CN113047433A - 一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法。包括：预制柱、预制梁和用于连接所述预制柱与所述预制梁的耗能连接组件；本申请通过在预制柱的柱侧钢板上安装第一工字钢，预制梁端部设置第二工字钢，在第一工字钢与第二工字钢之间设置第一连接板，在第一工字钢翼缘和第二工字钢翼缘连接第二连接板，二者作为第一工字钢与第二工字钢的连接件；通过在第一工字钢腹板和第二工字钢腹板分别连接第一π型钢，在一个第一π型钢翼缘上设置T型钢，另一个上设置第二π型钢，传递剪力和自复位荷载；通过在第一连接板与第二连接板之间设置黄铜板，地震时黄铜板与第一连接板、第一π型钢分别产生相对运动，形成摩擦耗能，消耗地震能量。

Description

一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法

技术领域

本公开一般涉及装配式建筑技术领域，具体涉及一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法。

背景技术

梁柱节点是钢框架结构体系的重要组成部分，需要较大的塑性转动能力以避免结构的脆性破坏。为了提高梁柱节点的塑性转动能力，其消能减震设计成为了钢结构设计中的关键问题之一。强震作用下整体结构通过在梁端产生塑性铰，塑性铰就是一个结构构件在受力时出现某一点相对面的纤维屈服但未破坏，则认为此点为一塑性铰，这样一个构件就变成了两个构件加一个塑性铰，塑性铰两边的构件都能做微转动。现如今的梁柱节点大多采用螺栓或焊接达到节点固接，此种连接方法使得梁柱节点缺乏塑性转动能力，会使得主体在强地震过程中结构损伤过大，且震后残余变形较大，很难修复，将会产生较大的经济损失。因此，我们提出一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法，用以解决上述的震后残余变形较大，修复难度大、成本高的问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种有效消耗地震能量，具有自复位能力，减小整体结构残余变形，安装简便且安装效率高的装配式自复位耗能框架梁柱连接体系及施工方法。

第一方面，本申请提供一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，包括：预制柱、预制梁和用于连接所述预制柱与所述预制梁的耗能连接组件；

所述预制柱侧壁设置有柱侧钢板，且其上安装有水平设置的第一工字钢；所述预制梁端部设置有水平设置的第二工字钢；

所述耗能连接组件包括：两设置在所述第一工字钢与所述第二工字钢之间的第一连接板、与所述第一工字钢上、下翼缘以及所述第二工字钢的上、下翼缘连接的第二连接板和两个分别与所述第一工字钢腹板以及所述第二工字钢腹板连接的第一π型钢；所述第一连接板的两端分别与所述第一工字钢翼缘端部、所述第二工字钢翼缘端部相邻设置；一个所述第一π型钢翼缘上设置有第二π型钢，另一个所述第一π型钢翼缘上设置有T型钢，且所述T型钢的腹板位于所述第二π型钢的两个腹板之间；所述第二π型钢的两个腹板与所述T型钢的腹板之间、所述第一连接板与所述第二连接板之间均设置有黄铜板。

根据本申请实施例提供的技术方案，两个所述第一π型钢翼缘之间还设置有自复位组件。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述自复位组件包括：水平贯穿两个所述第一π型钢翼缘的刚性螺杆和套设在所述刚性螺杆上的碟形弹簧；所述刚性螺杆一端设置有限位部；所述碟形弹簧位于所述限位部与所述第一π型钢之间。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述黄铜板通过螺栓与所述第二π型钢的两个腹板以及所述T型钢的腹板连接，且所述螺栓上套有所述碟形弹簧。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一工字钢上、下翼缘与所述第二连接板之间以及第二工字钢上、下翼缘与所述第二连接板之间均设置有垫板，且其位于所述第一连接板的两侧。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述第二π型钢翼缘的长度以及所述T型钢翼缘的长度均小于所述第一π型钢翼缘的长度。

第二方面，本申请提供一种基于上述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在预制工厂加工制作预制柱、预制梁；

步骤S2：将耗能连接组件安装在第一工字钢、第二工字钢之间；

步骤S3：将自复位组件安装在耗能连接组件上。

综上所述，本技术方案具体地公开了一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的具体结构。本申请具体地通过在预制柱侧壁设置柱侧钢板，其上安装有水平设置的第一工字钢，并在预制梁的端部设置第二工字钢；通过在第一工字钢与第二工字钢之间设置第一连接板，并且在第一工字钢上、下翼缘以及第二工字钢的上、下翼缘连接第二连接板，二者作为第一工字钢与第二工字钢之间的连接件；通过在第一工字钢腹板以及第二工字钢腹板分别连接第一π型钢，以传递剪力以及自复位组件荷载；通过在一个第一π型钢翼缘上设置第二π型钢，在另一个第一π型钢翼缘上设置T型钢，用于传递剪力以及自复位组件荷载；通过在第二π型钢的两个腹板与T型钢的腹板之间以及第一连接板与第二连接板之间设置黄铜板，在地震时，黄铜板与第一接板之间、黄铜板与第二π型件腹板之间产生相对运动，形成摩擦耗能，能够有效消耗地震能量。

本技术方案进一步地通过在两个第一π型钢翼缘设置水平贯穿的刚性螺杆，且其一端设置有限位部，将碟形弹簧套设在刚性螺杆上，使其位于限位部和与限位部相邻的第一π型钢之间，一方面，连接两个第一π型钢，另一方面，与碟形弹簧配合产生自复位荷载，实现自复位能力。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的结构示意图。

图中标号：1、预制柱；2、预制梁；3、柱侧钢板；4、第一工字钢；5、第二工字钢；6、第一连接板；7、第二连接板；8、第一π型钢；9、第二π型钢；10、T型钢；11、刚性螺杆；12、碟形弹簧；13、限位部；14、垫板；15、黄铜板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

请参考图1所示的本申请提供的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的第一种实施例的结构示意图，包括：预制柱1、预制梁2和用于连接所述预制柱1与所述预制梁2的耗能连接组件；

所述预制柱1侧壁设置有柱侧钢板3，且其上安装有水平设置的第一工字钢4；所述预制梁2端部设置有水平设置的第二工字钢5；

所述耗能连接组件包括：两设置在所述第一工字钢4与所述第二工字钢5之间的第一连接板6、与所述第一工字钢4上、下翼缘以及所述第二工字钢5的上、下翼缘连接的第二连接板7和两个分别与所述第一工字钢4腹板以及所述第二工字钢5腹板连接的第一π型钢8；所述第一连接板6的两端分别与所述第一工字钢4翼缘端部、所述第二工字钢5翼缘端部相邻设置；一个所述第一π型钢8翼缘上设置有第二π型钢9，另一个所述第一π型钢8翼缘上设置有T型钢10，且所述T型钢10的腹板位于所述第二π型钢9的两个腹板之间；所述第二π型钢9的两个腹板与所述T型钢10的腹板之间、所述第一连接板6与所述第二连接板7之间均设置有黄铜板15。

在本实施例中，柱侧钢板3，设置在所述预制柱1侧壁，用于安装第一工字钢4；具体地，柱侧钢板3与预制柱1中的锚固件连接；

第一工字钢4，水平设置在柱侧钢板3上，第二工字钢5，水平设置在预制梁2的端部，第一工字钢4与第二工字钢5之间安装耗能连接组件，一方面实现预制柱1与预制梁2的连接，另一方面有效消耗地震能量；

第一连接板6，其数量为两个，两个第一连接板6设置在所述第一工字钢4与所述第二工字钢5之间，且其两端分别与所述第一工字钢4翼缘端部和所述第二工字钢5翼缘端部相邻设置，用于传递弯矩；还与黄铜板15配合消耗地震能量，当地震发生时，第一连接板6与黄铜板15会产生相对运动，形成摩擦耗能，以消耗地震能量；

第二连接板7，与所述第一工字钢4上、下翼缘以及所述第二工字钢5的上、下翼缘连接，一方面，作为第一工字钢4与第二工字钢5之间的连接件，同时承载、支撑第一连接板6，在大地震时，由于梁端弯矩过大，第一连接板6会首先被拉断，但第二连接板7的设立，约束了第一连接板6的位置，能够防止第一连接板6受压屈曲；另一方面，可以传递弯矩，在预制梁2承载时，传递其翼缘承载的拉压应力；

第一π型钢8，其数量为两个，分别与所述第一工字钢4腹板以及所述第二工字钢5腹板连接，并且连接后，第一工字钢4腹板位于相应的第一π型钢8的两个腹板之间，第二工字钢5腹板位于相应的第一π型钢8的两个腹板之间，用于传递剪力以及自复位组件荷载；

第二π型钢9，设置在一个第一π型钢8翼缘上，用于传递剪力以及自复位组件荷载；

具体地，第一π型钢8的翼缘上开设有第一螺纹孔，利用螺栓贯穿第一螺纹孔与第二π型钢9，实现第二π型钢9的安装；

T型钢10，设置在另一个所述第一π型钢8翼缘上，且所述T型钢10的腹板位于所述第二π型钢9的两个腹板之间，用于传递剪力；

第二π型钢9翼缘的长度以及T型钢10翼缘的长度均小于第一π型钢8翼缘的长度，避免影响在两个第一π型钢8翼缘之间安装自复位组件；

黄铜板15，设置在所述第二π型钢9的两个腹板与所述T型钢10的腹板之间以及所述第一连接板6与所述第二连接板7之间，在地震时，黄铜板15与其相接触的部件产生相对运动，形成摩擦耗能，能够有效消耗地震能量。

进一步地，黄铜板15通过螺栓与第二π型钢9的两个腹板以及T型钢10的腹板连接，且螺栓上套有碟形弹簧12，用于对构件之间施加可控制的接触荷载。

在地震时，依靠第一工字钢4翼缘与第二工字钢5翼缘处的第一连接板6和第二连接板7传递地震弯矩，第一工字钢4腹板与第二工字钢5腹板处的第一π型钢8、第二π型钢9以及T型钢10传递地震剪力；而第一连接板6与其相邻的黄铜板15产生相对运动，相互摩擦，并且第二π型钢9与其相邻的黄铜板15产生相对运动，相互摩擦，从而消耗地震能量；进一步地，由于地震时梁端的弯矩过大，可能导致第一连接板6先被拉断，而第二连接板7限制了第一连接板6的位置，使其不会造成受压屈曲损坏。

在任一优选的实施例中，两个所述第一π型钢8翼缘之间还设置有自复位组件。

在本实施例中，自复位组件，设置在两个所述第一π型钢8翼缘之间，使得预制柱1与预制梁2获得自复位能力。

在任一优选的实施例中，所述自复位组件包括：水平贯穿两个所述第一π型钢8翼缘的刚性螺杆11和套设在所述刚性螺杆11上的碟形弹簧12；所述刚性螺杆11一端设置有限位部13；所述碟形弹簧12位于所述限位部13与所述第一π型钢8之间。

在本实施例中，刚性螺杆11，水平贯穿两个所述第一π型钢8翼缘，具体地，第一π型钢8的翼缘上开设有第二螺纹孔，刚性螺杆11水平贯穿两个处于同一水平线的两个第二螺纹孔，一方面，用于连接两个第一π型钢8，另一方面，用于与碟形弹簧12配合产生自复位荷载；

其中，第二螺纹孔的直径大于第一螺纹孔的直径；

限位部13，设置在所述刚性螺杆11一端，对刚性螺杆11起到限位的作用，使其能够更好地将两个第一π型钢8连接，同时能够对碟形弹簧12起到限位的作用；

碟形弹簧12，套设在所述刚性螺杆11上，并且其位于所述限位部13和与限位部13相邻的所述第一π型钢8之间，用于在连接承载时与刚性螺杆11、限位部13配合，产生自复位荷载，实现自复位目的。

在任一优选的实施例中，所述第一工字钢4上、下翼缘与所述第二连接板7之间以及第二工字钢5上、下翼缘与所述第二连接板7之间均设置有垫板14，且其位于所述第一连接板6的两侧。

在本实施例中，垫板14，设置在所述第一工字钢4上、下翼缘与所述第二连接板7之间以及第二工字钢5上、下翼缘与所述第二连接板7之间，且其位于所述第一连接板6的两侧，用于填补相邻部件之间的空隙。

实施例二

一种基于实施例一的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤S1：在预制工厂加工制作预制柱1、预制梁2；

步骤S2：将耗能连接组件安装在第一工字钢4、第二工字钢5之间；

步骤S3：将自复位组件安装在耗能连接组件上。

在本实施例中，在步骤S1中，在预制工厂加工制作预制柱1、预制梁2；

具体地，在预制工厂将预制柱与预制梁的钢筋进行绑扎并在预制柱侧壁预留露出部分，预制梁端部预留露出部分，将柱侧钢板与预制柱预留露出部分的锚固件进行连接，在将第一工字钢焊接在柱侧钢板上，同时，将第二工字钢与预制梁预留露出部分的锚固件连接；再浇筑混凝土，养护后得到预制柱、预制梁。

在步骤S2中，将耗能连接组件安装在第一工字钢4、第二工字钢5之间；

具体地，在第一工字钢的翼缘和腹板、第二工字钢的翼缘和腹板、第一连接板、第二连接板、黄铜板、两个第一π型钢的翼缘和腹板、第二π型钢的翼缘和腹板以及T型钢的翼缘和腹板上开设对应的栓孔，利用螺栓将一个第一π型钢的腹板与第一工字钢腹板连接，另一个第一π型钢的腹板与第二工字钢腹板连接；利用螺栓将第二π型钢的翼缘与一个第一π型钢的翼缘连接，T型钢的翼缘与另一个第一π型钢的翼缘连接，将黄铜板置于T型钢腹板第二π型钢腹板之间，与再通过螺栓将T型钢腹板、黄铜板和第二π型钢的腹板连接；将第一连接板置于第一工字钢与第二工字钢的两端部之间，并且黄铜板置于第一连接板与第一工字钢翼缘、第二工字钢翼缘之间以及第一连接板与第二连接板之间，再利用螺栓将第一连接板、第二连接板与黄铜板连接，第一连接板、第一工字钢翼缘、第二工字钢翼缘以及黄铜板连接。

在步骤S3中，将自复位组件安装在耗能连接组件上；

具体地，将碟形弹簧套设在刚性螺杆上，使得碟形弹簧与限位部相邻设置，再将刚性螺栓水平贯穿两个第一π型钢，形成完整的装配式自复位耗能框架梁柱连接体系。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，包括：预制柱(1)、预制梁(2)和用于连接所述预制柱(1)与所述预制梁(2)的耗能连接组件；

所述预制柱(1)侧壁设置有柱侧钢板(3)，且其上安装有水平设置的第一工字钢(4)；所述预制梁(2)端部设置有水平设置的第二工字钢(5)；

所述耗能连接组件包括：两个设置在所述第一工字钢(4)与所述第二工字钢(5)之间的第一连接板(6)、与所述第一工字钢(4)上、下翼缘以及所述第二工字钢(5)的上、下翼缘连接的第二连接板(7)和两个分别与所述第一工字钢(4)腹板以及所述第二工字钢(5)腹板连接的第一π型钢(8)；所述第一连接板(6)的两端分别与所述第一工字钢(4)翼缘端部、所述第二工字钢(5)翼缘端部相邻设置；一个所述第一π型钢(8)翼缘上设置有第二π型钢(9)，另一个所述第一π型钢(8)翼缘上设置有T型钢(10)，且所述T型钢(10)的腹板位于所述第二π型钢(9)的两个腹板之间；所述第二π型钢(9)的两个腹板与所述T型钢(10)的腹板之间、所述第一连接板(6)与所述第二连接板(7)之间均设置有黄铜板(15)。

2.根据权利要求1所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，两个所述第一π型钢(8)翼缘之间还设置有自复位组件。

3.根据权利要求2所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，所述自复位组件包括：水平贯穿两个所述第一π型钢(8)翼缘的刚性螺杆(11)和套设在所述刚性螺杆(11)上的碟形弹簧(12)；所述刚性螺杆(11)一端设置有限位部(13)；所述碟形弹簧(12)位于所述限位部(13)与所述第一π型钢(8)之间。

4.根据权利要求3所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，所述黄铜板(15)通过螺栓与所述第二π型钢(9)的两个腹板以及所述T型钢(10)的腹板连接，且所述螺栓上套有所述碟形弹簧(12)。

5.根据权利要求1所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，所述第一工字钢(4)上、下翼缘与所述第二连接板(7)之间以及第二工字钢(5)上、下翼缘与所述第二连接板(7)之间均设置有垫板(14)，且其位于所述第一连接板(6)的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系，其特征在于，所述第二π型钢(9)翼缘的长度以及所述T型钢(10)翼缘的长度均小于所述第一π型钢(8)翼缘的长度。

7.一种基于权利要求1至6所述的一种装配式自复位耗能框架梁柱连接体系的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：在预制工厂加工制作预制柱(1)、预制梁(2)；

步骤S2：将耗能连接组件安装在第一工字钢(4)、第二工字钢(5)之间；

步骤S3：将自复位组件安装在耗能连接组件上。

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