CN116988580A - 一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，包括预制柱和设置在预制柱两端的钢接头；上预制柱下端的钢接头与下预制柱上端的钢接头通过焊接或者螺栓、法兰连接；钢接头包括钢筒，所述钢筒的内部焊接有垂直于钢筒侧壁的水平钢板，所述水平钢板上开设有与预制柱的纵筋对应的柱纵筋预留孔，所述纵筋穿过柱纵筋预留孔与水平钢板锚固；钢筒的内部设有抗剪栓钉，所述钢筒的一端在工厂与预制柱混凝土浇筑在一起，另一端设有坡口或者法兰，用于上预制柱和下预制柱间钢接头的连接。本发明具有成本低、拼装方便、连接性能可靠、施工效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及装配式建筑的技术领域，特别是涉及一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点。
背景技术
装配式建筑具有节能、高效、环保等特点。装配式建筑主要包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等。预制装配式混凝土结构的主要构件包括预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁、预制楼板、预制墙、预制楼梯等。
现阶段钢筋混凝土预制柱大多数为全预制柱，上下柱拼装多采用套筒灌浆的方式进行拼装其拼装要求精度大，且套筒灌浆过程繁琐，耗时久，拼装质量难以保证。
如何在保证施工质量的前提下降低成本、降低施工难度、提高施工效率是本领域内从业人员亟待解决的问题。为了从根本上提升装配式建筑的性能，包括：生产、运输和施工便利性、结构抗震安全可靠、抗震韧性优越（震后不需修复或稍许修复即可恢复结构的使用功能），即具备简单（simple）、安全（safe）、可持续且韧性好（sustainable）的特点，发明人课题组研发了系列装配式建筑“3S”技术体系，本专利为其中的装配式韧性框架柱。
发明内容
本发明提供一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，具有成本低、拼装方便、连接性能可靠、施工效率高的特点。
解决的技术问题是：现有的预制柱，上下柱拼装多采用套筒灌浆的方式进行拼装其拼装要求精度大，且套筒灌浆过程繁琐，耗时久，拼装质量难以保证。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，包括预制柱和设置在预制柱两端的钢接头；
上预制柱下端的钢接头与下预制柱上端的钢接头通过焊接或者螺栓、法兰连接；
钢接头包括钢筒，所述钢筒的内部焊接有垂直于钢筒侧壁的水平钢板，所述水平钢板上开设有与预制柱的纵筋对应的柱纵筋预留孔，所述纵筋穿过柱纵筋预留孔与水平钢板锚固；
钢筒的内部设有抗剪栓钉，所述钢筒的一端在工厂与预制柱混凝土浇筑在一起，另一端设有坡口或者法兰，用于上预制柱和下预制柱间钢接头的连接。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述钢筒内部设置两道水平钢板，所述纵筋与其中一道水平钢板锚固。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，当钢接头内部设置一道水平钢板，且上下预制柱在梁柱节点高度范围内连接时，所述水平钢板的设置位置与梁纵筋的位置对齐。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，当预制柱为空心叠合柱时，所述水平钢板的中部开设有后浇混凝土预留孔。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述预制柱连接有钢梁，所述钢梁直接焊接在连接完成后的上下钢筒外侧壁；或者所述钢梁通过栓焊混合连接与钢筒的外侧壁连接。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述预制柱连接预制钢筋混凝土梁或者现浇钢筋混凝土梁，所述钢筒的外侧壁焊接钢制暗牛腿，钢制暗牛腿与预制钢筋混凝土梁或者现浇钢筋混凝土梁连接。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述钢接头设置在每层预制柱的反弯点处。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述钢接头设置在距梁柱节点以上0.8m-1.2m处。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，所述钢接头设置在楼板处且位于楼板上方。
本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，进一步的，当所述预制柱为空心钢筋混凝土预制柱时，上预制柱与下预制柱之间设有抗剪销栓或者附加锚杆；
当上预制柱与下预制柱之间连接抗剪销栓时，所述抗剪销栓竖直设置在预制柱中心处，其上端插入上预制柱内，下端插入下预制柱内；
当上预制柱与下预制柱之间连接附加锚杆时，附加锚杆至少设置两根，且位于预制柱内腔的边缘处；所述附加锚杆一端与其中一节预制柱上的水平钢板通过焊接或螺栓锚固，另一端插入另一节预制柱的空腔内。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
1. 本发明在预制柱端部设置钢接头，通过焊接或者螺栓、法兰连接的方式实现上下预制柱的连接，成本低、拼装方便、连接性能可靠、施工效率高；
2.本发明在钢接头内焊接水平钢板，将柱纵筋与水平钢板锚固，通过钢筋将力传递给水平钢板，水平钢板将力传递给钢筒，钢筒传递给下节预制柱，更好的实现上下预制柱间力的传递；并且对钢筒的长度要求小；
3.本发明钢接头可设置在每层预制柱的反弯点附近，此处的弯矩最小，钢接头设置在这里，对钢接头的材料性能、厚度等要求较低，有利于节约成本；可设置在距梁柱节点以上0.8m-1.2m处，此处弯矩较小，且高度更方便工人施工，提高施工效率；可设置在楼板处，且位于楼板之上，方便施工，最适合机器人进行焊接施工；设置位置灵活；
4.本发明钢接头为一道水平钢板且设置在梁柱节点时，水平钢板的设置位置与梁纵筋的位置大概对齐，用于传递梁端弯矩；整体结构的安全性更高；
5.本发明通过在预制柱连接节点处增设抗剪销栓或者附加锚杆，进一步增强上预制柱和下预制柱之间的连接性能，如上预制柱与下预制柱节点处的抗剪性能。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1：空心柱采用双水平钢板钢接头的节点处上下柱焊接连接示意图；
图2：空心柱采用焊接型双水平钢板钢接头示意图；
图3：空心柱采用双水平钢板钢接头的节点处上下柱法兰螺栓连接示意图；
图4：空心柱采用法兰螺栓型双水平钢板钢接头示意图；
图5：实心柱采用双水平钢板钢接头的节点处上下柱焊接连接示意图；
图6：实心柱采用单水平钢板钢接头的节点处上下柱焊接连接示意图；
图7：空心柱采用双水平钢板钢接头的节点处上下柱焊接连接示意图；
图8：空心柱采用单水平钢板钢接头的节点处上下柱焊接连接示意图；
图9：采用焊接型钢接头现场拼装示意图；
图10：空心预制柱焊接型双水平钢板钢接头俯视图；
图11：空心预制柱焊接型双水平钢板钢接头剖视图；
图12：实心预制柱焊接型单水平钢板钢接头俯视图；
图13：实心预制柱焊接型单水平钢板钢接头剖视图；
图14：空心预制柱焊接型单水平钢板钢接头俯视图；
图15：空心预制柱焊接型水平钢板钢接头剖视图；
图16：空心预制柱法兰型双水平钢板钢接头俯视图；
图17：空心预制柱法兰型双水平钢板钢接头剖视图；
图18：空心预制柱法兰型单水平钢板钢接头俯视图；
图19：空心预制柱法兰型单水平钢板钢接头剖视图；
图20：实心预制柱法兰型单水平钢板钢接头俯视图；
图21：实心预制柱法兰型单水平钢板钢接头剖视图；
图22：空心预制柱节点处安装抗剪销栓连接示意图；
图23：空心预制柱节点处安装附加锚杆连接示意图。
附图标记：
1、钢筒；2、水平钢板；3、柱纵筋预留孔；4、排气孔；5、后浇混凝土预留孔；6、抗剪栓钉；7、坡口；8、法兰；9、法兰连接孔；10、纵筋；11、箍筋；12、混凝土；13、空腔；14、螺栓；15、坡口焊缝；16、牛腿；17、螺母;18、排气管；19、抗剪销栓；20、附加锚杆。
具体实施方式
如图1-图23所示，本发明一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，包括预制柱和设置在预制柱两端的钢接头，上预制柱下端的钢接头与下预制柱上端的钢接头通过焊接或者螺栓、法兰连接。预制柱包括混凝土、纵筋和箍筋。
钢接头包括钢筒，本申请以矩形筒为例进行说明，钢筒由首尾连接的四块钢板组成，钢筒的内部焊接有水平钢板，水平钢板与钢筒侧壁垂直；水平钢板上开设有与预制柱的纵筋对应的柱纵筋预留孔，纵筋穿过柱纵筋预留孔与水平钢板通过螺母或者塞焊等技术锚固在水平钢板上。
钢筒的内部设有抗剪栓钉，用于抵抗所受到的剪力；钢筒的一端在工厂与预制柱混凝土浇筑在一起，另一端设有坡口或者法兰，用于上预制柱和下预制柱间钢接头的连接；当钢筒的端部设有坡口时，采用焊接的方式连接上下预制柱间的钢接头，并于坡口处形成坡口焊缝；当钢筒的端部设有法兰时，法兰可以为圆形或方形法兰，法兰上开有若干个法兰连接孔，采用螺栓连接上下预制柱间的钢接头。
其中，钢接头可设置在每层预制柱的反弯点附近，此处的弯矩最小，钢接头设置在这里，对钢接头的材料性能、厚度等要求较低，有利于节约成本。
钢接头还可设置在距梁柱节点以上0.8m-1.2m处，此处弯矩较小，且高度更方便工人施工，提高施工效率。
钢接头还可设置在楼板处，且位于楼板之上，方便施工，最适合机器人进行焊接施工。
此外，钢接头要做防腐和防火处理。
每个钢接头内可设置一道水平钢板，也可以设置两道水平钢板，当钢接头内部设置一道水平钢板，且上下预制柱在梁柱节点高度范围内连接时，水平钢板的设置位置与梁纵筋的位置大概对齐，用于传递梁端弯矩；当钢接头内部设置两道水平钢板时，纵筋可以与其中任一道水平钢板锚固。
当所述预制柱为实心柱时，所述预制柱在工厂预制时混凝土位于柱纵筋所锚固的上下两钢接头中的水平钢板之间，且排气管预埋在上柱的下端，一端与柱纵筋所锚固的钢接头中水平钢板上的排气孔连接，另一端通往预制柱外部，所述同一预制柱下端应至少预埋两根排气管，当该柱下部与基础连接时除外；当所述预制柱为空心柱时所述钢接头中水平钢板应至少一个不埋在预制混凝土中。
当预制柱为空心叠合柱时，水平钢板的中部开设有后浇混凝土预留孔，方便预制柱空腔混凝土的后浇。
当钢接头位于梁柱节点时，此处连接有梁：
当梁为钢梁时，钢梁直接焊接在连接完成后的上下钢筒外侧壁或者钢梁通过栓焊混合连接与钢筒外侧壁连接。
当梁为预制钢筋混凝土梁或者现浇钢筋混凝土梁时，钢筒的外侧壁焊接钢制暗牛腿，牛腿与预制混凝土梁或者现浇混凝土梁连接；若为现浇混凝土梁，则在梁钢筋绑扎阶段将梁的纵筋焊接或栓焊混合连接在钢制的暗牛腿上，焊接时梁的纵筋与暗牛腿搭接的部分要满焊；若为预制钢筋混凝土梁时，梁中的纵筋需要伸出梁两端的预制混凝土层，并在施工现场与所述的暗牛腿通过焊接或栓焊混合连接，然后再在此出支设模板浇筑混凝土。
进一步的，水平钢板上开设有排气孔，预制柱内预埋有排气管，排气管一端与排气孔连接，另一端与预制柱外部连通。排气管用于在上下两柱拼装完成后，用注浆的方式将上下两钢接头的内部填满混凝土；具体方式：用注浆机从其中一根排气管中开始注浆，观察另外一根或多跟排气管的状态，当另外一根或多根排气管均有注浆料流出时注浆完成，说明两钢接头内部的空隙已被注浆料填满。
当预制柱为空心钢筋混凝土预制柱时，上预制柱与下预制柱之间设有抗剪销栓或者附加锚杆；
当上预制柱与下预制柱之间连接抗剪销栓时，抗剪销栓竖直设置在预制柱中心处，其下端在浇筑下层混凝土时插入下预制柱的空腔预埋。
当上预制柱与下预制柱之间连接附加锚杆时，附加锚杆至少设置两根，且位于预制柱内腔的边缘处；所述附加锚杆一端与其中一节预制柱上的水平钢板通过焊接或螺栓锚固，另一端插入另一节预制柱的空腔内。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：包括预制柱和设置在预制柱两端的钢接头；
上预制柱下端的钢接头与下预制柱上端的钢接头通过焊接或者螺栓、法兰连接；
钢接头包括钢筒，所述钢筒的内部焊接有垂直于钢筒侧壁的水平钢板，所述水平钢板上开设有与预制柱的纵筋对应的柱纵筋预留孔，所述纵筋穿过柱纵筋预留孔与水平钢板锚固；
钢筒的内部设有抗剪栓钉，所述钢筒的一端在工厂与预制柱混凝土浇筑在一起，另一端设有坡口或者法兰，用于上预制柱和下预制柱间钢接头的连接。
2.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述钢筒内部设置两道水平钢板，所述纵筋与其中一道水平钢板锚固。
3.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：当钢接头内部设置一道水平钢板，且上下预制柱在梁柱节点高度范围内连接时，所述水平钢板的设置位置与梁纵筋的位置对齐。
4.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：当预制柱为空心叠合柱时，所述水平钢板的中部开设有后浇混凝土预留孔。
5.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述预制柱连接有钢梁，所述钢梁直接焊接在连接完成后的上下钢筒外侧壁；或者所述钢梁通过栓焊混合连接与钢筒的外侧壁连接。
6.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述预制柱连接预制钢筋混凝土梁或者现浇钢筋混凝土梁，所述钢筒的外侧壁焊接钢制暗牛腿，钢制暗牛腿与预制钢筋混凝土梁或者现浇钢筋混凝土梁连接。
7.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述钢接头设置在每层预制柱的反弯点处。
8.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述钢接头设置在距梁柱节点以上0.8m-1.2m处。
9.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：所述钢接头设置在楼板处且位于楼板上方。
10.根据权利要求1所述的一种预制钢筋混凝土柱的竖向连接节点，其特征在于：当所述预制柱为空心钢筋混凝土预制柱时，上预制柱与下预制柱之间设有抗剪销栓或者附加锚杆；
当上预制柱与下预制柱之间连接抗剪销栓时，所述抗剪销栓竖直设置在预制柱中心处，其上端插入上预制柱内，下端插入下预制柱内；
当上预制柱与下预制柱之间连接附加锚杆时，附加锚杆至少设置两根，且位于预制柱内腔的边缘处；所述附加锚杆一端与其中一节预制柱上的水平钢板锚固，另一端插入另一节预制柱的空腔内。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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