CN113136945B - 一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点 - Google Patents

Abstract

本发明公开了装配式混凝土建筑技术领域的一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，包括复式柱和预制梁，复式柱由上下两段段构成，复式柱的中间段侧面通过节点螺栓固定安装有节点连接部，预制梁的左右两端分别预埋设置有梁端连接部和锚板，梁端连接部左侧固定设置有平行于竖立面的摩擦片，摩擦片穿设于节点连接部中部并焊接于梁端连接部，预制梁中穿设有若干预应力钢绞线，预应力钢绞线右端与锚板固定连接、左端通过锚头固定于节点连接部右侧的侧板上，本发明抗震复位可靠性好，安装拆卸更加便捷，同时使用成本低，适用于推广应用。

Description

一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点

技术领域

本发明涉及装配式混凝土建筑技术领域，具体为一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点。

背景技术

现有的公开发表或公开使用的技术情况：现有的装配式自复位耗能节点多采用预应力钢绞线13和SMA材料等提供复位力，同时复位装置多采用施工现场安装的方式。2019年11月26日，国家知识产权局授权公告了“一种装配式自复位节点”的发明专利公告号为：CN109868898B，该发明涉及一种装配式自复位节点，包括支撑柱、梁、预应力钢筋、万向轮、牛腿、橡胶垫片和角钢；支撑柱的中端设置有牛腿，牛腿的顶部开设有两个钢制凹槽，梁的底部活动连接有两个万向轮，两个万向轮的底部分别活动设置于两个钢制凹槽内，橡胶垫片固定连接于梁的底部和牛腿的顶部之间的万向轮外围；梁的中央和支撑柱的中央贯通连接一预应力钢筋；梁的侧边端部与支撑柱的侧壁之间填充有掺有碳纤维的磷酸镁水泥砂浆，梁的顶部与支撑柱之间通过角钢固定连接；角钢和预应力钢筋均为形状记忆合金材质制作。该技术方案的缺陷在于在梁柱发生相对转动时，磷酸镁水泥砂浆部分将发生破坏。在大震下，磷酸镁水泥砂浆部分破坏严重时，万向轮将在凹槽内沿着梁轴向滑动，而该结构对万向轮的位置是敏感的，该节点的复位性能极可能失效。因此，该结构在大震下的可靠性较低。同时，该技术使用的角钢和预应力钢筋均为SMA材料，价格较普通预应力筋/预应力钢绞线13更高，不利于推广。2021年01月01日，国家知识产权局授权公告了“一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构”的发明专利公告号为：CN212271213U，该发明专利的预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过U型连接钢板键和山字形连接钢板键的配合垂直连接，U型连接钢板键与山字形连接钢板键相对设置且通过转动定位螺栓组配合连接，实现相对转动，若干预应力筋依次横穿预制钢筋混凝土梁、U型连接钢板键和山字形连接钢板键，最后从预制钢筋混凝土柱穿出，并通过预应力筋锚具固定。该技术方案的缺陷在于该节点的力学特性在梁柱往复相对转动时是非对称的，这在地震的往复作用下是不利的，对设计造成困难。此外在施加螺栓预紧力时，U型连接钢板键的两侧面由于无支撑，将发生一定的弯曲，在节点转动时，U型连接钢板键与山字形连接钢板键之间的接触面将发生脱开的趋势，降低了摩擦耗能的可靠性。同时，该技术方案中预应力筋采用后张拉的方式制约着施工进度。2020年11月10日，国家知识产权局授权公告了“一种适用于模块化建筑的自复位节点”的发明专利公告号为：CN109680819B，该发明包括每个模块化单元内部的梁梁拼接节点域以及连接模块化单元的节点域；模块化单元内部的拼接梁翼缘通过矩形连接钢板和SMA矩形连接板利用高强螺栓连接，拼接梁的腹板以及水平放置的模块化单元中相邻的槽钢梁的腹板之间通过带长圆螺栓孔的连接板利用高强螺栓进行连接。该技术方案的缺陷在于将装配式节点的组成过度拆解，组装后的整体性极大下降。同时，SMA矩形连接板价格较高，不利于大范围使用。

基于此，本发明设计了一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，以解决上述问题。

发明内容

发明的目的在于提供一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，包括复式柱和预制梁，所述复式柱由上下两段构成，所述复式柱的中间段侧面通过节点螺栓固定安装有节点连接部，所述预制梁的左右两端分别预埋设置有梁端连接部和锚板，所述梁端连接部左侧固定设置有平行于竖立面的摩擦片，所述摩擦片穿设于所述节点连接部中部并焊接于梁端连接部，所述预制梁中穿设有若干预应力钢绞线，所述预应力钢绞线右端与所述锚板固定连接、左端通过锚头固定于所述节点连接部右侧的侧板上。

优选的，所述复式柱的上下段的连接端面焊接有法兰板，上下贴合的所述法兰板之间通过周向环列的法兰板螺栓锁合固定。

优选的，所述复式柱下段外壁设置有环形法兰板，所述复式柱下段的法兰板和环形法兰板向右侧延展形成加强限位板，上下两个所述加强限位板贴附于所述节点连接部上下两侧，所述节点连接部的右侧板上下两侧分别设置有用于抵扣容置所述加强限位板右侧端缘的限位凹槽。

优选的，所述复式柱为空心柱结构。

优选的，所述节点连接部的中部开设有供所述摩擦片穿入的摩擦槽，所述摩擦槽的前后两侧为预紧侧板，所述预紧螺栓两端抵接于两侧所述预紧侧板上。

优选的，所述预应力钢绞线至少设置四组，呈上下、左右对称分布。

与现有技术相比，发明的有益效果为：

本发明所采用的复式柱具有更好的装配性：节点螺栓根据设计需求可方便地使用贯通式螺栓或非贯通式螺栓，避免了连接柱左右梁的节点螺栓的位置发生干涉。

其次，所采用的复式柱具备更便捷的预制性：复式柱所采用的内外钢管可用作浇筑核心混凝土时的模板，避免了额外的装、卸模板的工作，简化了预制流程。

本发明释放了梁柱的相对转动自由度，当梁柱发生相对转动时，节点连接部和梁端连接部发生摩擦作用，产生摩擦耗能。同时，由于节点连接部的构造，故避免了因起滑力设计过大导致梁端连接部上参与摩擦的部位发生屈曲，从而进一步保证摩擦耗能的可靠性。

本发明所采用的摩擦耗能设计中，梁端连接部参与摩擦的部分可根据设计的抗震要求，方便地进行螺栓活动孔槽的大小以及位置的布置，避免了在大震下预紧螺栓与螺栓活动孔槽壁发生碰撞而对节点耗能性能造成破坏。

本发明通过所设计的节点连接部，将预应力钢绞线的张拉工作与预制梁的预制工作整合，无需在施工现场张拉钢绞线，提高了装配式结构的预制度，避免了现场张拉工作存在的一系列不便，加快了施工进度。预应力钢绞线因拉伸变形而产生反力，受力途径明确，提供了梁柱节点复位所需的力，由此实现梁柱节点的自复位。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明预制梁左侧结构示意图；

图3为本发明预制梁右侧结构示意图；

图4为本发明预制梁连接结构示意图；

图5为本发明预制梁左端结构示意图；

图6为本发明节点连接部结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-复式柱、2-法兰板3-法兰板螺栓、4-环形法兰板、41-加强限位板、5-节点连接部、51-限位凹槽、52-摩擦槽、53-预紧侧板、6-节点螺栓、7-摩擦片、8-预紧螺栓、9-梁端连接部、10-预制梁、11-锚板、12-锚头、13-预应力钢绞线。

具体实施方式

下面将结合发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于发明保护的范围。

请参阅图1-6，发明提供一种技术方案：一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，包括复式柱1和预制梁10，复式柱1由上下两段构成，复式柱1的上下段的连接端面焊接有法兰板2，上下贴合的法兰板2之间通过周向环列的法兰板螺栓3锁合固定，复式柱1的中间段侧面通过节点螺栓6固定安装有节点连接部5，复式柱1下段外壁设置有环形法兰板4，复式柱1下段的法兰板2和环形法兰板4向右侧延展形成加强限位板41，上下两个加强限位板41贴附于节点连接部5上下两侧，节点连接部5的右侧板上下两侧分别设置有用于抵扣容置加强限位板4右侧端缘的限位凹槽51，确保复式柱1与节点连接部5之间为固定式连接，提高连接点的抗变形机械强度，节点螺栓6根据设计需求可方便地使用贯通式螺栓或非贯通式螺栓，避免了连接柱左右梁的节点螺栓6的位置发生干涉；此外，复式柱1为空心柱结构，复式柱1所采用的内外钢管可用作浇筑核心混凝土时的模板，避免了额外的装、卸模板的工作，简化了预制流程。

预制梁10的左右两端分别预埋设置有梁端连接部9和锚板11，梁端连接部9左侧固定设置有平行于竖立面的摩擦片7，摩擦片7穿设于节点连接部5中部并焊接于梁端连接部，节点连接部5的中部开设有供摩擦片7穿入的摩擦槽52，摩擦槽52的前后两侧为预紧侧板53，摩擦片7和预紧侧板53上相应位置处开设有若干组用于安装预紧螺栓8的螺栓孔位，预紧螺栓8安装后其两端抵接于两侧预紧侧板53上，通过调节预紧螺栓8松紧程度，可改变预制梁10的摆转的起滑力大小，实际预制梁10在承受外力作用产生摆转趋势时，本节点连接结构释放了梁柱的相对转动自由度，当梁柱发生相对转动时，节点连接部5和梁端连接部9发生摩擦作用，产生摩擦耗能，减小外力的冲击破坏性。

预制梁10中穿设有若干预应力钢绞线13，预应力钢绞线13右端与锚板11固定连接、左端通过锚头12固定于节点连接部5右侧的侧板上，预制梁10在承受外力作用产生摆转趋势时，其预应力作用于预应力钢绞线13上，使连接节点结构具有一定的抗震抗形变能力，并且预应力钢绞线13至少设置四组，呈上下、左右对称分布，有利于均摊应力并稳定自复位；预应力钢绞线13因拉伸变形而产生反力，受力途径明确，提供了梁柱节点复位所需的力，由此实现梁柱节点的自复位；进一步的，节点连接部5将预应力钢绞线13的张拉工作与预制梁10的预制工作整合，无需在施工现场张拉钢绞线，提高了装配式结构的预制度，避免了现场张拉工作存在的一系列不便，加快了施工进度。

由于节点连接部5的构造以及摩擦片7平行于竖立面，故避免了因起滑力设计过大导致梁端连接部9上参与摩擦的部位发生屈曲，从而进一步保证摩擦耗能的可靠性；梁端连接部9参与摩擦的部分可根据设计的抗震要求，方便地进行螺栓活动孔槽的大小以及位置的布置，避免了在大震下预紧螺栓8与螺栓活动孔槽壁发生碰撞而对节点耗能性能造成破坏。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，包括复式柱（1）和预制梁（10），其特征在于：所述复式柱（1）由上下两段构成，所述复式柱（1）的中间段侧面通过节点螺栓（6）固定安装有节点连接部（5），所述预制梁（10）的左右两端分别预埋设置有梁端连接部（9）和锚板（11），所述梁端连接部（9）左侧固定设置有平行于竖立面的摩擦片（7），所述摩擦片（7）穿设于所述节点连接部（5）中部并焊接于梁端连接部，所述预制梁（10）中穿设有若干预应力钢绞线（13），所述预应力钢绞线（13）右端与所述锚板（11）固定连接、左端通过锚头（12）固定于所述节点连接部（5）右侧的侧板上；

所述复式柱（1）的上下段的连接端面焊接有法兰板（2），上下贴合的所述法兰板（2）之间通过周向环列的法兰板螺栓（3）锁合固定；

所述复式柱（1）下段外壁设置有环形法兰板（4），所述复式柱（1）下段的法兰板（2）和环形法兰板（4）向右侧延展形成加强限位板（41），上下两个所述加强限位板（41）贴附于所述节点连接部（5）上下两侧，所述节点连接部（5）的右侧板上下两侧分别设置有用于抵扣容置所述加强限位板（41）右侧端缘的限位凹槽（51）。

2.根据权利要求1所述的一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，其特征在于：所述复式柱（1）为空心柱结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，其特征在于：所述节点连接部（5）的中部开设有供所述摩擦片（7）穿入的摩擦槽（52），所述摩擦槽（52）的前后两侧为预紧侧板（53），预紧螺栓（8）两端抵接于两侧所述预紧侧板（53）上。

4.根据权利要求1所述的一种基于复式钢管混凝土柱的装配式自复位耗能梁柱节点，其特征在于：所述预应力钢绞线（13）至少设置四组，呈上下、左右对称分布。

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