CN113152670A - 具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式rc框架节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，包括：预制混凝土柱、固定于预制混凝土复合叠加梁中的内置防落梁阻尼器和分别固定设置于下柱槽钢的内置抗压缩阻尼器、钢索、端部钢板。左右梁中的内置防落梁缩阻尼器通过钢索连接，钢索中部设置端部钢板；固定内置防落梁阻尼器和内置抗压缩阻尼器，预制混凝土下柱的预留纵筋与预制混凝土上柱的预留纵筋通过钢筋套筒连接，梁上部纵筋穿过梁预埋箍筋完成混凝土浇筑。本发明解决现有装配式梁柱节点现场施工工序复杂，装配式节点抗震效果差等缺点。耗能形式多样化，第一阶段内置抗压缩阻尼器中的记忆合金柱和抗压橡胶耗能，第二阶段内置防落梁阻尼器耗能，并且可以防止梁柱节点出现落梁等危险情况。

Description

具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点

技术领域

本发明涉及装配式建筑结构技术领域，具体涉及一种具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点。

背景技术

目前我国建筑施工主要采用现场施工为主的传统施工方法，这种方法工业化程度不高、劳动力需求量大、资源消耗大，环境污染严重，并不能满足节能、环保、可持续发展的要求。近几年，为了满足“绿色建筑”和“建筑工业化、住宅产业化”的需求，我国开始提倡在建设中推广“产业化模式”，并且出台了相关政策，对装配式结构提出了明确的发展目标。

我国装配式建筑节点连接技术主要存在造价高、预制构件运输现场堆放不便、现场湿作业较多、梁柱节点质量难以保证以及节点处施工复杂等问题。另外我国处于地震高发地区，建筑的抗震设防除了要满足“小震不坏，中震可修，大震不倒”的规范要求外，还应考虑震后节点处的自复位性和可修复性。

我国主要通过在梁柱节点处安装外接阻尼器或采用预应力钢筋来实现节点的震后自复位性和可修复性。但现有方法存在外部空间占用大、破坏后期维修成本高、不易推广等问题。目前还未有在装配式梁柱节点处使用内置阻尼器来实现震时耗能，震后自主复位的方法。

在装配式梁柱节点处，通过后浇混凝土使预制构件连接成形，但后连接处易形成薄弱环节，存在落梁风险。在梁柱节点连接处安装内置防落梁阻尼器，可有效防止预制梁脱落，并在变形拉伸过程中耗散能量。

内置抗压缩阻尼器由记忆合金材料和橡胶材料组成，不占用外部空间。其中记忆合金是一种新型功能材料，具有自主复位、耐腐耐磨、耗能能力强、无磁性、无毒性等优点，应用广泛，是优质的减震材料；橡胶材料具有弹性大，复原能力强的优点，且价格低廉；因此使用记忆合金材料和橡胶材料作为内置抗压缩阻尼器可达到最佳的耗能效果。

现有的装配式梁柱节点(如授权公告号为CN107237402A和CN107165272A)利用了预应力钢筋来实现震后低损伤自主复位，但预应力筋破损后无法更换，震后加固维修过程繁琐且维修费用高。还有采用装配式梁柱节点处外置阻尼器的方法(如授权号CN108343170A和CN206157894U)，利用粘弹性材料小变形的特点来实现耗能，其优点是阻尼器损伤破坏后可更换，但由于阻尼器外置无密封，导致阻尼器使用寿命缩短，且占用较大外部空间等缺点。

发明内容

由于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，包括：预制混凝土柱、固定于预制混凝土复合叠加梁中的内置防落梁阻尼器和分别固定设置于下柱槽钢的内置抗压缩阻尼器、钢索、端部钢板。其中，左右梁中的内置防落梁缩阻尼器通过钢索连接，钢索中部设置端部钢板；预制混凝土下柱的预留纵筋与预制混凝土上柱的预留纵筋通过钢筋套筒连接，将梁上部纵筋穿过梁预埋箍筋后浇筑节点混凝土。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

1、本发明具有密封效果好、操作方便的优点，可有效减少现场湿作业、建筑垃圾和环境污染，符合绿色环保可持续发展理念。

2、本发明具有两阶段耗能能力，第一阶段通过内置抗压缩阻尼器中的内置抗压缩阻尼器记忆合金柱和抗压橡胶耗能，第二阶段内置防落梁阻尼器发挥作用，阻尼器中防落梁记忆合金柱结合记忆合金球发生变形耗散能量。记忆合金球可以保证梁体发生变形耗散能量，且防落梁记忆合金柱增加梁节点承压能力，保护梁体不会发生过大变形，内置钢索提供拉力防止梁坍塌。震后通过内置抗压缩阻尼器实现自主复位，具有可修复、可更换耗能材料、不占外部空间等优点。

3、本发明实现了强柱弱梁的设计理念，梁端截面削弱，保证较大变形集中出现在梁端。在预制混凝土复合叠加梁中预埋内置防落梁阻尼器，防落梁阻尼器中设置薄壁固定套筒约束防落梁记忆合金柱和记忆合金球，可有效抑制变形过大、防止落梁现象等危险情况的出现，还可加强梁柱节点的连接。

4、本发明的内置防落梁阻尼器和内置抗压缩阻尼器中设置薄壁固定套筒来分别约束防落梁记忆合金柱和内置抗压缩阻尼器记忆合金柱，增大承压能力，防止防落梁记忆合金柱和内置抗压缩阻尼器记忆合金柱受压失稳变形，出现过早破坏。防落梁记忆合金柱和内置抗压缩记忆合金柱均采用梅花状布置，充分利用记忆合金柱的耗能作用，避免了材料的浪费。

5、本发明在内置抗压缩阻尼器外设置阻尼器薄壁密封钢壳，对阻尼器进行了有效保护，延长了阻尼器的使用寿命。

附图说明

图1为具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点平面示意图；

图2为预制混凝土复合叠加梁连接平面示意图；

图3为预制混凝柱连接平面示意图；

图4为预制梁柱螺栓连接局部示意图；

图5为预制梁预埋槽钢局部示意图；

图6为内置防落梁阻尼器平面示意图；

图7为图6沿1-1剖面图；

图8为内置防落梁阻尼器卡扣示意图；

图9为内置防落梁阻尼器中端部钢板示意图；

图10为内置防落梁阻尼器中卡扣钢板三维示意图；

图11为内置抗压缩阻尼器平面示意图；

图12为图11沿2-2剖面图；

图13为下柱卡槽钢板三维示意图；

图14为下柱槽钢卡槽钢板三维示意图；

图15为内置抗压缩阻尼器固定板三维示意图；

图16为内置抗压缩阻尼器垫板三维示意图；

图中：1、预制混凝土下柱，2、预制混凝土上柱，3a、预制混凝土复合叠加梁左梁，3b、预制混凝土复合叠加梁右梁，4、内置防落梁阻尼器，5、刚性套管,6、卡扣，7、钢索，8、记忆合金球，9、端部钢板，10、卡扣钢板，11、节点箍筋，12、梁下部纵筋，13、梁槽钢，14、下柱槽钢，15、高强螺栓，16、上柱预留纵筋，17、下柱预留纵筋，18、钢筋套筒，19、梁上部纵筋，20、梁预埋箍筋，21、下柱卡槽钢板，22、下柱槽钢卡槽钢板，23、内置抗压缩阻尼器，24、内置抗压缩阻尼器固定板，25、内置抗压缩阻尼器记忆合金柱，26、薄壁固定套筒，27、记忆合金丝网，28、抗压橡胶，29、内置抗压缩阻尼器垫板，30、阻尼器薄壁密封钢壳，31、内置抗压缩阻尼器垫条，32、固定螺丝，33、防落梁记忆合金柱。

具体实施方式

如图1至图16所示，具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，包括：预制混凝土下柱1、预制混凝土上柱2、分别固定于预制混凝土复合叠加梁3a和预制混凝土复合叠加梁3b的内置防落梁阻尼器4和分别固定设置于下柱槽钢14的内置抗压缩阻尼器23、端部钢板9；其中，预制混凝土下柱1的下柱预留纵筋17与预制混凝土上柱2的上柱预留纵筋17通过钢筋套筒18连接。

内置防落梁阻尼器4，包括：内置刚性套管5、卡扣6、记忆合金球8、卡扣钢板10、薄壁固定套筒26、防落梁记忆合金柱33；内置刚性套管5，材质为硬钢，分别部分预埋在预制混凝土复合叠加梁3a和预制混凝土复合叠加梁3b内，内置刚性套管5端部与卡扣6固定，卡扣6与卡扣钢板10固定，通过卡扣6连接成整体，钢索7与内置刚性套管5固定的卡扣6连接；防落梁记忆合金柱33由记忆合金材料编制成圆柱体，五根为一组，按梅花状排列，两端分别焊接于刚性套管5的内壁，防落梁记忆合金柱33外侧安装薄壁固定套筒26，薄壁固定套筒26采用抗压性能较好的钢材，且长度略短于防落梁记忆合金柱33的长度，以免防落梁记忆合金柱33在运输过程中受损；钢索7由多根钢丝按照一定规则捻制而成，在钢索7与内置刚性套管5、薄壁固定套筒26之间空隙处填充记忆合金球8；钢索7两端分别连接在两个内置防落梁阻尼器4中固定的卡扣6上，钢索7穿过端部钢板9中心，并将端部钢板9固定在钢索7的中间位置，通过端部钢板9增加混凝土与钢索7之间的相互作用力。

内置抗压缩阻尼器23，包括：下柱卡槽钢板21、下柱槽钢卡槽钢板22、内置抗压缩阻尼器固定板24、内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25、薄壁固定套筒26、记忆合金丝网27、抗压橡胶28、内置抗压缩阻尼器垫板29、阻尼器薄壁密封钢壳30、内置抗压缩阻尼器垫条31、固定螺丝32。内置抗压缩阻尼器固定板24材质为硬钢，两端带有卡槽接口，通过卡槽接口分别与下柱卡槽钢板21和下柱槽钢卡槽钢板22卡接，内置抗压缩阻尼器固定板24、内置抗压缩阻尼器垫板29的螺栓孔与内置抗压缩阻尼器垫条31通过固定螺丝32连接，内置抗压缩阻尼器垫板29材质为软钢，保证记忆合金丝网27和抗压橡胶28具有一定的变形空间，释放能量；内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25由记忆合金材料编织成圆柱体，五根为一组，按梅花状排列，两端焊接于内置抗压缩阻尼器固定板24上，内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25外侧安装薄壁固定套筒26，薄壁固定套筒26采用抗压性能较好的钢材，且长度略短于内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25的长度，以免内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25在运输过程中受损；记忆合金丝网27和抗压橡胶28按抗压强度设计要求编织在一起，填充在内置抗压缩阻尼器记忆合金柱25周围，提供抗压减震的作用；待阻尼器安装完毕后用粘结材料固定阻尼器密封钢壳30，阻尼器密封钢壳30采用具有一定刚度、不易变形的材料，来对阻尼器进行保护，延长阻尼器的使用寿命。

预制混凝土复合叠加梁3a和预制混凝土复合叠加梁3b中预埋梁槽钢13，并与梁下部纵筋12点焊连接，梁下部纵筋12与留有螺栓孔的预埋在预制混凝土下柱1中的下柱槽钢14通过高强螺栓15进行连接，将内置抗压缩阻尼器23中的下柱槽钢卡槽钢板22与下柱槽钢14焊接，最后固定阻尼器薄壁密封钢壳30，完成内置抗压缩阻尼器23的连接。

预制混凝土复合叠加梁3a、预制混凝土复合叠加梁3b上部预留梁预埋箍筋20，梁箍筋靠近节点核心区需加密，并分别在其中埋设内置防落梁阻尼器4；预制混凝土下柱1、预制混凝土上柱2的上柱预留纵筋16和下柱预留纵筋17通过钢筋套筒18连接，预制混凝土复合叠加梁中的梁预留纵筋同样通过钢筋套筒18连接，预制梁柱预纵钢筋的长度应保证使用钢筋套筒18连接时相邻钢筋套筒18错开一定距离。预制混凝土下柱1和预制混凝土上柱2表面均设置成马牙槎凹凸槽，且预制混凝土下柱1呈阶梯状；预制混凝土复合叠加梁3a、预制混凝土复合叠加梁3b表面设置“凹凸槽”，增加后期现浇混凝土与预制混凝土之间的粘结；最后在现场浇筑时，在节点处设置节点箍筋11，节点处需加密，并将梁上部纵筋19穿过梁预埋箍筋20后完成浇筑。

Claims (5)

1.一种具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，包括：预制混凝土下柱、分别固定于预制混凝土复合叠加梁的内置防落梁阻尼器和分别固定设置于下柱槽钢的内置抗压缩阻尼器、端部钢板；其中，预制混凝土下柱的下柱预留纵筋与预制混凝土上柱的上柱预留纵筋通过钢筋套筒连接。

2.根据权利要求1所述的具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，其特征在于，内置防落梁阻尼器，包括：内置刚性套管、卡扣、记忆合金球、卡扣钢板、薄壁固定套筒、防落梁记忆合金柱；内置刚性套管，材质为硬钢，分别部分预埋在预制混凝土复合叠加梁内，内置刚性套管端部与卡扣固定，卡扣与卡扣钢板固定，通过卡扣连接成整体，钢索与内置刚性套管固定的卡扣连接；防落梁记忆合金柱由记忆合金材料编制成圆柱体，五根为一组，按梅花状排列，两端分别焊接于刚性套管的内壁，防落梁记忆合金柱外侧安装薄壁固定套筒，薄壁固定套筒采用抗压性能较好的钢材，且长度略短于防落梁记忆合金柱的长度，以免防落梁记忆合金柱在运输过程中受损；钢索由多根钢丝按照一定规则捻制而成，在钢索与内置刚性套管、薄壁固定套筒之间空隙处填充记忆合金球，钢索两端分别连接在两个内置防落梁阻尼器中固定的卡扣上，钢索穿过端部钢板中心并固定在钢索的中间位置。

3.根据权利要求1-2所述的具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，其特征在于，内置抗压缩阻尼器，包括：下柱卡槽钢板、下柱槽钢卡槽钢板、内置抗压缩阻尼器固定板、内置抗压缩阻尼器记忆合金柱、薄壁固定套筒、记忆合金丝网、抗压橡胶、内置抗压缩阻尼器垫板、阻尼器薄壁密封钢壳、内置抗压缩阻尼器垫板、固定螺丝。内置抗压缩阻尼器固定板材质为硬钢，两端带有卡槽接口，通过卡槽接口分别与下柱卡槽钢板和下柱槽钢卡槽钢板卡接，内置抗压缩阻尼器固定板、内置抗压缩阻尼器垫板的螺栓孔与内置抗压缩阻尼器垫条通过固定螺丝连接，内置抗压缩阻尼器垫板材质为软钢；内置抗压缩阻尼器记忆合金柱由记忆合金材料编织成圆柱体，五根为一组，按梅花状排列，两端焊接于内置抗压缩阻尼器固定板上，内置抗压缩阻尼器记忆合金柱外侧安装薄壁固定套筒，薄壁固定套筒采用抗压性能较好的钢材，且长度略短于记忆合金柱的长度，以保护记忆合金柱在运输过程中受损；记忆合金丝网和抗压橡胶按抗压强度设计要求编织在一起，填充在内置抗压缩阻尼器记忆合金柱周围。待阻尼器安装完毕后用粘结材料固定阻尼器密封钢壳。

4.根据权利要求1-3所述的具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，其特征在于，预制混凝土复合叠加梁中预埋梁槽钢，并与梁下部纵筋点焊连接，梁下部纵筋与留有螺栓孔的预埋在预制混凝土下柱中的下柱槽钢通过高强螺栓进行连接，将内置抗压缩阻尼器中的下柱槽钢卡槽钢板与下柱槽钢焊接，最后固定阻尼器薄壁密封钢壳，完成内置抗压缩阻尼器的连接。

5.根据权利要求1-4所述的具有防落梁装置的两阶段耗能的装配式RC框架节点，其特征在于，预制混凝土复合叠加梁上部预留梁预埋箍筋，梁箍筋靠近节点核心区需加密，并分别在其中埋设内置防落梁阻尼器；预制梁柱预留纵筋通过钢筋套筒连接，预制梁柱预留纵筋的长度应保证使用钢筋套筒连接时相邻钢筋套筒错开一定距离，预制混凝土复合叠加梁、预制混凝土柱端面呈“凹凸槽”，且预制混凝土下柱呈阶梯状；在节点处设置节点箍筋，节点处需加密，将梁上部纵筋穿过梁预埋箍筋后完成浇筑。

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