CN204645273U - 一种预应力自复位混凝土空间框架节点 - Google Patents

Abstract

一种预应力自复位混凝土空间框架节点，包括柱构件、沿横向大跨方向设置的承重梁和沿纵向柱距方向设置的抗震梁，抗震梁的梁端通过角钢与柱构件相接，柱构件一侧的角钢通过贯穿柱构件的螺栓与柱构件另一侧的角钢相接，抗震梁上方的角钢通过贯穿抗震梁的螺栓与抗震梁下方的角钢相接，与承重梁梁端相对的柱构件上设有暗牛腿，承重梁梁端设有搭在暗牛腿上的梯状部，承重梁及柱构件上设有两个横向穿筋孔，抗震梁及柱构件上设有一个纵向穿筋孔，横向穿筋孔与纵向穿筋孔内均穿设有预应力筋。本实用新型设暗牛腿，确保施工阶段及使用阶段结构的安全性；设角钢，增加结构耗能，减少支撑及模板用量；设预应力筋，有效减小残余变形，方便更换角钢。

Description

一种预应力自复位混凝土空间框架节点

技术领域

本实用新型涉及一种建筑技术领域，特别涉及一种预应力自复位混凝土空间框架节点。

背景技术

预制混凝土结构作为一种符合工业化生产的结构形式，具有优越的经济、环境、社会效益和良好的结构性能，在欧美、日本等发达国家和地区得到了广泛应用。我国建筑工业化水平相对较低，预制装配技术落后，有必要对预制混凝土结构体系加以创新，进行深入研究，推动预制混凝土结构在我国的应用和发展。我国是多地震国家，大部分城市处于抗震设防区，预制结构的发展必然考虑其抗震能力。

用于抗震设防区的预制混凝土结构主要是预制构件与现浇混凝土结合形成的模仿现浇结构受力性能的预制混凝土结构。该类结构需要现场作业，施工程序复杂，地震输入能量被所有结构构件吸收，震后残余变形很大，修复成本较高甚至无法修复，最后整个结构只能被推倒重建，造成巨大的浪费。

现有技术中，通过预应力筋等连接方式所形成的“延性连接”的预应力自复位混凝土结构（简称PPC结构），主要优点是将结构的非线性变形集中于连接区域，其它部分基本保持弹性，而且由于预应力筋的回弹作用，结构残余变形很小，可实现震后结构功能的迅速恢复，但这种结构只能起到弹性自复位的作用，在耗能方面，还需耗能部件的参与，而耗能部件一直是PPC结构研究的热点。

针对耗能部件，国内外学者提出了大量的构造形式，取得较多的研究成果，但也存在如下问题：（1）由于钢结构显著的连接优势，研究较多地关注预应力拼接钢结构的耗能部件，对PPC结构的耗能部件研究较少，仅提出少数的几种形式，如常见的在梁端开槽埋置耗能钢筋，该构造的施工及后期的更换均不方便，腹板摩擦式PPC框架需在节点及梁端预埋较大块的钢板且对构件的平整度要求较高，施工难度大，为了促进PPC结构的发展和工程应用，开发构造简单、施工方便、受力明确的耗能部件是关键；（2）全装配混凝土结构要求耗能部件安装后具有一定的强度和竖向刚度，施工时能起到临时支撑作用，方便构件定位、减少支撑及模板用量、提高建造速度，目前PPC结构的预应力筋多采用通长无粘结预应力筋，依靠端部锚具锚固，一旦锚具失效易造成结构的连续性破坏，后果严重。

现有技术中关于PPC结构的研究多针对平面节点，而关于预应力筋的双向连接即形成空间节点的研究尚未见报导。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，实现预应力筋双向连接，在地震作用下保证结构同时具有自复位及耗能的能力，结构损伤较小，便于修复的预应力自复位混凝土空间框架节点。

本实用新型所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的，本实用新型是一种预应力自复位混凝土空间框架节点，其特点是，包括柱构件、沿横向大跨方向设置的承重梁和沿纵向柱距方向设置的抗震梁，抗震梁的梁端通过上下对称设置的角钢与柱构件相接，柱构件一侧的角钢通过贯穿柱构件的螺栓与柱构件另一侧的角钢相接，抗震梁上方的角钢通过贯穿抗震梁的螺栓与抗震梁下方的角钢相接，与承重梁梁端相对的柱构件上设有暗牛腿，承重梁的梁端设有搭装在暗牛腿上的梯状部，在所述承重梁及柱构件上设有上下两个横向穿筋孔，在所述抗震梁及柱构件的中心设有一个纵向穿筋孔，横向穿筋孔与纵向穿筋孔内均穿设有预应力筋，承重梁、抗震梁与柱构件的结合部处及柱构件内的预应力筋通过隔离套管设置为无粘结预应力筋，承重梁和抗震梁其余部位的预应力筋通过灌浆设置为粘结预应力筋。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述承重梁及柱构件内的上下两个横向穿筋孔平行设置。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述柱构件内上方的横向穿筋孔高于承重梁内上方的横向穿筋孔。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，在所述承重梁或抗震梁的梁端与柱构件间设有聚丙烯纤维砂浆增强层。

本实用新型所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述聚丙烯纤维砂浆增强层的厚度为13mm-17mm。

本实用新型通过设暗牛腿，由于横向大跨方向上的承重梁承担楼板大部分的竖向荷载的传递，因此采用暗牛腿作为施工阶段的竖向支撑及使用阶段的抗剪支撑，可确保施工阶段及使用阶段结构的安全性；柱距方向设角钢，作为施工阶段的支撑及使用阶段的抗弯、抗剪及耗能部件，角钢及暗牛腿起到临时支撑作用，方便构件定位、减少支撑及模板用量、提高建造速度；设预应力筋，提供自复位所需的弹性恢复力，在震后使得结构自动复位，有效减小结构的残余变形，震后角钢的更换也很方便；设抗震梁，主要抵抗水平荷载。与现有技术相比，其设计合理，实现预应力筋的双向连接，可保证施工阶段的方便性、可操作性及使用阶段的安全性、可靠性，特别在地震作用下可保证结构具有良好的自复位及耗能能力，结构损伤较小，便于修复。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3是柱构件及承重梁内的上下两个横向穿筋孔平行设置时图1的B-B向剖面图；

图4是柱构件内上方的横向穿筋孔高于承重梁内上方的横向穿筋孔时图1的B-B向剖面图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本实用新型的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

参照图1-4，一种预应力自复位混凝土空间框架节点，包括柱构件4、沿横向大跨方向设置的承重梁1和沿纵向柱距方向设置的抗震梁2，抗震梁2的梁端通过上下对称设置的角钢3与柱构件4相接，柱构件4一侧的角钢3通过贯穿柱构件的螺栓7与柱构件4另一侧的角钢3相接，抗震梁2上方的角钢通过贯穿抗震梁2的螺栓7与抗震梁2下方的角钢3相接，与承重梁1梁端相对的柱构件4上设有暗牛腿5，承重梁1的梁端设有搭装在暗牛腿5上的梯状部9，在所述承重梁1及柱构件4上设有上下两个横向穿筋孔10，在所述抗震梁2及柱构件4的中心设有一个纵向穿筋孔11，横向穿筋孔10与纵向穿筋孔11内均穿设有预应力筋6，承重梁1、抗震梁2与柱构件4的结合部处及柱构件4内的预应力筋6均通过隔离套12管设置为无粘结预应力筋，承重梁和抗震梁2其余部位的预应力筋6通过灌浆设置为粘结预应力筋。

承重梁1及柱构件4内的上下两个横向穿筋孔10平行设置。

柱构件4内上方的横向穿筋孔10高于承重梁1内上方的横向穿筋孔10。

当横向方向的跨度较小（≤6m）或分担的楼面荷载较小时，预应力筋6在梁截面中呈直线布置，即承重梁1及柱构件4内的上下两个横向穿筋孔10平行设置；当横向方向的跨度较大（≥6m）或所承担的楼面荷载较大时，梁截面下方的预应力筋6呈直线布置，承重梁1上方的预应力筋6在柱构件4呈抛物线布置，在抗震梁2中呈直线布置，即柱构件4内上方的横向穿筋孔10高于承重梁1内上方的横向穿筋孔10。

在所述承重梁1或抗震梁2的梁端与柱构件4间设有聚丙烯纤维砂浆增强层8。

所述聚丙烯纤维砂浆增强层8的厚度为14mm。

安装工序如下：

(1)承重梁1、抗震梁2及柱构件4分别在预制构件厂预制完成，并在承重梁1与柱构件4、抗震梁2与柱构件4的相应位置处分别留置横向穿筋孔10、纵向穿筋孔11；

(2)将承重梁1、抗震梁2及柱构件4吊装就位，承重梁1的梯状部9搭装在暗牛腿5上，抗震梁2通过角钢3与柱构件4固定，拧紧螺栓7约设计预拉力的1/2；

(3) 沿着预应力筋6的长度方向在相应的部位设置隔离套管12，在承重梁1、抗震梁2及柱构件4内分别穿有预应力筋6，并在梁柱接触面上浇灌15mm厚的聚丙烯纤维砂浆增强层8；

(4)待聚丙烯纤维砂浆增强层8达到设计强度后，张拉预应力筋至设计张拉控制应力；

(5)将连接角钢3的螺栓螺帽拧紧到设计预拉力，节点拼装完成；

(6)以承重梁1作支撑，吊装预制板，并以预制板为模板，现浇叠合层混凝土，增强框架结构的整体性。

将承重梁1设置为花篮形，预制板搁置在梁侧，并以预制板作为模板支撑，在其上现浇混凝土，形成现浇叠合层楼板体系。在所述的结构体系中，承重梁的特征为：柱上设置暗牛腿5作为施工阶段的梁端支撑及使用阶段的抗剪部件；抗震梁的特征为：在小震下，耗能部件（用螺栓与梁、柱连接的角钢）、自复位部件（拼接构件用的预应力筋）与主体结构共同组成抗震体系，满足结构的刚度需求及正常使用；在大震下，耗能部件首先屈服，通过拉压弹塑性变形耗散大部分的地震能量，衰减结构的振动反应，从而达到保护主体结构的目的，自复位部件始终保持弹性状态（通过接缝处设置无粘结段实现）以提供自复位所需的弹性恢复力，从而在震后使结构自动复位，有效减小结构的残余变形，震后角钢的更换也很方便。

Claims (5)

1.一种预应力自复位混凝土空间框架节点，其特征在于：包括柱构件、沿横向大跨方向设置的承重梁和沿纵向柱距方向设置的抗震梁，抗震梁的梁端通过上下对称设置的角钢与柱构件相接，柱构件一侧的角钢通过贯穿柱构件的螺栓与柱构件另一侧的角钢相接，抗震梁上方的角钢通过贯穿抗震梁的螺栓与抗震梁下方的角钢相接，与承重梁梁端相对的柱构件上设有暗牛腿，承重梁的梁端设有搭装在暗牛腿上的梯状部，在所述承重梁及柱构件上设有上下两个横向穿筋孔，在所述抗震梁及柱构件的中心设有一个纵向穿筋孔，横向穿筋孔与纵向穿筋孔内均穿设有预应力筋，承重梁、抗震梁与柱构件的结合部处及柱构件内的预应力筋均通过隔离套管设置为无粘结预应力筋，承重梁和抗震梁其余部位的预应力筋通过灌浆设置为粘结预应力筋。

2.根据权利要求1所述的预应力自复位混凝土空间框架节点，其特征在于：所述承重梁及柱构件内的上下两个横向穿筋孔平行设置。

3.根据权利要求1或2所述的预应力自复位混凝土空间框架节点，其特征在于：所述柱构件内上方的横向穿筋孔高于承重梁内上方的横向穿筋孔。

4.根据权利要求1所述的预应力自复位混凝土空间框架节点，其特征在于：在所述承重梁或抗震梁的梁端与柱构件间设有聚丙烯纤维砂浆增强层。

5.根据权利要求4所述的预应力自复位混凝土空间框架节点，其特征在于：所述聚丙烯纤维砂浆增强层的厚度为13mm-17mm。