CN114892800B - 一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法 - Google Patents

一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法，可以通过部件自身变形产生的竖向位移和水平位移相互制约来抵消一定的地震能量，减小结构的地震影响，其包括中间节点，所述中间节点的上、下端面分别卯榫连接上下分布的钢筋混凝土柱，所述中间节点的左右侧面分别榫卯连接左右分布的钢筋混凝土梁；所述中间节点由上节点块和下节点块上下拼接而成，所述上节点块的下端面设有混凝土凸起；所述下节点块的上端面设有与所述混凝土凸起配合的定位凹槽。

Description

一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法
技术领域
本发明属于建筑技术领域，具体涉及一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法。
背景技术
耗能减震技术主要通过在结构的某些部位增设耗能器或耗能部件, 为结构提供一定的附加刚度或附加阻尼, 在地震作用或风荷载作用下主要通过耗能部件来耗散输入结构的能量, 以减轻结构的动力反应, 从而更好地保护主体结构的安全, 是一种有效、安全、经济且日渐成熟的工程减震技术。经过科学调查，在梁柱节点连接处合理应用减震结构能够降低结构性地震出现时对建筑物造成的损害，这在一定程度上让人们的生命财产安全都得到了保障和维护。
现有减震结构中也有用简单的缓冲装置（如缓冲垫，弹簧等常规布置），单一应对竖向位移或水平位移，并不能很好的处理竖向位移与水平位移之间的关系。鉴于传统梁柱连接节点在减震性能方面存在一定的不足，提供一种连接可靠、抗震性能良好的装配式梁柱节点的连接形式迫在眉睫。
发明内容
本发明提出一种装配式梁柱节点减震结构及施工方法，可以通过部件自身变形产生的竖向位移和水平位移相互制约来抵消一定的地震能量，减小结构的地震影响。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种装配式梁柱节点减震结构，包括中间节点，所述中间节点的上、下端面分别卯榫连接上下分布的钢筋混凝土柱，所述中间节点的左右侧面分别榫卯连接左右分布的钢筋混凝土梁；
所述中间节点由上节点块和下节点块上下拼接而成，所述上节点块的下端面设有混凝土凸起；
所述下节点块的上端面设有与所述混凝土凸起配合的定位凹槽，所述定位凹槽的底部设有竖直向的橡胶柱，所述橡胶柱的外壁套设有减震弹簧，所述混凝土凸起的底部通过设置凹槽安装有挂钩，所述挂钩通过连接绳连接所述减震弹簧的上端。
进一步的，所述混凝土凸起和定位凹槽均为多边形轮廓，所述定位凹槽的底面中心位置设有倒圆台凹槽，所述橡胶柱的下端固定在所述倒圆台凹槽的底端，所述橡胶柱的上端高于所述倒圆台凹槽的顶面；
所述定位凹槽上每个侧立面安装有往定位凹槽中心凸出的弯曲钢板，所述弯曲钢板的外侧面设有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端固定有钢丝编织网垫，所述钢丝编织网垫与所述混凝土凸起的侧立面相接触。
进一步的，还包括牵引绳，所述牵引绳的一端连接在所述钢丝编织网垫上、另一端连接在所述减震弹簧上。
进一步的，所述牵引绳上串联有缓冲弹簧。
进一步的，所述定位凹槽上的侧立面与弯曲钢板之间设有第二弹簧。
进一步的，所述混凝土凸起和定位凹槽的轮廓为正四边形、正六边形或正八边形。
一种装配式梁柱节点减震结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、工厂预制混凝土异形榫块，预制预留榫槽的钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱及中间节点，中间节点包括上节点块和下节点块；
步骤二、将各个预制件运输至作业现场，将套有减震弹簧的橡胶柱放置于下节点块预留的倒圆台凹槽中，倒圆台凹槽的底面积与套有减震弹簧的橡胶柱的底面积相同并互相固定；
在混凝土凸起的底部通过设置凹槽安装有挂钩，挂钩通过连接绳连接减震弹簧的上端；
最后，使上节点块的混凝土凸起嵌入定位凹槽内；
步骤三、当上节点块与下节点块拼接成中间节点时，通过混凝土异形榫块，使钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱及中间节点三部分榫卯连接为一体；
步骤四、将钢绞线一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉固定于贯通上下部钢筋混凝土柱及中间节点的卯槽中；将钢绞线另一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉插入左右钢筋混凝土梁预留卯槽中；
步骤五：将钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱、中间节点三大部分用节点加固装置进行固定。
进一步的，在步骤二中，所述混凝土凸起和定位凹槽均为多边形轮廓，在定位凹槽的侧立面上依次安装第二弹簧、弯曲钢板、第一弹簧和钢丝编织网垫，钢丝编织网垫的底部通过牵引绳连接在减震弹簧上，当上节点块的混凝土凸起嵌入定位凹槽内时，第二弹簧、弯曲钢板、第一弹簧和钢丝编织网垫处于自然状态。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果如下：
1、橡胶柱和减震弹簧配合，当混凝土凸起放置在定位凹槽内时，能够借助橡胶柱和减震弹簧本身的柔性特质，上下发生小幅度竖向位移或者左右小幅度横向位移；
当地震来临时，向下运动可靠橡胶柱及缓冲弹簧受压力进行缓冲及耗能，向上运动时，混凝土凸起通过挂钩连接缓冲弹簧，缓冲弹簧受拉力进行缓冲及耗能；左右横向运动时，橡胶柱和减震弹簧能在倒圆台凹槽内缓冲、耗能，从而增强节点的抗震性；
2、在定位凹槽的侧立面上依次安装第二弹簧、弯曲钢板、第一弹簧和钢丝编织网垫，地震带来的水平震动借助弯曲钢板、钢丝编织网垫受压进行缓冲及耗能，弯曲钢板受压能够承担较大变形，第一弹簧和第二弹簧限制弯曲钢板位移，增大望去钢板的受压性能，钢丝编织网垫受压性能较好，也能帮助钢板进行缓能；
3、受地震影响，混凝土凸起向上运动时四周牵引绳受拉，使钢丝编织网垫及弹簧等部件受拉并压紧混凝土凸起侧立面上，增大钢丝编织网垫与混凝土凸起摩擦力减少其向上的位移；
4、本发明提供的装配式梁柱节点减震结构及施工方法，构造合理、受力明确、装配简单、连接强度高，通过减震结构提高节点延性，使其在地震作用下通过变形抵消一定的地震能量，减小地震影响。
附图说明
图1为本发明所述装配式梁柱节点减震结构爆炸示意图；
图2为本发明所述上节点块和下节点块配合示意图；
图3为本发明所述定位凹槽的俯视图；
图4为本发明所述混凝土凸起的仰视图；
图5为本发明所述混凝土凸起与定位凹槽配合示意图；
图6为本发明所述橡胶柱与挂钩配合示意图；
图7为本发明所述装配式梁柱节点减震结构组装示意图；
图中：1、钢筋混凝土柱，2、钢筋混凝土梁，3、上节点块，4、下节点块，5、混凝土凸起，6、定位凹槽，7、倒圆台凹槽，8、橡胶柱，9、减震弹簧，10、弯曲钢板，11、第一弹簧，12、第二弹簧，13、钢丝编织网垫，14、牵引绳，15、缓冲弹簧，16、挂钩，17、连接绳。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另有明确指出，否者单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或他们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非记特指本发明中任意部位或元件，不能理解为对本发明的限制。
如图1-7所示，本实施例公开一种装配式梁柱节点减震结构，其主要包括中间节点、钢筋混凝土柱1和钢筋混凝土梁2。在工厂提前预制混凝土异形榫块、钢筋混凝土梁2、钢筋混凝土柱1及中间节点，在钢筋混凝土梁2、钢筋混凝土柱1的拼装端预留榫槽，中间节点由上下分布的上节点块3和下节点块4拼接而成。使中间节点的上、下端面分别卯榫连接上下分布的钢筋混凝土柱1，中间节点的左右侧面分别榫卯连接左右分布的钢筋混凝土梁2。
在上节点块3的下端面加工有正六边形的混凝土凸起5，在下节点块4的上端面加工有与混凝土凸起5配合的定位凹槽6，定位凹槽6也为正六边形并且大于混凝土凸起5的截面积，在定位凹槽6的底面中心位置加工有倒圆台凹槽7，橡胶柱8的下端固定在倒圆台凹槽7的底端，橡胶柱8的上端高于倒圆台凹槽7的顶面，为了增加橡胶柱8的弹性性能，在橡胶柱8的外壁套设有减震弹簧9。定位凹槽6上每个侧立面安装有往定位凹槽6中心凸出的弯曲钢板10，弯曲钢板10具有一定的弹性能够起到良好的缓冲作用。在弯曲钢板10的外侧面固定有第一弹簧11，第一弹簧11的另一端固定有钢丝编织网垫13，在定位凹槽6上的侧立面与弯曲钢板10之间安装有第二弹簧12，当混凝土凸起5嵌入定位凹槽6内时，钢丝编织网垫13与混凝土凸起5的侧立面相接触，且第一弹簧11和第二弹簧12处于自然状态。钢丝编织网垫13通过牵引绳14连接在减震弹簧9上，为了避免牵引绳14被拉断，在牵引绳14上串联有缓冲弹簧15。在混凝土凸起5的底部加工有凹槽，在该凹槽内固定有挂钩16，所述挂钩16通过连接绳17连接所述减震弹簧9的上端。
本发明同时提供一种装配式梁柱节点减震结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、工厂预制混凝土异形榫块，预制预留榫槽的钢筋混凝土梁2、钢筋混凝土柱1及中间节点，中间节点包括上节点块3和下节点块4；
步骤二、将各个预制件运输至作业现场，混凝土凸起5和定位凹槽6均为多边形轮廓，将套有减震弹簧9的橡胶柱8放置于下节点块4预留的倒圆台凹槽7中，倒圆台凹槽7的底面积与套有减震弹簧9的橡胶柱8的底面积相同并互相固定；
在混凝土凸起5的底部通过设置凹槽安装有挂钩16，挂钩16通过连接绳17连接减震弹簧9的上端；
在定位凹槽6的侧立面上依次安装第二弹簧12、弯曲钢板10、第一弹簧11和钢丝编织网垫13，钢丝编织网垫13的底部通过牵引绳14连接在减震弹簧9上，当上节点块3的混凝土凸起5嵌入定位凹槽6内时，第二弹簧12、弯曲钢板10、第一弹簧11和钢丝编织网垫13处于自然状态；
最后，使上节点块3的混凝土凸起5嵌入定位凹槽6内；
步骤三、当上节点块3与下节点块4拼接成中间节点时，通过混凝土异形榫块，使钢筋混凝土梁2、钢筋混凝土柱1及中间节点三部分榫卯连接为一体；
步骤四、将钢绞线一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉固定于贯通上下部钢筋混凝土柱1及中间节点的卯槽中；将钢绞线另一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉插入左右钢筋混凝土梁2预留卯槽中；
步骤五：将钢筋混凝土梁2、钢筋混凝土柱1、中间节点三大部分用节点加固装置进行固定。
本实施例公开一种装配式梁柱节点减震结构的工作原理如下：
通过在下节点块4上圆台凹槽固定外套减震弹簧9的橡胶柱8，使其在上节点块3的混凝土凸起5放置在定位槽内后，能够借助橡胶柱8与减震弹簧9本身的柔性特质，上下发生小幅度竖向位移，即：在地震来临时，混凝土凸起5向下运动可靠橡胶柱8和减震弹簧9受压力进行缓冲及耗能，混凝土凸起5向上运动时由于混凝土凸起5底部凹槽内挂钩16勾住减震弹簧9，可靠减震弹簧9受拉力进行缓冲及耗能，并在向上运动时四周的牵引绳14受拉，使钢丝编织网垫13及第一弹簧11等部件受拉并压紧混凝土凸起5的侧立面，增大钢丝编织网垫13与混凝土凸起5之间的摩擦力减少其向上的位移。地震带来的水平震动借助定位凹槽6的侧立面上的弯曲钢板10、钢丝编织网垫13受压进行缓冲及耗能，弯曲钢板10受压能够承担较大变形，第二弹簧12限制弯曲钢板10位移，增大弯曲钢板10的受压性能；钢丝编织网垫13受压性能较好，也能帮助弯曲钢板10进行缓能；同时借助外套减震弹簧9的橡胶柱8在圆台凹槽中的变截面运动空间，允许橡胶柱8发生微小水平位移，限制底部移动，限制发生较大位移；同时定位凹槽6是正六边形，具有六个侧立面，三组对立面相互制约，拉压平衡，六根牵引绳14通过连接减震弹簧9使各个钢丝编织网垫13连接为一个整体。考虑到地震来临时，混凝土凸起5挤压一侧的钢丝编织网垫13、第一弹簧11及弯曲钢板10，牵引绳14能够借助另一侧的钢丝编织网垫13、第一弹簧11进行缓冲，提高节点抗震性能。
本发明通过利用梁、柱及中间节点预留卯槽和混凝土异形榫块将三者进行拼接，同时配合节点加固装置及钢绞线的运用，提高抗剪性能及连接强度，将该结构一次拼装成型。本发明构造合理、受力明确、装配简单、连接强度高，通过减震结构提高节点延性，使其在地震作用下通过变形抵消一定的地震能量，减小地震影响。

Claims (5)

1.一种装配式梁柱节点减震结构，其特征在于，包括中间节点，所述中间节点的上、下端面分别卯榫连接上下分布的钢筋混凝土柱，所述中间节点的左右侧面分别榫卯连接左右分布的钢筋混凝土梁；
所述中间节点由上节点块和下节点块上下拼接而成，所述上节点块的下端面设有混凝土凸起；
所述下节点块的上端面设有与所述混凝土凸起配合的定位凹槽，所述定位凹槽的底部设有竖直向的橡胶柱，所述橡胶柱的外壁套设有减震弹簧，所述混凝土凸起的底部通过设置凹槽安装有挂钩，所述挂钩通过连接绳连接所述减震弹簧的上端；
所述混凝土凸起和定位凹槽均为多边形轮廓，所述定位凹槽的底面中心位置设有倒圆台凹槽，所述橡胶柱的下端固定在所述倒圆台凹槽的底端，所述橡胶柱的上端高于所述倒圆台凹槽的顶面；
所述定位凹槽上每个侧立面安装有往定位凹槽中心凸出的弯曲钢板，所述弯曲钢板的外侧面设有第一弹簧，所述第一弹簧的另一端固定有钢丝编织网垫，所述钢丝编织网垫与所述混凝土凸起的侧立面相接触；
还包括牵引绳，所述牵引绳的一端连接在所述钢丝编织网垫上、另一端连接在所述减震弹簧上；所述牵引绳上串联有缓冲弹簧。
2.根据权利要求1所述的装配式梁柱节点减震结构，其特征在于，所述定位凹槽上的侧立面与弯曲钢板之间设有第二弹簧。
3.根据权利要求1所述的装配式梁柱节点减震结构，其特征在于，所述混凝土凸起和定位凹槽的轮廓为正四边形、正六边形或正八边形。
4.一种装配式梁柱节点减震结构的施工方法，其特征在于，采用权利要求2所述的装配式梁柱节点减震结构进行施工，包括以下步骤：
步骤一、工厂预制混凝土异形榫块，预制预留榫槽的钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱及中间节点，中间节点包括上节点块和下节点块；
步骤二、将各个预制件运输至作业现场，将套有减震弹簧的橡胶柱放置于下节点块预留的倒圆台凹槽中，倒圆台凹槽的底面积与套有减震弹簧的橡胶柱的底面积相同并互相固定；
在混凝土凸起的底部通过设置凹槽安装有挂钩，挂钩通过连接绳连接减震弹簧的上端；
最后，使上节点块的混凝土凸起嵌入定位凹槽内；
步骤三、当上节点块与下节点块拼接成中间节点时，通过混凝土异形榫块，使钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱及中间节点三部分榫卯连接为一体；
步骤四、将钢绞线一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉固定于贯通上下部钢筋混凝土柱及中间节点的卯槽中；将钢绞线另一头与带孔铆钉连接并将带孔铆钉插入左右钢筋混凝土梁预留卯槽中；
步骤五：将钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱、中间节点三大部分用节点加固装置进行固定。
5.根据权利要求4所述的施工方法，其特征在于，在步骤二中，所述混凝土凸起和定位凹槽均为多边形轮廓，在定位凹槽的侧立面上依次安装第二弹簧、弯曲钢板、第一弹簧和钢丝编织网垫，钢丝编织网垫的底部通过牵引绳连接在减震弹簧上，当上节点块的混凝土凸起嵌入定位凹槽内时，第二弹簧、弯曲钢板、第一弹簧和钢丝编织网垫处于自然状态。
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