CN115538620A - 一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双钢板混凝土组合墙‑可更换连梁连接节点，包括对称设置的第一端柱和第二端柱，第一端柱和第二端柱之间设有一对侧板，第一端柱、第二端柱和侧板形成外包钢板空腔，外包钢板空腔中浇筑有混凝土；第一端柱内还设有预埋件，第一端柱通过预埋件连接可更换连梁，可更换连梁连接在第一端柱远离第二端柱的外侧壁上。本发明充分发挥钢材和混凝土的材料力学性能优势，结合装配式技术，提高连梁震损之后的可更换性能。
Description
技术领域
本发明属于连梁连接技术领域，具体涉及一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点。
背景技术
在超高层建筑中，通常需要对墙肢进行开洞处理，从而形成联肢墙结构“双重抗震防线”机制，剪力墙与连梁之间可靠的连接节点，对充分发挥连梁作用，提升联肢剪力墙整体力学性能至关重要。传统的钢筋混凝土墙肢和连梁的连接节点处，需要交叉斜筋和菱形布筋等方式，提高墙肢和连梁连接的强度，这些构造细节会加大施工难度。
近年来，研究人员发现，通过对钢连梁进行合理的设计，控制腹板的剪切变形，可以有效提升连梁的延性和耗能能力，但是，这种钢连梁多采用直接插入混凝土的方式，不利于震后修复和更换。因此，可更换连梁和可靠的连接节点是解决前述问题的关键，但是，目前的研究主要是针对钢筋混凝土墙肢和可更换连梁的连接。双钢板混凝土组合墙在高层建筑中得到了广泛的应用，因此，有必要研究一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点和设计方法，解决相关技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，以解决上述问题。
本发明提供一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，包括对称设置的第一端柱和第二端柱，第一端柱和第二端柱之间设有一对侧板，第一端柱、第二端柱和侧板形成外包钢板空腔，外包钢板空腔中浇筑有混凝土；第一端柱内还设有预埋件，第一端柱通过预埋件连接可更换连梁，可更换连梁连接在第一端柱远离第二端柱的外侧壁上。
作为上述方案进一步的优选
所述预埋件包括预埋端板和若干根锚筋，锚筋连接在预埋端板朝向第二端柱的侧壁上；所述第一端柱包括第一U形板和第一中隔板，第一中隔板连接在第一U形板的内腔中，第一U形板包括一对平行板和连接在平行板端部的侧壁板，第一中隔板两端连接至平行板，第一中隔板与侧壁板相平行，第一中隔板上开设有若干个锚筋孔，锚筋穿过锚筋孔。
作为上述方案进一步的优选
所述预埋端板内贴设于侧壁板内壁，预埋端板上开设有若干个内攻丝孔，侧壁板上开设有与内攻丝孔相对应的固定螺栓孔；可更换连梁靠近第一U形板的连接板上开设有若干个连梁固定孔，连梁固定孔与固定螺栓孔、内攻丝孔相对应，连梁固定孔、固定螺栓孔和内攻丝孔中连接有螺栓。
作为上述方案进一步的优选
所述预埋件还包括抗剪板，抗剪板设于第二端柱的侧壁中央，抗剪板上设有若干个抗剪栓钉，锚筋对称分布在抗剪板上方和下方。
作为上述方案进一步的优选
所述第二端柱包括第二U形板和第二中隔板，第二中隔板连接在第二U形板的内腔中，第二U形板采用冷轧技术弯折而成。
本发明的有益效果：充分发挥钢材和混凝土的材料力学性能优势，结合装配式技术，提高连梁震损之后的可更换性能，具体如下：
(1)本发明在双钢板混凝土组合墙和可更换连梁连接位置预埋锚固件(预埋件)，将外部荷载合理传递至墙肢内部，避免局部应力过大导致连接失效的问题；结合装配式技术，可更换连梁与墙肢采用全螺栓固定连接，安装拆卸方便，在地震受损之后可实现快速更换。另外，与传统钢筋混凝土构造不同，本发明基于双钢板(侧板)混凝土组合墙的构造特点，通过合理布置，解决了双钢板混凝土组合墙和可更换连梁的连接问题，因此本发明结合了钢板和混凝土的材料力学性能优势，较钢筋混凝土-可更换连梁节点，增加了外包钢板对节点强度的贡献，承载力更大。
(2)本发明的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，施工时，首先，将预埋件与第一端柱相连接，具体的，将预埋端板内贴在第一U形板的内壁上，将第一中隔板和第一U形板采用焊接方式连接，预埋件的锚筋穿过锚筋孔，用螺栓穿过预埋端板上面的内攻丝孔和第一U形板的固定螺栓孔，以此将预埋件连接在第一端柱上；然后，通过侧板连接第一端柱和第二端柱，在侧板之间安装若干个对拉栓钉，第一端柱、第二端柱和侧板形成外包钢板空腔；接着在第一端柱、第二端柱和侧板之间浇筑混凝土形成一个整体；最后，待混凝土养护完毕之后，将螺栓从预埋端板上面的内攻丝孔和第一U形板的固定螺栓孔中拧出，使用气枪清理混凝土碎渣，接着准备连梁，螺栓穿过连梁固定孔、固定螺栓孔和预埋端板上面的内攻丝孔将预埋端板、可更换连梁和第一U形板相连接，完成装配。当需要更换连梁时，仅需拧出螺栓更换新的连梁即可。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例中双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点的示意图；
图2是实施例中第一端柱的示意图；
图3是实施例中第二端柱的示意图；
图4是实施例中第一U形板、预埋件和可更换连梁的爆炸示意图；
图5是实施例中预埋件的示意图；
图6是实施例中双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点受弯承载力计算模型；
图中标记为：1、第一端柱；11、第一U形板；111、固定螺栓孔；112、平行板；113、侧壁板；12、第一中隔板；2、第二端柱；21、第二U形板；22、第二中隔板；3、侧板；31、对拉栓钉；4、预埋件；401、预埋端板；4011、内攻丝孔；402、锚筋；403、抗剪板；404、抗剪栓钉；5、可更换连梁；51、连接板；511、连梁固定孔；52、螺栓。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。现结合说明书附图，详细说明本发明的结构特点。
参见图1，本实施例中提供一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，包括对称设置的第一端柱1和第二端柱2，第一端柱1和第二端柱2之间设有一对侧板3，第一端柱1、第二端柱2和侧板3形成外包钢板空腔，外包钢板空腔中浇筑有混凝土。第一端柱1内还设有预埋件4，第一端柱1通过预埋件4连接可更换连梁5，可更换连梁5连接在第一端柱1远离第二端柱2的外侧壁上。
本实施例在双钢板混凝土组合墙和可更换连梁连接位置预埋锚固件(预埋件4)，将外部荷载合理传递至墙肢内部，避免局部应力过大导致连接失效的问题；结合装配式技术，可更换连梁5与墙肢采用全螺栓固定连接，安装拆卸方便，在地震受损之后可实现快速更换。另外，与传统钢筋混凝土构造不同，本实施例基于双钢板(侧板3)混凝土组合墙的构造特点，通过合理布置，解决了双钢板混凝土组合墙和可更换连梁的连接问题，因此本实施例结合了钢板和混凝土的材料力学性能优势，较钢筋混凝土-可更换连梁节点，增加了外包钢板对节点强度的贡献，承载力更大。
参见图5，本实施例中，预埋件4的结构具体为：包括预埋端板401、若干根锚筋402和抗剪板403，抗剪板403与预埋端板401采用焊接方式连接，锚筋402与预埋端板401相垂直，锚筋402与预埋端板401采用焊接方式连接；锚筋402连接在预埋端板401朝向第二端柱2的侧壁上，抗剪板403设于第二端柱2的侧壁中央，抗剪板403上设有若干个抗剪栓钉404，抗剪栓钉404与抗剪板403采用焊接方式连接；锚筋402对称分布在抗剪板403上方和下方，本实施例中锚筋402对称设置两组。
参见图2，第一端柱1的结构具体为：包括第一U形板11和第一中隔板12，第一中隔板12连接在第一U形板11的内腔中，第一U形板11包括一对平行板112和连接在平行板112端部的侧壁板113，第一中隔板12两端连接至平行板112，第一中隔板12与侧壁板113相平行，第一U形板11采用冷轧技术弯折而成，第一中隔板12和第一U形板11采用焊接方式连接，第一中隔板12上开设有若干个锚筋孔。
参见图4，第一端柱1通过预埋件4连接可更换连梁5的方式具体为：预埋端板401内贴设于第一U形板11的侧壁板113内壁，预埋端板401上开设有若干个内攻丝孔4011，第一U形板11的侧壁板113上开设有与内攻丝孔4011相对应的固定螺栓孔111；可更换连梁5靠近第一U形板11的连接板51上开设有若干个连梁固定孔511，连梁固定孔511与固定螺栓孔111、内攻丝孔4011相对应，连梁固定孔511、固定螺栓孔111和内攻丝孔4011中连接有螺栓52，螺栓52穿过连梁固定孔511、固定螺栓孔111和内攻丝孔4011，也即，预埋端板401、第一U形板11和可更换连梁5通过螺栓52相连接，预埋件4的锚筋402对应穿过第一中隔板12上的锚筋孔，抗剪板403设于第一U形板11和第一中隔板12形成的空腔中，另外，抗剪板503宽度小于第一端柱1的宽度，以便于安装。
本实施例的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，施工时，首先，将预埋件4与第一端柱1相连接，具体的，将预埋端板401内贴在第一U形板11的内壁上，将第一中隔板12和第一U形板11采用焊接方式连接，预埋件4的锚筋402穿过锚筋孔，用螺栓52穿过预埋端板401上面的内攻丝孔4011和第一U形板11的固定螺栓孔111，以此将预埋件4连接在第一端柱1上；然后，通过侧板3连接第一端柱1和第二端柱2，在侧板3之间安装若干个对拉栓钉31，第一端柱1、第二端柱2和侧板3形成外包钢板空腔；接着在第一端柱1、第二端柱2和侧板3之间浇筑混凝土形成一个整体；最后，待混凝土养护完毕之后，将螺栓52从预埋端板401上面的内攻丝孔4011和第一U形板11的固定螺栓孔111中拧出，使用气枪清理混凝土碎渣，接着准备连梁5，螺栓52穿过连梁固定孔511、固定螺栓孔111和预埋端板401上面的内攻丝孔4011将预埋端板401、可更换连梁5和第一U形板11相连接，完成装配。当需要更换连梁5时，仅需拧出螺栓52更换新的连梁5即可。
进一步的，参见图3，第二端柱2的结构具体为：包括第二U形板21和第二中隔板22，第二中隔板22连接在第二U形板21的内腔中，第二U形板21采用冷轧技术弯折而成，第二U形板21和第二中隔板22采用焊接方式连接。侧板3设有一对，侧板3两边分别连接至第一U形板11和第二U形板21的开口，第一端柱1、第二端柱2和侧板3形成外包钢板空腔。
本实施例中还根据连接节点在试验加载过程中的受力分析，基于平截面假定，提出双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点受弯承载力计算模型，如图6所示。此外，参考《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)(中华人民共和国国家标准，2002)，不考虑混凝土受拉，对混凝土受压区高度进行折减，此外，仅考虑锚筋受拉。
由水平衡力平衡可得：
Fst+∑Frti＝Fsc+Fcc
其中，Fst为受拉区域钢板的受拉承载力；Frti为受拉区域单根钢筋的受拉承载力；Fsc为受压区域钢板受压承载力；Fcc受压区域混凝土抗压承载力，可根据下列公式计算得到。
Fst＝2fy1(H-h)tw
Frti＝frtAsi
Fsc＝2min(σcr,fy1)htw
Fcc＝αβfchtc
其中，H为节点区域高度；h为中和轴的位置；di是第i根钢筋距离中和轴的距离；tw为外包钢板厚度；tc为内填混凝土厚度；fy1和frt分别为外包钢板和钢筋抗拉强度；σcr钢板屈曲的临界压应力；α1为混凝土抗压强度折减系数；β1混凝土受压区高度折减系数；v为钢板泊松比；k为钢板屈曲系数。
由此，可以得到中和轴高度h的计算公式：
锚筋形式节点抗弯承载力计算公式如下：
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，其特征在于，包括对称设置的第一端柱（1）和第二端柱（2），第一端柱（1）和第二端柱（2）之间设有一对侧板（3），第一端柱（1）、第二端柱（2）和侧板（3）形成外包钢板空腔，外包钢板空腔中浇筑有混凝土；第一端柱（1）内还设有预埋件（4），第一端柱（1）通过预埋件（4）连接可更换连梁（5），可更换连梁（5）连接在第一端柱（1）远离第二端柱（2）的外侧壁上。
2.根据权利要求1所述的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，其特征在于：所述预埋件（4）包括预埋端板（401）和若干根锚筋（402），锚筋（402）连接在预埋端板（401）朝向第二端柱（2）的侧壁上；所述第一端柱（1）包括第一U形板（11）和第一中隔板（12），第一中隔板（12）连接在第一U形板（11）的内腔中，第一U形板（11）包括一对平行板（112）和连接在平行板（112）端部的侧壁板（113），第一中隔板（12）两端连接至平行板（112），第一中隔板（12）与侧壁板（113）相平行，第一中隔板（12）上开设有若干个锚筋孔（121），锚筋（402）穿过锚筋孔（121）。
3.根据权利要求2所述的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，其特征在于：所述预埋端板（401）内贴设于侧壁板（113）内壁，预埋端板（401）上开设有若干个内攻丝孔（4011），侧壁板（113）上开设有与内攻丝孔（4011）相对应的固定螺栓孔（111）；可更换连梁（5）靠近第一U形板（11）的连接板（51）上开设有若干个连梁固定孔（511），连梁固定孔（511）与固定螺栓孔（111）、内攻丝孔（4011）相对应，连梁固定孔（511）、固定螺栓孔（111）和内攻丝孔（4011）中连接有螺栓（52）。
4.根据权利要求2所述的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，其特征在于：所述预埋件（4）还包括抗剪板（403），抗剪板（403）设于第二端柱（2）的侧壁中央，抗剪板（403）上设有若干个抗剪栓钉（404），锚筋（402）对称分布在抗剪板（403）上方和下方。
5.根据权利要求1所述的双钢板混凝土组合墙-可更换连梁连接节点，其特征在于：所述第二端柱（2）包括第二U形板（21）和第二中隔板（22），第二中隔板（22）连接在第二U形板（21）的内腔中，第二U形板（21）采用冷轧技术弯折而成。
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2022
- 2022-10-09 CN CN202211229431.6A patent/CN115538620A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117107920A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-24 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法 |
| CN117107920B (zh) * | 2023-09-26 | 2024-03-26 | 中国建筑科学研究院有限公司 | 一种隔舱式组合剪力墙与楼板的连接节点及其施工方法 |
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