向筋11和L型带弯钩伸出钢筋13，L型带弯钩伸出钢筋13与箍筋12焊接。
所述L型带弯钩伸出钢筋13的竖向部分锚入预制柱1内，锚入长度为15倍钢筋直径，伸出预制柱1长度为预制梁长度的1/3。L型带弯钩伸出钢筋13的弯钩部为水平弯曲，高强螺栓4能够穿过该弯钩部，从而提供锚固拉力。
所述暗牛腿2包括混凝土牛腿21、牛腿竖向螺栓孔22、牛腿横向螺栓孔23、矩形缺口24、直角三棱柱凹槽25、牛腿注浆孔26、三角缺口27和牛腿预埋L型钢板6。
所述混凝土牛腿21是混凝土浇筑的牛腿，剖面为直角梯形、斜面企口处设置有一个直三棱柱凹槽25的直四棱柱。
所述牛腿竖向螺栓孔22为混凝土牛腿21内的竖向贯穿孔，数目为4。
所述牛腿横向螺栓孔23为混凝土牛腿21内的横向贯穿孔，数目为3。
所述矩形缺口24为混凝土牛腿21的下表面凹陷处，用于安装矩形承压板8和高强螺栓4。
所述直角三棱柱凹槽25为混凝土牛腿21斜面企口处的直三棱柱凹槽，高度为1/2暗牛腿2高度，宽度为1/3暗牛腿2宽度。
所述牛腿注浆孔26为暗牛腿2侧面的圆形贯穿孔洞，用于灌注高强无收缩浆液，充分填充牛腿直角三棱柱凹槽25与预制梁混凝土直角三棱柱突块32之间的缝隙，数目为2。
所述三角缺口27的三角形边长尺寸和直角三棱柱凹槽25相匹配，用于安装三角承压板7和高强螺栓4。
所述预制梁3包括混凝土梁31、混凝土直角三棱柱突块32、预留钢筋孔33、矩形凹槽34、钢板插入槽35、梁竖向螺栓孔36、梁横向螺栓孔37和梁端L型钢板5。
所述混凝土梁31为混凝土浇筑的长方体的梁，梁的一端有缺口，缺口为剖面为直角梯形的直四棱柱。
所述混凝土直角三棱柱突块32与混凝土梁31整体浇筑，位于混凝土梁直四棱柱缺口斜面处，位置、尺寸与暗牛腿直角三棱柱凹槽25相对应。
所述预留钢筋孔33为预制梁3上部预留圆形孔洞，用于插入预制柱1的L型带弯钩伸出钢筋13，位置与柱L型带弯钩钢筋13相对应，长度为1/3预制梁长，并与预制梁上表面的矩形凹槽34连通，使得L型带弯钩伸出钢筋13的弯钩部能够伸入至预制梁上表面的矩形凹槽34内。
所述矩形凹槽34为预制梁3上下表面凹陷处，用于安装矩形承压板8和高强螺栓4，L型带弯钩伸出钢筋13的弯钩部分能够伸入至预制梁上表面的矩形凹槽34内，牛腿预埋L型钢板6的板端螺栓孔部分能够伸入至预制梁下表面的矩形凹槽34内。预制梁3的上表面还设有与暗牛腿2的矩形缺口24相应的矩形缺口24。
所述钢板插入槽35为预制梁3下部矩形凹槽，位置、大小与牛腿L型钢板6相对应，钢板插入槽35与预制梁下表面的矩形凹槽34连通。
所述梁竖向螺栓孔36为混凝土梁31内的贯穿孔，梁端与暗牛腿搭接处竖向螺栓孔位置与暗牛腿2的牛腿竖向螺栓孔22相对应，数目为4；梁中部竖向螺栓孔位于矩形凹槽34处，数目为3。
所述梁横向螺栓孔37为混凝土直角三棱柱突块32内的横向贯穿孔，位置与暗牛腿2的横向螺栓孔23相对应，数目为3。
所述高强螺栓4包括螺帽41、圆形垫片42、螺母43和螺杆44。
所述螺帽41为高强螺栓4锚固时的固定端。
所述圆形垫片42为钢制圆形垫片，减轻螺帽31和矩形承压板之间的压力，其数目为10。
所述螺母43为正六边形，用于锚固高强螺栓4。
所述螺杆44为带有螺纹的圆柱体。
所述梁端L型钢板5预设在预制梁2的端部，包括竖向连接板51、横向连接板52和梁端钢板螺栓孔53。
所述竖向连接板51为矩形钢板，长度为1/3梁高，宽度为梁宽。
所述横向连接板52为矩形钢板，长度为1/2暗牛腿2长度。
所述梁端钢板螺栓孔53为横向连接板52表面预留的圆形孔洞，位置与牛腿竖向螺栓孔23相对应，数目为2。
所述牛腿预埋L型钢板6包括竖向锚固板61、横向连接板62和钢板螺栓孔63。
所述竖向锚固板61为矩形的钢板，长度为预制梁3宽度的2/3，宽度为预制梁3高度的1/6，用于牛腿预埋L型钢板6与混凝土牛腿21内部的锚固。
所述横向连接板62为矩形的钢板，宽度为预制梁3宽度的2/3。
所述钢板螺栓孔63为横向连接板62表面预留的圆形孔洞，位置与梁竖向螺栓孔36相对应，数目为3。
所述三角承压板7为承压板，尺寸与三角缺口27相对应，数目为2，安装在混凝土牛腿21两侧的三角缺口27处，保护混凝土外层不被破坏。三角承压板7设有与牛腿注浆孔26对应的孔。
所述矩形承压板8为承压板，尺寸与梁矩形凹槽34、牛腿矩形凹槽24相对应，数目为6，分别安装在矩形凹槽34和矩形缺口24处。
所述丁腈橡胶垫片9为矩形垫片，宽度与预制梁3宽度相同，长度与暗牛腿2上表面长度相同，安装在暗牛腿2上表面处，增加预制梁3和暗牛腿2之间的耗能减震能力。
所述砂浆填充层10处于预制柱1和混凝土梁31之间，使用砂浆和柔性物质填充。
本发明的一种装配式暗牛腿型梁柱节点连接装置的连接方法包括以下步骤：
(1)预制柱、暗牛腿制成：
(1-1)钢筋布设：在预制柱1中布设柱内竖向受力筋11和L型带弯钩伸出钢筋13，用箍筋12固定柱竖向筋11，L型带弯钩伸出钢筋13与箍筋12焊接连接。
(1-2)钢板预埋：将牛腿预埋L型钢板6与牛腿构造筋进行焊接。
(1-3)混凝土浇筑：对预制柱1和暗牛腿2进行混凝土的浇筑，将L型钢板6预埋在暗牛腿2中，完成预制柱1和暗牛腿2的整体预制，同时在暗牛腿2上设置矩形缺口24、直角三棱柱凹槽25、三角缺口27、牛腿竖向螺栓孔22、横向螺栓孔23和注浆孔26。
(2)预制梁制成：用混凝土制作预制梁3，将L型钢板5预埋在梁端，同时在混凝土梁上设置矩形缺口24、矩形凹槽34、预留钢筋孔33、竖向螺栓孔36、横向螺栓孔37和混凝土直角三棱柱突块32。
(3)梁柱拼装：
(3-1)垫片安装：将丁腈橡胶垫片9安装在暗牛腿2的上表面和预制梁3接触处。
(3-2)承压板安装：将矩形承压板8分别安装在矩形凹槽34和矩形缺口24处；将三角承压板7安装在暗牛腿2侧面三角缺口27处。
(3-3)预制梁吊装：起吊预制梁3，预制梁3的预留钢筋孔33对准预制柱横向伸出钢筋13；预制梁混凝土直角三棱柱突块32对准暗牛腿直角三棱柱凹槽25；预制梁钢板插入槽35对准暗牛腿L型预埋钢板6。
(3-4)梁柱拼接：移动预制梁3，使得预制柱伸出钢筋13插入预制梁预留钢筋孔33；预制梁混凝土直角三棱柱突块32和暗牛腿直角三棱柱凹槽25完成拼接；暗牛腿L型预埋钢板6插入预制梁的钢板插入槽35。
(4)竖向节点安装
(4-1)螺栓安装：旋转高强螺栓4的螺杆44从矩形承压板8上方插入，穿过梁竖向螺栓孔36、钢板螺栓孔53、丁腈橡胶垫片9、牛腿竖向螺栓孔22及暗牛腿2下表面的另一块矩形承压板8。
(4-2)螺栓锚固：固定高强螺栓4的螺帽41，旋转螺母43至无法拧动为止。
(5)横向节点固定：
(5-1)螺栓安装：旋转高强螺栓4从三角承压板7前方插入，穿过牛腿横向螺栓孔23、梁横向螺栓孔37及暗牛腿另一侧三角承压板7。
(5-2)螺栓锚固：固定高强螺栓4的螺帽41，旋转螺母43至无法拧动为止。
(6)孔洞注浆：
(6-1)从预制梁3上部预留钢筋孔33处注入高强度无收缩浆液，填充钢筋与钢筋孔33的缝隙中，当钢筋孔33处有浆液冒出时停止注浆。
(6-2)从暗牛腿侧面注浆孔26处注入高强度无收缩浆液，浆液从注浆孔26渗入预制梁混凝土直角三棱柱突块32与暗牛腿直角三棱柱凹槽25的缝隙中，填充缝隙，当注浆孔处26有浆液冒出时停止注浆。
(6-3)从预制梁3下部钢板插入槽35处注入高强度无收缩浆液，填充钢板6与插入槽35的缝隙中，当插入槽35处有浆液冒出时停止注浆。
(7)缺口补平：用砂浆将矩形凹槽34、矩形缺口24和牛腿两侧三角缺口27补平，将螺栓掩盖。
(8)缝隙填充：用砂浆填充预制梁3和预制柱1之间的缝隙，完成砂浆填充层。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，包括预制柱、预制梁以及若干高强螺栓，所述预制柱内预埋有若干L型带弯钩伸出钢筋，所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部向预制柱的外侧水平延伸，所述预制柱的侧面于L型带弯钩伸出钢筋的下方固定设有暗牛腿；
所述暗牛腿远离预制柱的一面为斜面，所述斜面上开设有直角三棱柱凹槽，所述暗牛腿内预埋有牛腿预埋L型钢板，所述牛腿预埋L型钢板的板端从所述暗牛腿斜面的相对下部水平向外伸出；
所述预制梁靠近预制柱的一侧下方设有与暗牛腿形状匹配的缺口，所述预制梁与暗牛腿斜面的连接面上设有与直角三棱柱凹槽匹配的直角三棱柱突块；所述预制梁内设有供所述L型带弯钩伸出钢筋伸入的预留钢筋孔；所述预制梁设有与所述牛腿预埋L型钢板匹配的钢板插入槽；
所述预制梁和暗牛腿上分别设有相互对应并上下贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接；所述暗牛腿和直角三棱柱突块上分别设有相互对应并水平贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接；所述预制梁和所述牛腿预埋L型钢板分别设有与所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部对应并上下贯穿的螺栓孔，供高强螺栓穿过并通过高强螺栓锚固连接。
2.根据权利要求1所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述预制柱、暗牛腿和预制梁均为钢筋混凝土结构，所述预制柱和暗牛腿为整体浇筑，所述预制梁与直角三棱柱突块为整体浇筑。
3.根据权利要求2所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述预制柱内设有竖向筋和箍筋，所述L型带弯钩伸出钢筋与所述箍筋焊接。
4.根据权利要求1所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述预制梁的上下表面分别开设有与所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部竖向对应的矩形凹槽，所述L型带弯钩伸出钢筋的弯钩部能够伸入所述预制梁上表面的矩形凹槽内，牛腿预埋L型钢板的板端能够伸入所述预制梁下表面的矩形凹槽内。
5.根据权利要求4所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述暗牛腿的下表面和预制梁的上表面分别沿上下贯穿的螺栓孔开设有矩形缺口，所述矩形缺口和矩形凹槽内分别设有矩形承压板，所述矩形承压板上开设有供高强螺栓穿过的螺栓孔；所述暗牛腿的两侧分别设有与直角三棱柱凹槽对应的三角缺口，所述三角缺口内设有三角承压板，所述三角承压板上开设供高强螺栓穿过的螺栓孔。
6.根据权利要求5所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述三角承压板和所述暗牛腿上还贯穿开设有连通直角三棱柱凹槽的牛腿注浆孔。
7.根据权利要求5所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述矩形凹槽、矩形缺口以及三角缺口填补有砂浆。
8.根据权利要求1所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述预制梁靠近预制柱的一端预设有梁端L型钢板。
9.根据权利要求1或8所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述暗牛腿的上表面设有丁腈橡胶垫片。
10.根据权利要求1所述的一种装配式榫卯牛腿型梁柱节点连接装置，其特征在于，所述预制梁的竖向端面与预制柱之间的缝隙填充有砂浆填充层。
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