CN212742891U - 一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，包括梁节点单元、位于梁节点单元上方的柱节点单元、橡胶层、无粘结层和连接梁节点单元以及柱节点单元的节点板单元，梁节点单元包括第一水平预埋钢板、第二水平预埋钢板和第一垂直螺杆，第一垂直螺杆外壁上设置有橡胶层，柱节点单元包括第一垂直预埋钢板、第二垂直预埋钢板和第二水平螺杆，第二水平螺杆外壁上设置有所述橡胶层，第一水平预埋钢板、第二水平预埋钢板、第一垂直预埋钢板和第二垂直预埋钢板与混凝土接触的表面均设置有所述无粘结层。本实用新型可以有效减小混凝土框架支撑节点开合效应所造成的节点断裂和梁柱剪切破坏问题，提高预埋件在支撑拉力作用下的轴向刚度。

Description

一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点

技术领域

本实用新型涉及土木建筑结构技术领域，尤其涉及一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点。

背景技术

我国是世界上地震多发国家之一，同时也是地震灾害最严重的国家。大震作用下房屋建筑的严重破坏和倒塌是造成人员伤亡和财产损失的一个主要原因，有效地避免和减轻建筑结构的震害是我国工程结构抗震设计和研究人员最重要的任务。防屈曲支撑作为一种新兴的耗能减震阻尼器，在小震作用下可以有效提高结构的侧向刚度，减小结构的弹性层间变形，大震作用下可以显著提高结构的等效阻尼，减小结构的弹塑性层间变形。与此同时防屈曲支撑被越来越多的应用到我国的钢筋混凝土结构中用以提高其抗震性能。如图1所示，在工程应用中，防屈曲支撑一般通过节点板和预埋件与钢筋混凝土梁柱节点连接，其中预埋件包括对拉锚筋、栓钉和预埋钢板，其在浇筑前先预埋在钢筋笼内部并和混凝土整体浇筑。当混凝土凝固后，栓钉与混凝土之间通过接触挤压形成了很强的切向约束和抗剪关系。因此，支撑轴力可通过上述抗剪作用以及对拉锚筋的法向拉力作用向梁柱构件传递。然而，此类连接节点会造成以下问题：

(1)支撑-梁-柱节点的刚域问题

传统节点的法向和切向双重传力路径会对梁柱构件产生很强的约束效应，限制了梁柱构件的弯曲变形，在梁柱节点形成刚域效应，减少梁柱构件的弯曲长度，显著增加梁柱构件的刚度，导致整体结构地震力和梁柱构件剪力显著增加。目前已有有限元和结构试验证明，采用该节点后混凝土结构的抗侧刚度为不设置该节点时相应刚度的1.6倍，使得梁柱承受剪力显著增加30％，导致梁柱构件提前发生剪切破坏而无法传递支撑内力，造成支撑提前丧失消能减震作用。

(2)梁柱的破坏模式改变及塑性铰转移问题

传统节点通过栓钉的抗剪作用对梁柱构件变形形成很强的切向约束，致使梁柱塑性铰由梁柱交界面转移至节点板区域以外位置，甚至超出了梁柱箍筋的加密区区域，使梁柱塑性铰出现在箍筋稀疏的非加密区，显著降低了梁柱构件的塑性变形能力，导致主体结构与支撑无法协同变形耗能而提前出现承载力下降，无法在大震下良好传递支撑内力和发挥支撑耗能作用。

综上所述，传统混凝土框架支撑节点预埋件的切向、法向双重约束和双向传力机制会造成梁柱构件内力放大和塑性变形能力降低的问题，反而降低了支撑的耗能作用和整体结构的抗震性能。

实用新型内容

为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点。技术方案为，包括梁节点单元、位于梁节点单元上方的柱节点单元、橡胶层、无粘结层和节点板单元，

所述梁节点单元包括第一水平预埋钢板、第二水平预埋钢板和第一垂直螺杆，第二水平预埋钢板和第一水平预埋钢板相对设置，第一垂直螺杆垂直固定设置在第二水平预埋钢板和第一水平预埋钢板之间，且第一垂直螺杆与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层，

所述柱节点单元包括第一垂直预埋钢板、第二垂直预埋钢板和第二水平螺杆，第二垂直预埋钢板和第一垂直预埋钢板相对设置，第二水平螺杆垂直固定设置在第二垂直预埋钢板和第一垂直预埋钢板之间，且第二水平螺杆与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层，

第一水平预埋钢板、第二水平预埋钢板、第一垂直预埋钢板和第二垂直预埋钢板与混凝土接触的表面均设置有所述无粘结层，

所述节点板单元位于第一水平预埋钢板上方且位于第一垂直预埋钢板外侧，且节点板单元与第一水平预埋钢板和第一垂直预埋钢板均固定连接。

进一步地，第一水平预埋钢板和第一垂直预埋钢板之间通过角焊缝焊接固定。该技术方案的技术效果在于：保证第一水平预埋钢板和第一垂直预埋钢板在支撑法向分力引起的弯矩下不发生屈曲。

进一步地，所述节点板单元包括中心板、第一肋板和第二肋板，中心板相邻的两个侧面分别与第一水平预埋钢板和第一垂直预埋钢板固定连接，第一肋板和第二肋板分别与中心板的另两个侧面固定连接。

进一步地，中心板的两相邻侧面分别与第一水平预埋钢板和第一垂直预埋钢板相贴靠并垂直居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板的顶面与第一肋板相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板中与第一垂直预埋钢板相对的自由侧面与第二肋板相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接。

进一步地，所述第一垂直螺杆和第二水平螺杆均为高强螺杆。该技术方案的技术效果在于：可以对高强螺杆设置预紧力，通过设置预紧力，可避免支撑拉力下的预埋钢板与混凝土梁/柱接触面脱离，提高支撑受拉时的轴向刚度。

进一步地，所述第一垂直螺杆和第二水平螺杆均设置有多根。多跟第一垂直螺杆和第二水平螺杆分散了中心板传来的垂直方向和水平方向的分力，且便于穿入混凝土内部箍筋之间。

进一步地，所述橡胶层的硬度为55度，厚度为5～8mm。保证预埋件在滑移方向具有一定刚度的同时又能提供一定程度的弹性变形，即提供预埋件与混凝土结构的变形空间。可以使梁/柱弯曲引起的伸长/压缩变形得到释放，避免了了传统连接方式所引起的刚域效应、梁/柱计算长度缩短以及结构对节点板产生的开合效应问题。

进一步地，所述无粘结层的摩擦系数小于或者等于0.075，厚度应不超过0.5mm。该技术方案的技术效果在于：在混凝土梁/柱发生变形时，可以保证梁/柱和预埋件有效的发生相对的滑动。即无粘结层的摩擦系数设计得较小，释放由于梁/柱弯曲引起的伸长/压缩变形越顺利。

进一步地，还配设有定位钢板，

在第一水平预埋钢板的顶面和第一垂直预埋钢板的外侧面上均设置有与定位钢板相配合的定位耳板，定位钢板和定位耳板之间通过螺栓连接。该技术方案的技术效果在于：通过配设定位钢板和设置定位耳板，并通过螺栓固定，可以实现第二水平螺杆和第一垂直预埋钢板的准确定位。

与现有技术相比，本实用新型能够实现的有益效果是：与传统节点的法向和切向双重约束双向传力机制不同，本技术方案通过将高弹橡胶层设置于第一垂直螺杆和第二水平螺杆四周以释放螺杆的抗剪作用，并把具有低摩擦系数的无粘结层设置于第一水平预埋钢板、第一垂直预埋钢板、第二水平预埋钢板、第二垂直预埋钢板与混凝土接触的表面以减小钢板与混凝土之间的粘结力，最终有效释放节点板、预埋件与梁柱构件之间的切向约束，使支撑内力始终沿法向传递给梁/柱，令梁柱构件可自由弯曲变形，减小节点板的刚域效应进而降低梁柱构件的剪力，提升梁柱构件的塑性变形能力，并通过第一垂直螺杆和第二水平螺杆施加预紧力以避免预埋件与梁/柱接触面拉脱，提高支撑受拉时的轴向刚度，实现梁柱构件与支撑之间的大变形协同工作和良好内力传递，确保支撑在大震下充分发挥耗能作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统预埋件连接节点立体示意图。

图2为一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点立体示意图。

图3为一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点部件示意图。

图4为一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点无粘结层设置示意图。

图5为一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点的高强螺杆(以其中一条为例)高弹橡胶层设置示意图。

图6为一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点具体施工安装图。

其中，1-中心板，2-第一肋板，3-第二肋板，4-第一水平预埋钢板，5-第一垂直预埋钢板，6-第一垂直螺杆，7-第二水平螺杆7，8-第二水平预埋钢板，9-第二垂直预埋钢板，10-定位耳板，11-第一定位钢板，12-第二定位钢板，13-混凝土梁，14-混凝土柱，15-抗剪栓钉，16-梁内垂直对拉锚筋，17-柱内水平对拉锚筋，18-无粘结层，19-橡胶层。

具体实施方式

1、下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

2、在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

3、在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

本实施例提供了一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点。其中图2为一种用于防屈曲支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点立体示意图。图3为一种用于防屈曲支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点部件示意图。图4为一种用于防屈曲支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点的无粘结层设置示意图。图5为一种用于防屈曲支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点的高强螺杆(以其中一条为例)高弹材料层设置示意图。图6是一种用于防屈曲支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点具体施工安装图。

本实施例提供的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，包括梁节点单元、位于梁节点单元上方的柱节点单元、橡胶层、无粘结层和节点板单元。

所述梁节点单元包括第一水平预埋钢板4、第二水平预埋钢板8和第一垂直螺杆6，第二水平预埋钢板8和第一水平预埋钢板4相对设置，第一垂直螺杆6通过螺母垂直固定设置在第二水平预埋钢板8和第一水平预埋钢板4之间，且第一垂直螺杆6与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层19。所述柱节点单元包括第一垂直预埋钢板5、第二垂直预埋钢板9和第二水平螺杆7，第一垂直预埋钢板5和第一水平预埋钢板4之间通过角焊缝焊接固定，第二垂直预埋钢板9和第一垂直预埋钢板5相对设置，第二水平螺杆7通过螺母垂直固定设置在第二垂直预埋钢板9和第一垂直预埋钢板5之间，且第二水平螺杆7与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层19。

第一水平预埋钢板4、第二水平预埋钢板8、第一垂直预埋钢板5和第二垂直预埋钢板9与混凝土接触的表面均设置有所述无粘结层18。即如图4中所示，第一水平预埋钢板4的下表面、第二水平预埋钢板8的上表面、第一垂直预埋钢板5的左侧表面和第二垂直预埋钢板9的右侧表面均固定设置有无粘结层18。

本实施例中的橡胶层19为高弹橡胶层。橡胶层19的硬度为55度，厚度为5～8mm。通过在第一垂直螺杆6上设置高弹橡胶层19，使第一垂直螺杆可相对于混凝土梁13作一定量的水平滑移，避免中心板产生切向剪应力，而主要承受支撑轴力所引起的正应力，在水平方向上降低梁柱开合效应对节点板的不利影响。通过在第二水平螺杆7上设置高弹橡胶层19，使第二水平螺杆可相对于混凝土柱14作一定量的垂直滑移，在垂直方向上降低梁柱开合效应对节点板的不利影响。

所述无粘结层18的摩擦系数小于或者等于0.075，厚度应不超过0.5mm。

所述第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7均为高强螺杆。

所述第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7均设置有多根。本实施例中第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7均分别设置有两排，每排均均匀设置有4根。具体地，第一水平预埋钢板4、第二水平预埋钢板8、第二垂直预埋钢板9和第一垂直预埋钢板5上均分别开设有8个螺杆通孔，螺杆通孔的直径比螺杆7的外径大1-2mm以便于装配，第一水平预埋钢板4和第二水平预埋钢板8上的螺杆通孔一一相对应，第二垂直预埋钢板9和第一垂直预埋钢板5上的螺杆通孔一一相对应。需要注意的是，在实际开设螺杆通孔的时，螺杆通孔的位置应根据箍筋间距进行设置，螺杆(第一垂直螺杆6或第二水平螺杆7)不应与箍筋发生碰撞。

本实施例还配设有两个定位钢板，定义为第一定位钢板11和第二定位钢板12，第一定位钢板11和第二定位钢板12均呈三角形，且第一定位钢板11和第二定位钢板12上均分别开设有三个定位孔，在第一水平预埋钢板4的顶面设置两组定位耳板10，每组定位耳板有2个，在第一垂直预埋钢板5的外侧面上设置两个定位耳板10，每个定位钢板分别与第一水平预埋钢板4上的一组定位耳板和第一垂直预埋钢板5上的一个相应的定位耳板相配合，并通过螺栓固定。

所述节点板单元位于第一水平预埋钢板4上方且位于第一垂直预埋钢板5外侧，且节点板单元与第一水平预埋钢板4和第一垂直预埋钢板5均固定连接。具体地，所述节点板单元包括中心板1、第一肋板2和第二肋板3，中心板1的两相邻侧面分别与第一水平预埋钢板4和第一垂直预埋钢板5相贴靠并垂直居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板1的顶面与第一肋板2相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板1中与第一垂直预埋钢板5相对的自由侧面与第二肋板3相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接。

具体施工中，先在工厂中将第一垂直螺杆6和第一水平预埋钢板4通过螺母垂直固定连接，将第二水平螺杆7和第一垂直预埋钢板5通过螺母垂直固定，并点焊第一垂直螺杆6和第一水平预埋钢板4连接处、第二水平螺杆7和第一垂直预埋钢板5连接处，以牢牢固定第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7，不让其发生转动；然后第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7上设置高弹橡胶层19，在第一水平预埋钢板4、第二水平预埋钢板8、第一垂直预埋钢板5和第二垂直预埋钢板9上设置无粘结层18；将定位耳板10点焊固定在第一水平预埋钢板4和第一垂直预埋钢板5上。

在现场施工的安装中，先将连接好的第一垂直螺杆6和第一水平预埋钢板4的整体部件插入钢筋笼中，通过水平尺和激光水准仪来校准其平面内外的6个自由度，保证其安装到准确位置且自身不发生扭转和偏移。之后再将连接好的第二水平螺杆7和第一垂直预埋钢板5的整体部件插入钢筋笼中，并用螺栓将第一定位钢板11和第二定位钢板12同定位耳板10连接固定在一起，用以将第二水平螺杆7和第一垂直预埋钢板5的整体部件准确定位，并保证其安装到准确位置且自身不发生扭转和偏移，最后将第二水平预埋钢板8和第二垂直预埋钢板9准确定位并分别与第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7连接在一起。在混凝土浇筑养护完成之后将定位耳板10、第一定位钢板11和第二定位钢板12拆除，将螺母上面的焊点磨开，并对第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7施加预紧力。之后将中心板1与第一水平预埋钢板4和第一垂直预埋钢板5相贴靠并居中布置，彼此通过焊缝进行连接，将第一肋板2和第二肋板3与中心板1相贴靠并居中布置，彼此通过焊缝进行连接，并再一次对第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7施加预紧力。

本实施例中对第一垂直螺杆6和第二水平螺杆7在焊接中心板之前和之后均施加一次预紧力。其作用在于，在焊接中心板之前施加预紧力可以挤压出部分无粘结材料，保证中心板定位到更准确的位置。在焊接中心板之后施加预紧力，是由于焊接过程由于热应力的存在会挤压出部分无粘结材料，再次施加预紧力可以保证第一水平预埋钢板4、第二水平预埋钢板8、第一垂直预埋钢板5以及第二垂直预埋钢板9和混凝表面产生相应的摩擦力又能加强螺母连接可靠性防止其松动。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：包括梁节点单元、位于梁节点单元上方的柱节点单元、橡胶层、无粘结层和节点板单元，

所述梁节点单元包括第一水平预埋钢板(4)、第二水平预埋钢板(8)和第一垂直螺杆(6)，第二水平预埋钢板(8)和第一水平预埋钢板(4)相对设置，第一垂直螺杆(6)垂直固定设置在第二水平预埋钢板(8)和第一水平预埋钢板(4)之间，且第一垂直螺杆(6)与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层(19)，

所述柱节点单元包括第一垂直预埋钢板(5)、第二垂直预埋钢板(9)和第二水平螺杆(7)，第二垂直预埋钢板(9)和第一垂直预埋钢板(5)相对设置，第二水平螺杆(7)垂直固定设置在第二垂直预埋钢板(9)和第一垂直预埋钢板(5)之间，且第二水平螺杆(7)与混凝土接触的外壁上设置有所述橡胶层(19)，

第一水平预埋钢板(4)、第二水平预埋钢板(8)、第一垂直预埋钢板(5)和第二垂直预埋钢板(9)与混凝土接触的表面均设置有所述无粘结层(18)，

所述节点板单元位于第一水平预埋钢板(4)上方且位于第一垂直预埋钢板(5)外侧，且节点板单元与第一水平预埋钢板(4)和第一垂直预埋钢板(5)均固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：第一水平预埋钢板(4)和第一垂直预埋钢板(5)之间通过角焊缝焊接固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：所述节点板单元包括中心板(1)、第一肋板(2)和第二肋板(3)，中心板(1)相邻的两个侧面分别与第一水平预埋钢板(4)和第一垂直预埋钢板(5)固定连接，第一肋板(2)和第二肋板(3)分别与中心板(1)的另两个侧面固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：中心板(1)的两相邻侧面分别与第一水平预埋钢板(4)和第一垂直预埋钢板(5)相贴靠并垂直居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板(1)的顶面与第一肋板(2)相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接，中心板(1)中与第一垂直预埋钢板(5)相对的自由侧面与第二肋板(3)相贴靠并居中布置，并通过焊缝固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：所述第一垂直螺杆(6)和第二水平螺杆(7)均为高强螺杆。

6.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：所述第一垂直螺杆(6)和第二水平螺杆(7)均设置有多根。

7.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：所述橡胶层(19)的硬度为55度，厚度为5～8mm。

8.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：所述无粘结层(18)的摩擦系数小于或者等于0.075，厚度应不超过0.5mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于支撑混凝土框架的高强螺杆滑移预埋件连接节点，其特征在于：还配设有定位钢板，

在第一水平预埋钢板(4)的顶面和第一垂直预埋钢板(5)的外侧面上均设置有与定位钢板相配合的定位耳板(10)，定位钢板和定位耳板(10)之间通过螺栓连接。

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