CN212271213U - 一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构 - Google Patents
一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提出一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，该结构的预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过U型连接钢板键和山字形连接钢板键的配合垂直连接，U型连接钢板键与山字形连接钢板键相对设置且通过转动定位螺栓组配合连接，实现相对转动，若干预应力筋依次横穿预制钢筋混凝土梁、U型连接钢板键和山字形连接钢板键，最后从预制钢筋混凝土柱穿出，并通过预应力筋锚具固定。解决了如何有效解决干式连接节点耗能不佳，且在强震作用下变形严重的问题，实现预制混凝土梁和预制钢筋混凝土柱间连接，以满足实际设计与施工中的需要，对高强螺栓施加的预紧力能够有效保证节点的抗弯刚度，使节点在地震作用较小时保持弹性状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，属于装配式混凝土建筑技术领域。
背景技术
装配式混凝土结构以其节能环保、省时高效、施工方便等优点，近年来在我国得到了大力推广。作为装配式混凝土结构的核心部位，节点及其连接方式一直是学界和工程界研究关注的重要课题。
传统的装配式混凝土结构，梁柱可预制完成，节点主要采用现浇的连接方式，以期达到结构整体“等同现浇”的目的。现浇做法固然能保证节点具有足够的强度，刚度和良好的耗能能力，但施工现场仍需要大量的混凝土湿作业，无法满足装配式建筑绿色环保，节能高效的发展理念。随着技术的发展和进步，以套筒灌浆连接、约束浆锚连接和后浇带连接等方式为代表的干式连接技术逐渐兴起。试验研究表明，此类连接方式能够保证节点连接区域的刚度和承载力，受力可靠，但耗能较差，在反复地震荷载作用下灌浆处容易发生脆性破坏。因此，如何有效解决干式连接节点耗能不佳，且在强震作用下变形严重的问题，是当前装配式混凝土结构节点研究领域需要关注的重点。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述背景技术中提到的技术问题，提出一种新型的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，实现预制混凝土梁和预制钢筋混凝土柱间的连接，以满足实际设计与施工中的需要。
本实用新型提出一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，包括U型连接钢板键、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁、山字形连接钢板键、转动定位螺栓组、若干预应力筋和若干预应力筋锚具，所述预制钢筋混凝土柱上定位安装有U型连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁上定位安装有山字形连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过U型连接钢板键和山字形连接钢板键的配合垂直连接，所述U型连接钢板键与山字形连接钢板键相对设置且通过转动定位螺栓组配合连接，能够实现相对转动，若干预应力筋依次横穿预制钢筋混凝土梁、U型连接钢板键和山字形连接钢板键，最后从预制钢筋混凝土柱穿出，每个预应力筋锚具对应旋在预应力筋的伸出端进行固定。
优选地，所述U型连接钢板键包括U型固定钢板、两个预应力筋孔Ⅰ、两个螺栓孔Ⅰ和螺栓转动槽Ⅰ，所述U型固定钢板的U型底面与预制钢筋混凝土柱连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅰ，所述U型固定钢板1的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅰ，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅰ，所述螺栓转动槽Ⅰ呈弧形。
优选地，所述预制钢筋混凝土柱包括若干柱纵向受力钢筋、柱箍筋、定位钢筋Ⅰ和金属波纹管Ⅰ，若干柱纵向受力钢筋与柱箍筋相互垂直焊接为纵向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成柱体，所述钢筋骨架的前后面安装有若干定位钢筋Ⅰ，若干金属波纹管Ⅰ顺着预应力筋的方向安装在定位钢筋Ⅰ上，所述金属波纹管Ⅰ的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅰ，用以穿过预应力筋，根据金属波纹管Ⅰ的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，保证预应力筋孔Ⅰ与预应力筋孔道Ⅰ对齐。
优选地，所述山字型连接钢板键包括山字型转动钢板、两个预应力筋孔Ⅱ、螺栓孔Ⅱ和螺栓转动槽Ⅱ，所述山字型连接钢板键的山字型底面与预制钢筋混凝土梁定位连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅱ，所述山字型转动钢板的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅱ，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅱ，所述螺栓转动槽Ⅱ呈弧形，所述山字型转动钢板的左右两翼板壁插入U型固定钢板内，所述螺栓孔Ⅱ与螺栓孔Ⅰ的位置大小相同，所述螺栓转动槽Ⅱ和螺栓转动槽Ⅰ的位置大小相同，所述螺栓转动槽Ⅰ的左右宽度不超过U型固定钢板1侧板壁宽度的三分之一，以保证U型连接钢板键具有足够的抗弯刚度。
优选地，所述山字型转动钢板的两翼外侧板壁外间距等于固定钢板1的两翼内侧板壁内间距，高度和U型固定钢板1的高度相同，以保证山字形连接钢板键能够平行插入到U型连接钢板键内。
优选地，所述预制钢筋混凝土梁包括若干梁负弯矩筋、梁正弯矩筋、梁箍筋、定位钢筋Ⅱ和金属波纹管Ⅱ，若干梁负弯矩筋、梁正弯矩筋、梁箍筋相互垂直焊接为横向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成梁，所述钢筋骨架的前后安装有定位钢筋Ⅱ，若干金属波纹管Ⅱ顺着预应力筋的方向安装在定位钢筋Ⅱ上，所述金属波纹管Ⅱ的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅱ，用以穿过预应力筋，根据金属波纹管Ⅱ的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，应保证预应力筋孔Ⅱ与预应力筋孔道Ⅱ对齐。
优选地，所述转动定位螺栓组包括两个高强螺栓、四个螺母和两个摩擦垫片，其中一个高强螺栓穿过重合的螺栓孔Ⅱ与螺栓孔Ⅰ，并通过两个螺母进行固定，另一个高强螺栓穿过重合的螺栓转动槽Ⅱ和螺栓转动槽Ⅰ且沿上述槽左右滑动，所述螺栓转动槽Ⅰ的上下高度等于穿过槽内的高强螺栓的螺杆外径，另一个高强螺栓也通过两个螺母进行固定，两个螺母与U型连接钢板键的左右两翼外侧板壁间设置有摩擦垫片。
优选地，所述高强螺栓的螺杆长度大于等于U型连接钢板键的左右两翼外侧板壁外间距和螺母的厚度之和，所述高强螺栓的螺杆外径由预制构件间传递的剪力计算确定。
优选地，所述摩擦垫片为铜制材料，其与U型连接钢板键接触的一侧进行粗糙处理以增加摩擦阻力。
本实用新型所述的一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构的有益效果为：
1、本实用新型用以连接预制钢筋混凝土柱和预制混凝土梁间的U型连接钢板键和山字形连接钢板键通过高强螺栓拧紧连接，对高强螺栓施加的预紧力能够有效保证节点的抗弯刚度，使节点在地震作用较小时保持弹性状态。
2、本实用新型采用的山字形连接钢板键，在中等地震作用下能够以高强螺栓为中轴，使预制混凝土梁在一定范围内上下转动。在此过程中，山字形连接钢板键和U型连接钢板键的两翼内外板壁间，摩擦垫片和U型连接钢板键的两翼板壁间发生摩擦并耗散能量，在承担梁端剪力的同时，增加了节点的冗余度，可避免预制梁柱出现明显的塑性变形，起到第一阶段自复位的作用。此外，高强螺栓和摩擦垫片可根据实际需求进行更换，操作快捷方便。
3、本实用新型预制构件间传递的弯矩由无粘结预应力筋承担。在强震作用下，当预制混凝土梁相对于预制钢筋混凝土柱达到可控的最大转动状态时，无粘结预应力筋开始承担第二阶段的自复位作用，以保证预制梁柱在震后恢复至原来的初始状态。
4、本实用新型制作要求较高的部分，包括预制钢筋混凝土柱、预制混凝土梁、U型连接钢板键以及山字形连接钢板键的制作，均可在工厂完成，运输到现场后按顺序拼装，安装过程简单明了，对工人的学习要求较低，且施工现场无混凝土湿作业，符合装配式建筑绿色环保，节能高效的发展理念。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1是本实用新型所述的U型连接钢板键的三维图；
图2是本实用新型所述的预制钢筋混凝土柱内的钢筋布置三维图；
图3是本实用新型所述的将U型连接钢板键与预制钢筋混凝土柱内钢筋焊接完毕的三维图；
图4是本实用新型所述的预制钢筋混凝土柱的三维图；
图5是本实用新型所述的山字型连接钢板键的三维图；
图6是本实用新型所述的预制混凝土梁内的钢筋布置三维图；
图7是本实用新型所述的将山字型连接钢板键与预制混凝土梁内钢筋焊接完毕的三维图；
图8是本实用新型所述的预制混凝土梁的三维图；
图9是本实用新型所述的高强螺栓的三维图；
图10是本实用新型所述的螺母的三维图；
图11是本实用新型所述的摩擦垫片的三维图；
图12是本实用新型所述的预应力筋的三维图；
图13是本实用新型所述的预应力筋锚具的三维图；
图14是本实用新型所述的预制钢筋混凝土柱和预制混凝土梁吊装完毕，将山字型连接钢板键插入到U型连接钢板键内的三维图；
图15是本实用新型所述的无粘结预应力筋穿过全部预制构件后的三维图；
图16是本实用新型所述的将无粘结预应力筋张拉完毕，用预应力筋锚具固定后的三维图；
图17是本实用新型所述的将高强螺栓与U型连接钢板键、山字形连接钢板键间固定并拧紧后的三维图；
图18是本实用新型所述的地震作用下预制混凝土梁向上方转动的状态三维图；
图19是本实用新型所述的地震作用下预制混凝土梁向下方转动的状态三维图；
图中所示：1-U型固定钢板；2-预应力筋孔Ⅰ；3-螺栓孔Ⅰ；4-螺栓转动槽Ⅰ；5-柱纵向受力钢筋；6-柱箍筋；7-定位钢筋Ⅰ；8-金属波纹管Ⅰ；9-预应力筋孔道Ⅰ；10-山字型转动钢板；11-预应力筋孔Ⅱ；12-螺栓孔Ⅱ；13-螺栓转动槽Ⅱ；14-梁负弯矩筋；15-梁正弯矩筋；16-梁箍筋；17-定位钢筋Ⅱ；18-金属波纹管Ⅱ；19-预应力筋孔道Ⅱ；20-高强螺栓；21-螺母；22-螺母孔；23-摩擦垫片；24-圆孔；25-预应力筋；26-预应力筋锚具。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：
具体实施方式一：参见图1-图19说明本实施方式。本实施方式所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，包括U型连接钢板键、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁、山字形连接钢板键、转动定位螺栓组、若干预应力筋25和若干预应力筋锚具26，所述预制钢筋混凝土柱上定位安装有U型连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁上定位安装有山字形连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过U型连接钢板键和山字形连接钢板键的配合垂直连接，所述U型连接钢板键与山字形连接钢板键相对设置且通过转动定位螺栓组配合连接，能够实现相对转动，若干预应力筋25依次横穿预制钢筋混凝土梁、U型连接钢板键和山字形连接钢板键，最后从预制钢筋混凝土柱穿出，每个预应力筋锚具26对应旋在预应力筋25的伸出端进行固定。
所述U型连接钢板键包括U型固定钢板1、两个预应力筋孔Ⅰ2、两个螺栓孔Ⅰ3和螺栓转动槽Ⅰ4，所述U型固定钢板1的U型底面与预制钢筋混凝土柱连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅰ2，所述U型固定钢板1的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅰ3，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅰ4，所述螺栓转动槽Ⅰ4呈弧形。
所述预制钢筋混凝土柱包括若干柱纵向受力钢筋5、柱箍筋6、定位钢筋Ⅰ7和金属波纹管8Ⅰ，若干柱纵向受力钢筋5与柱箍筋6相互垂直焊接为纵向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成柱体，所述钢筋骨架的前后面安装有若干定位钢筋Ⅰ7，若干金属波纹管Ⅰ8顺着预应力筋25的方向安装在定位钢筋Ⅰ7上，所述金属波纹管Ⅰ8的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅰ9，用以穿过预应力筋25，根据金属波纹管Ⅰ8的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，保证预应力筋孔Ⅰ2与预应力筋孔道Ⅰ9对齐。
所述山字型连接钢板键包括山字型转动钢板10、两个预应力筋孔Ⅱ11、螺栓孔Ⅱ12和螺栓转动槽Ⅱ13，所述山字型连接钢板键的山字型底面与预制钢筋混凝土梁定位连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅱ11，所述山字型转动钢板10的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅱ12，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅱ13，所述螺栓转动槽Ⅱ13呈弧形，所述山字型转动钢板10的左右两翼板壁插入U型固定钢板1内，所述螺栓孔Ⅱ12与螺栓孔Ⅰ3的位置大小相同，所述螺栓转动槽Ⅱ13和螺栓转动槽Ⅰ4的位置大小相同，所述螺栓转动槽Ⅰ4的左右宽度不超过U型固定钢板1侧板壁宽度的三分之一，以保证U型连接钢板键具有足够的抗弯刚度。
所述预制钢筋混凝土梁包括若干梁负弯矩筋14、梁正弯矩筋15、梁箍筋16、定位钢筋Ⅱ17和金属波纹管Ⅱ18，若干梁负弯矩筋14、梁正弯矩筋15、梁箍筋16相互垂直焊接为横向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成梁，所述钢筋骨架的前后安装有定位钢筋Ⅱ17，若干金属波纹管Ⅱ18顺着预应力筋25的方向安装在定位钢筋Ⅱ17上，所述金属波纹管Ⅱ18的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅱ19，用以穿过预应力筋25，根据金属波纹管Ⅱ18的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，应保证预应力筋孔Ⅱ11与预应力筋孔道Ⅱ19对齐。
所述转动定位螺栓组包括两个高强螺栓20、四个螺母21和两个摩擦垫片23，其中一个高强螺栓20穿过重合的螺栓孔Ⅱ12与螺栓孔Ⅰ3，并通过两个螺母21进行固定，另一个高强螺栓20穿过重合的螺栓转动槽Ⅱ13和螺栓转动槽Ⅰ4且沿上述槽左右滑动，所述螺栓转动槽Ⅰ4的上下高度等于穿过槽内的高强螺栓20的螺杆外径，另一个高强螺栓20也通过两个螺母21进行固定，两个螺母21与U型连接钢板键的左右两翼外侧板壁间设置有摩擦垫片23。
(1)如图1所示，U型连接钢板键的具体结构及制作过程如下：
U型连接钢板键(图1)由U型固定钢板1、预应力筋孔Ⅰ2、螺栓孔Ⅰ3和螺栓转动槽Ⅰ4组成，U型固定钢板1和预制构件连接的前板壁侧面通过双面贯通钻孔的方式设置预应力筋孔Ⅰ2，预应力筋孔Ⅰ2的位置、个数和尺寸由穿过孔内的无粘结预应力筋25的位置、根数和尺寸确定。U型固定钢板1的左右两翼板壁侧面，上方区域通过双面贯通钻孔的方式设置螺栓孔Ⅰ3，螺栓孔Ⅰ3的位置根据设计需求确定，尺寸由穿过孔内的高强螺栓20的尺寸确定。U型固定钢板1的左右两翼板壁侧面，下方区域采用车槽或铣床加工的方式设置螺栓转动槽Ⅰ4，螺栓转动槽Ⅰ4呈弧形，中心位置根据设计需求确定。螺栓转动槽Ⅰ4的上下高度等于穿过槽内的高强螺栓20的螺杆外径，左右宽度不超过板壁宽度的三分之一，以保证U型连接钢板键(图1)具有足够的抗弯刚度。
U型固定钢板1的前板壁厚度应大于等于其所连接的预制构件的混凝土保护层厚度，以保证山字形连接钢板键(图5)和U型连接钢板键(图1)间预留一定的空隙进行相对转动。U型固定钢板1的其余尺寸由预制构件间传递的弯矩计算确定。
(2)如图2-图4所示，预制钢筋混凝土柱的具体结构和制作过程如下：
所述预制钢筋混凝土柱内的钢筋由柱纵向受力钢筋5、柱箍筋6和定位钢筋Ⅰ7组成。定位钢筋Ⅰ7的作用在于固定金属波纹管Ⅰ8，其位置可灵活调整。钢筋绑扎完毕后，根据设计需求，在钢筋骨架的中部区域绑扎若干根金属波纹管Ⅰ8(图2)，金属波纹管Ⅰ8的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅰ9，用以穿过无粘结预应力筋25。
根据金属波纹管Ⅰ8的位置，U型连接钢板键(图1)远离两翼的板壁一侧，与钢筋骨架间进行焊接连接(图3)。在焊接过程中，应保证预应力筋孔Ⅰ2与预应力筋孔道Ⅰ9对齐，孔间接触位置处无相对错动。
在柱内的钢筋骨架外支撑模板，浇筑混凝土，混凝土在模板内的保护层浇筑厚度不超过U型连接钢板键(图1)的内壁表面，混凝土凝固后拆除模板，完成预制钢筋混凝土柱(图4)的制作。
(3)如图5所示，山字形连接钢板键的具体结构及制作过程如下：
所述山字型连接钢板键(图5)由山字型转动钢板10、预应力筋孔Ⅱ11、螺栓孔Ⅱ12和螺栓转动槽Ⅱ13组成。山字型转动钢板10和预制构件连接的的板壁侧面通过双面贯通钻孔的方式设置预应力筋孔Ⅱ11，预应力筋孔Ⅱ11的位置、个数和尺寸由穿过孔内的无粘结预应力筋25的位置、根数和尺寸确定。山字型转动钢板10的左右两翼和中翼板壁侧面，上方区域通过双面贯通钻孔的方式设置螺栓孔Ⅱ12，螺栓孔Ⅱ12的尺寸由穿过孔内的高强螺栓20的尺寸确定，位置则根据设计需求，由固定钢板1内螺栓孔Ⅰ3的位置以及山字形连接钢板键(图5)与U型连接钢板键(图1)间预留的相对转动空隙大小确定。
山字型转动钢板10的左右两翼和中翼板壁侧面，下方区域采用车槽或铣床加工的方式设置螺栓转动槽Ⅱ13，螺栓转动槽Ⅱ13呈弧形，尺寸由固定钢板1内螺栓转动槽Ⅰ4的的尺寸确定，位置则根据设计需求，由固定钢板1内螺栓转动槽Ⅰ4的位置以及山字形连接钢板键(图5)与U型连接钢板键(图1)间预留的相对转动空隙大小确定。
山字型转动钢板10的前板壁厚度应大于等于其所连接的预制构件的混凝土保护层厚度，以保证山字形连接钢板键(图5)和U型连接钢板键(图1)间预留一定的空隙进行相对转动。
山字型转动钢板10的两翼外侧板壁净间距等于固定钢板1的两翼内侧板壁净间距，高度和固定钢板1的高度相同，以保证山字形连接钢板键(图5)能够平行插入到U型连接钢板键(图1)内。
(4)如图6-图8所示，预制混凝土梁的具体结构和制作过程如下：
所述预制混凝土梁内的钢筋由梁负弯矩筋14、梁正弯矩筋15、梁箍筋16和定位钢筋Ⅱ17组成。定位钢筋Ⅱ17的作用在于固定金属波纹管Ⅱ18，其位置可灵活调整。钢筋绑扎完毕后，根据预制钢筋混凝土柱(图4)内金属波纹管Ⅰ8的位置和根数，在钢筋骨架内绑扎相同数量的金属波纹管Ⅱ18。金属波纹管Ⅱ18的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅱ19，用以穿过无粘结预应力筋25。
根据金属波纹管Ⅱ18的位置，山字形连接钢板键(图5)远离两翼和中翼的板壁一侧，与钢筋骨架间进行焊接连接(图7)。在焊接过程中，应保证预应力筋孔Ⅱ11与预应力筋孔道Ⅱ19对齐，孔间接触位置处无相对错动。
在梁内的钢筋骨架外支撑模板，浇筑混凝土，混凝土在模板内的保护层浇筑厚度不超过山字形连接钢板键(图5)的内壁表面，混凝土凝固后拆除模板，完成预制钢筋混凝土柱(图8)的制作。
(5)如图9-图11所示，高强螺栓、螺母和摩擦垫片的具体结构及制作过程如下：
高强螺栓20的螺杆长度不小于U型连接钢板键(图1)的左右两翼外侧板壁净间距和和螺母21的厚度之和。高强螺栓20的螺杆外径由预制构件间传递的剪力计算确定。螺母21的螺母孔22的尺寸由高强螺栓20的螺杆外径确定。
摩擦垫片23优选铜制材料，与U型连接钢板键(图1)接触的一侧可进行粗糙处理以增加摩擦阻力。所述摩擦垫片23上设置有圆孔24，圆孔24的尺寸由高强螺栓20的螺杆外径确定。
(6)如图12-图13所示，无粘结预应力筋与锚头的具体结构及制作过程如下：
无粘结预应力筋25的材质、根数和尺寸可根据实际设计需求确定。
预应力筋锚具26可结合实际情况，选用夹片式锚具、支承式锚具或锥塞式锚具。
上述构件均可在工厂内预制完成或采购，然后运输到施工现场组装，具体组装过程如下：
(1)如图14所示，将预制钢筋混凝土柱(图4)和预制混凝土梁(图8)吊装至预定位置，缓慢移动预制混凝土梁(图8)，使山字形连接钢板键(图5)的两翼板壁外侧平行插入到U型连接钢板键(图1)的两翼板壁内侧，直至螺栓孔Ⅰ3和螺栓孔Ⅱ12，螺栓转动槽Ⅰ4和螺栓转动槽Ⅱ13彼此对齐，此时山字形连接钢板键(图5)未完全插入到U型连接钢板键(图1)内，二者间预留了一定的空隙用以相对转动。
(2)如图15-图16所示，引导无粘结预应力筋25穿过全部预制构件(图15)，然后在预制混凝土梁(图8)的一侧对无粘结预应力筋25进行张拉，同时在预制钢筋混凝土柱(图4)的一侧采用预应力筋锚具26固定无粘结预应力筋25(图16)。
(3)如图17所示，待无粘结预应力筋25张拉并锚固完毕后，在螺栓转动槽Ⅰ4和螺栓转动槽Ⅱ13的中心位置两侧放置摩擦垫片23，然后将高强螺栓20分别穿过螺栓孔Ⅰ3、螺栓孔Ⅱ12和摩擦垫片23上的圆孔24，并用扭矩扳手拧紧螺母21，扭矩扳手施加的预紧力由预制构件间传递的剪力计算确定。
本实施例中，U型连接钢板键(图1)和山字形连接钢板键(图5)的两翼板壁间紧密接触，并通过高强螺栓20连接。对高强螺栓20施加的预紧力能够有效保证节点的抗弯刚度，使节点在地震作用较小时保持弹性状态。
在中等地震作用下，如图18-图19所示，山字形连接钢板键(图5)能够以穿过螺栓孔Ⅰ3和螺栓孔Ⅱ12的高强螺栓20为中轴，使预制混凝土梁(图8)在螺栓转动槽Ⅰ4和螺栓转动槽Ⅱ13的弧长范围内向上或向下转动。在此过程中，山字形连接钢板键(图5)和U型连接钢板键(图1)的两翼内外板壁间，摩擦垫片23和U型连接钢板键(图1)两翼板壁间发生摩擦并耗散能量，可避免预制梁柱出现明显的塑性变形，起到第一阶段自复位的作用。
预制构件间传递的弯矩由无粘结预应力筋25承担。通过对无粘结预应力筋25施加预应力，将全部预制构件连接起来并产生预压力。在强震作用下，当预制混凝土梁(图8)达到可控的最大转动状态时，无粘结预应力筋25开始承担第二阶段的自复位作用，以保证预制梁柱在震后恢复至原来的初始状态。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本实用新型精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，包括U型连接钢板键、预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁、山字形连接钢板键、转动定位螺栓组、若干预应力筋(25)和若干预应力筋锚具(26)，所述预制钢筋混凝土柱上定位安装有U型连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁上定位安装有山字形连接钢板键，所述预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过U型连接钢板键和山字形连接钢板键的配合垂直连接，所述U型连接钢板键与山字形连接钢板键相对设置且通过转动定位螺栓组配合连接，能够实现相对转动，若干预应力筋(25)依次横穿预制钢筋混凝土梁、U型连接钢板键和山字形连接钢板键，最后从预制钢筋混凝土柱穿出，每个预应力筋锚具(26)对应旋在预应力筋(25)的伸出端进行固定。
2.根据权利要求1所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述U型连接钢板键包括U型固定钢板(1)、两个预应力筋孔Ⅰ(2)、两个螺栓孔Ⅰ(3)和螺栓转动槽Ⅰ(4)，所述U型固定钢板(1)的U型底面与预制钢筋混凝土柱连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅰ(2)，所述U型固定钢板(1)的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅰ(3)，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅰ(4)，所述螺栓转动槽Ⅰ(4)呈弧形。
3.根据权利要求2所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述预制钢筋混凝土柱包括若干柱纵向受力钢筋(5)、柱箍筋(6)、定位钢筋Ⅰ(7)和金属波纹管Ⅰ(8)，若干柱纵向受力钢筋(5)与柱箍筋(6)相互垂直焊接为纵向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成柱体，所述钢筋骨架的前后面安装有若干定位钢筋Ⅰ(7)，若干金属波纹管Ⅰ(8)顺着预应力筋(25)的方向安装在定位钢筋Ⅰ(7)上，所述金属波纹管Ⅰ(8)的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅰ(9)，用以穿过预应力筋(25)，根据金属波纹管Ⅰ(8)的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，保证预应力筋孔Ⅰ(2)与预应力筋孔道Ⅰ(9)对齐。
4.根据权利要求2所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述山字形连接钢板键包括山字型转动钢板(10)、两个预应力筋孔Ⅱ(11)、螺栓孔Ⅱ(12)和螺栓转动槽Ⅱ(13)，所述山字形连接钢板键的山字型底面与预制钢筋混凝土梁定位连接，其上设置有两个预应力筋孔Ⅱ(11)，所述山字型转动钢板(10)的左右两翼板壁的上部位置设置有相对的螺栓孔Ⅱ(12)，下部位置设置有相对的螺栓转动槽Ⅱ(13)，所述螺栓转动槽Ⅱ(13)呈弧形，所述山字型转动钢板(10)的左右两翼板壁插入U型固定钢板(1)内，所述螺栓孔Ⅱ(12)与螺栓孔Ⅰ(3)的位置大小相同，所述螺栓转动槽Ⅱ(13)和螺栓转动槽Ⅰ(4)的位置大小相同。
5.根据权利要求4所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述螺栓转动槽Ⅰ(4)的左右宽度不超过U型固定钢板(1)侧板壁宽度的三分之一，以保证U型连接钢板键具有足够的抗弯刚度。
6.根据权利要求4所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述山字型转动钢板(10)的两翼外侧板壁外间距等于U型固定钢板(1)的两翼内侧板壁内间距，高度和U型固定钢板(1)的高度相同，以保证山字形连接钢板键能够平行插入到U型连接钢板键内。
7.根据权利要求4所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述预制钢筋混凝土梁包括若干梁负弯矩筋(14)、梁正弯矩筋(15)、梁箍筋(16)、定位钢筋Ⅱ(17)和金属波纹管Ⅱ(18)，若干梁负弯矩筋(14)、梁正弯矩筋(15)、梁箍筋(16)相互垂直焊接为横向的钢筋骨架，所述钢筋骨架外浇筑混凝土预制成梁，所述钢筋骨架的前后安装有定位钢筋Ⅱ(17)，若干金属波纹管Ⅱ(18)顺着预应力筋(25)的方向安装在定位钢筋Ⅱ(17)上，所述金属波纹管Ⅱ(18)的内部空心区域作为预应力筋孔道Ⅱ(19)，用以穿过预应力筋(25)，根据金属波纹管Ⅱ(18)的位置，U型连接钢板键的连接面与钢筋骨架间进行焊接连接，在焊接过程中，应保证预应力筋孔Ⅱ(11)与预应力筋孔道Ⅱ(19)对齐。
8.根据权利要求4所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述转动定位螺栓组包括两个高强螺栓(20)、四个螺母(21)和两个摩擦垫片(23)，其中一个高强螺栓(20)穿过重合的螺栓孔Ⅱ(12)与螺栓孔Ⅰ(3)，并通过两个螺母(21)进行固定，另一个高强螺栓(20)穿过重合的螺栓转动槽Ⅱ(13)和螺栓转动槽Ⅰ(4)且沿上述槽左右滑动，所述螺栓转动槽Ⅰ(4)的上下高度等于穿过槽内的高强螺栓(20)的螺杆外径，另一个高强螺栓(20)也通过两个螺母(21)进行固定，两个螺母(21)与U型连接钢板键的左右两翼外侧板壁间设置有摩擦垫片(23)。
9.根据权利要求8所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述高强螺栓(20)的螺杆长度大于等于U型连接钢板键的左右两翼外侧板壁外间距和螺母(21)的厚度之和，所述高强螺栓(20)的螺杆外径由预制构件间传递的剪力计算确定。
10.根据权利要求8所述的装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构，其特征在于，所述摩擦垫片(23)为铜制材料，其与U型连接钢板键接触的一侧进行粗糙处理以增加摩擦阻力。
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| CN202020381519.XU CN212271213U (zh) | 2020-03-20 | 2020-03-20 | 一种装配式混凝土梁柱可转动自复位节点连接结构 |
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