CN217105514U - 一种功能自恢复预制拼装混凝土框架节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种自恢复预制拼装混凝土框架节点，包括预制柱段、预制梁段和后浇筑段，所述预制柱段的节点核心区预埋有节点钢筋对接端头，所述预制梁段的端部埋设有纵筋对接端头，所述后浇筑段包括ECC水泥基材料梁体和埋设在所述ECC水泥基材料梁体内的SMA纵筋，所述ECC水泥基材料梁体的两端分别与所述预制柱段的节点核心区和所述预制梁段的端部连接，所述SMA纵筋的两端分别与所述节点钢筋对接端头和所述纵筋对接端头连接。该自恢复预制拼装混凝土框架节点具有抗震性能好、具有自复位功能、安装方便、实用性强的优点。

Description

一种功能自恢复预制拼装混凝土框架节点

技术领域

本实用新型涉及装配式建筑领域，具体的说，涉及了一种功能自恢复预制拼装混凝土框架节点。

背景技术

目前，我国应用最广泛的建筑结构形式是钢筋混凝土结构，钢筋混凝土结构相较于钢结构、木结构具有更好的受力性能，能够充分发挥钢筋和混凝土两种建筑材料各自优异的建筑特性，便于就地取材，耐火和耐久性突出，成熟的施工技术，相对便宜的造价。传统的钢筋混凝土结构通常是在现场施工，不仅会对工地及其周围地带造成严重的噪声和粉尘污染，影响城市环境；而且现场绑扎钢筋和混凝土浇筑需要大量人力长时间进行高空作业，带来的安全问题不容忽视。

装配式建筑的构件可在工厂预先生产好后，再到现场直接拼装，不仅能够克服传统建筑现场施工存在的弊端，而且质量可以更好的控制，同时可减少材料浪费、缩短整体工期，更加有利于安全生产。在日益关注的建筑工业化结构体系中，装配式混凝土框架结构是国内外应用最广泛、研究最多的体系之一，而保证框架结构整体工作性能的核心就在于梁柱节点。

梁-柱之间节点的连接既是装配式混凝土框架结构的关键传力区域，又是薄弱部位，但传统的梁柱节点采用的是普通钢筋现场焊接连接，不仅地震移位后基本没有自恢复功能、安装步骤较为繁琐，而且节点对接完成后浇筑的普通混凝土，地震过程中的能量耗散能力较弱，这使得装配式建筑的稳定性和抗震性能较差。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种具有抗震性能好、具有自复位功能、安装方便、实用性强的自恢复预制拼装混凝土框架节点。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种自恢复预制拼装混凝土框架节点，包括预制柱段、预制梁段和后浇筑段，所述预制柱段的节点核心区预埋有节点钢筋对接端头，所述预制梁段的端部埋设有纵筋对接端头，所述后浇筑段包括ECC水泥基材料梁体和埋设在所述ECC水泥基材料梁体内的SMA纵筋，所述ECC水泥基材料梁体的两端分别与所述预制柱段的节点核心区和所述预制梁段的端部连接，所述SMA纵筋的两端分别与所述节点钢筋对接端头和所述纵筋对接端头连接。

基于上述，所述节点钢筋对接端头包括90°弯折钢筋和全机械连接套筒，所述90°弯折钢筋的竖直段从所述节点核心区的一侧出发向所述节点核心区的另一侧延伸，所述90°弯折钢筋的水平段前端和所述SMA纵筋的端部分别设置有挤压锚，两个挤压锚从两端插入所述全机械连接套筒的内孔中，所述全机械连接套筒的两端口对应两个挤压锚外端面分别螺纹连接有压紧螺丝。

基于上述，所述纵筋对接端头包括梁端纵筋和半机械连接套筒，所述梁端纵筋从一端插入所述半机械连接套筒的内孔中并灌浆连接，所述SMA纵筋端部的挤压锚从另一端插入所述半机械连接套筒的内孔中，所述半机械连接套筒的端口对应该挤压锚外端面也螺纹连接有压紧螺丝。

基于上述，所述后浇筑段上下对称配筋，单侧三根所述SMA纵筋。

基于上述，所述预制柱段内、所述预制梁段内和所述后浇筑段内均埋置有箍筋，其中，所述节点核心区内的箍筋间距为所述预制柱段其它区域内箍筋间距的1/2，所述后浇筑段内的箍筋间距是所述预制梁段内箍筋间距的2/3。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型将传统梁柱节点塑性铰区的普通纵筋替换为SMA纵筋，不仅可显著提高结构的耗能能力，而且由于SMA纵筋具有马氏体-奥氏体相变的超弹性特性，在震后具有一定的结构自复位能力，有效降低结构震后残余位移；所述ECC水泥基材料梁体中的纤维具有桥联应力，可进一步提高梁柱节点的能量耗散能力并提高其延性，有效降低梁内纵向荷载，使结构的屈服速度变慢，超强的韧性和微裂缝损伤机理很好的解决了传统混凝土材料由于易碎性和弱拉伸性而具有的缺陷；所述SMA纵筋和所述ECC水泥基材料梁体结合可以改善结构延性、耗能及自复位能力，实现结构震后快速修复能力；其具有抗震性能好、具有自复位功能、安装方便、实用性强的优点。

进一步地，所述90°弯折钢筋的设置，可提高与所述节点核心区的抓握力，所述全机械连接套筒采用所述压紧螺栓压紧所述挤压锚的方式，可实现所述90°弯折钢筋和所述SMA纵筋的快速连接、组装；所述半机械连接套筒一端内孔与所述梁端纵筋灌浆连接，加强了与所述SMA纵筋的连接，可保证所述后浇筑段有足够的有效刚度抵抗弯拉应变，所述半机械连接套筒另一端内孔采用所述压紧螺栓压紧所述挤压锚的方式，可实现所述SMA纵筋的快速连接、组装。

进一步地，所述后浇筑段上下对称配筋，单侧三根所述SMA纵筋，所述节点核心区内和所述后浇筑段内的箍筋均密集设置，进一步加强了塑性铰区的强度。

附图说明

图1是本实用新型中自恢复预制拼装混凝土框架节点的结构示意图。

图2是本实用新型中预制柱段的横截面结构示意图。

图3是本实用新型中预制梁段的横截面结构示意图。

图4是本实用新型中半机械连接套筒处的横截面结构示意图。

图5是本实用新型中全机械连接套筒的结构示意图。

图6是本实用新型中半机械连接套筒的结构示意图。

图中：1. 预制柱段；2. 预制梁段；3. 后浇筑段；4. 90°弯折钢筋；5. 全机械连接套筒；6. 半机械连接套筒；7. 挤压锚；8. 压紧螺丝；9. 箍筋；10. 梁端纵筋；11. 节点核心区；31. ECC水泥基材料梁体；32. SMA纵筋。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

如图1-6所示，一种自恢复预制拼装混凝土框架节点，包括预制柱段1、预制梁段2和后浇筑段3，所述预制柱段1的节点核心区11预埋有节点钢筋对接端头，所述预制梁段2的端部埋设有纵筋对接端头，所述后浇筑段3包括ECC水泥基材料梁体31和埋设在所述ECC水泥基材料梁体31内的SMA纵筋32，所述ECC水泥基材料梁体31的两端分别与所述预制柱段1的节点核心区11和所述预制梁段2的端部连接，所述SMA纵筋32的两端分别与所述节点钢筋对接端头和所述纵筋对接端头连接。

所述节点钢筋对接端头具体包括90°弯折钢筋4和全机械连接套筒5，所述90°弯折钢筋4的竖直段从所述节点核心区11的一侧出发向所述节点核心区11的另一侧延伸，提高抓握力，所述90°弯折钢筋4的水平段前端和所述SMA纵筋32的端部分别设置有挤压锚7，两个挤压锚7从两端插入所述全机械连接套筒5的内孔中，所述全机械连接套筒5的两端口对应两个挤压锚7外端面分别螺纹连接有压紧螺丝8，通过旋拧压紧螺丝8，就能够将挤压锚7压紧，组成挤压式扩大端头耦合器，安装起来十分方便。

所述纵筋对接端头具体包括梁端纵筋10和半机械连接套筒6，所述梁端纵筋10从一端插入所述半机械连接套筒6的内孔中并灌浆连接，加强了与所述SMA纵筋32的连接，可保证所述后浇筑段3有足够的有效刚度抵抗弯拉应变，所述SMA纵筋32端部的挤压锚7从另一端插入所述半机械连接套筒6的内孔中，所述半机械连接套筒6的端口对应该挤压锚7外端面也螺纹连接有压紧螺丝8，组成挤压式扩大端头耦合器。

为保证连接质量，全机械连接套筒5和半机械连接套筒6均应采用无缝钢管。

为了进一步加强塑性铰区的强度，所述预制柱段1内、所述预制梁段2内和所述后浇筑段3内均埋置有箍筋9，其中，所述节点核心区11内的箍筋9间距为所述预制柱段1其它区域内箍筋9间距的1/2，所述后浇筑段3内的箍筋9间距是所述预制梁段2内箍筋9间距的2/3；这样加密了塑性铰区内箍筋9的布置，从而使其强度进一步加强。

工作原理：

其将传统梁柱节点塑性铰区的普通纵筋替换为SMA纵筋32，不仅可显著提高结构的耗能能力，而且由于SMA纵筋32具有马氏体-奥氏体相变的超弹性特性，在震后具有一定的结构自复位能力，有效降低结构震后残余位移；所述ECC水泥基材料梁体31中的纤维具有桥联应力，可进一步提高梁柱节点的能量耗散能力并提高其延性，有效降低梁内纵向荷载，使结构的屈服速度变慢，超强的韧性和微裂缝损伤机理很好的解决了传统混凝土材料由于易碎性和弱拉伸性而具有的缺陷；所述SMA纵筋32和所述ECC水泥基材料梁体31结合可以改善结构延性、耗能及自复位能力，实现结构震后快速修复能力。

具体到施工上，预制柱段1和预制梁段2均可在工厂预制，并预埋好全机械连接套筒5和半机械连接套筒6，到现场后，用SMA纵筋32的两端的挤压锚7分别与所述全机械连接套筒5和半机械连接套筒6快速连接，最后支模板浇筑ECC水泥基材料即可，这种施工方式方便快捷、对周围环境影响小、适用范围广、安全性高。

本实施例中，所述预制柱段1横截面尺寸为300mm*300mm、高1650mm，保护层厚度20mm，左右对称配筋，单侧三根C18钢筋，节点核心区11内的箍筋9间距50mm、其它区域箍筋9间距100mm；

所述预制梁段2横截面尺寸150mm*300mm、长1650mm，保护层厚度20mm， 上下对称配筋，单侧三根C14钢筋，箍筋9间距90mm；

所述后浇筑段3横截面尺寸150mm*300mm，保护层厚度20mm，上下对称配筋，单侧三根所述SMA纵筋32，ECC水泥基材料梁体31长290mm，SMA纵筋32长450mm，分别伸出ECC水泥基材料梁体31两端80mm以方便对接，箍筋9间距60mm；

其中，箍筋9均采用A8钢筋。

受力描述：

（1）采用全机械连接套筒5，使SMA纵筋32与90°弯折钢筋4连接成为整体纵筋；采用半机械连接套筒6，使SMA纵筋32与预制梁段2中的纵筋连接成为整体纵筋，共同承受轴力、弯矩、剪力作用。

（2）结构在多遇地震作用下，梁端受到正负弯矩作用较小并相应产生剪力，梁端一侧纵筋受拉一侧纵筋受压，节点区的混凝土承受大部分剪力，整体处于弹性阶段。

（3）在罕遇地震作用下，随着梁端弯矩作用增大，当剪应力场的主拉应力增大，水平向纵筋和箍筋9共同承担此时的主拉应力，塑性铰区混凝土沿斜向产生裂缝。

（4）ECC水泥基材料具有拉伸应变-硬化特性，在外力作用下，ECC会以微裂纹损伤破坏的模式进行破坏，裂缝发展缓慢，出现的裂缝细而密，表现出优异的抗拉性能，ECC拥有的这些特性可以增强结构的变形能力，优化预制装配式结构梁端塑性铰的发展。

（5）在地震作用卸除后，由于SMA纵筋32的超弹性，可回复至原位置，有效的提高了结构的弯曲变行能力，提高结构的延性，缩小节点塑性铰区的残余变形；在整个加载过程中，SMA纵筋32沿梁截面对称布置，节点往复运动的滞回行为对称。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种自恢复预制拼装混凝土框架节点，其特征在于：包括预制柱段、预制梁段和后浇筑段，所述预制柱段的节点核心区预埋有节点钢筋对接端头，所述预制梁段的端部埋设有纵筋对接端头，所述后浇筑段包括ECC水泥基材料梁体和埋设在所述ECC水泥基材料梁体内的SMA纵筋，所述ECC水泥基材料梁体的两端分别与所述预制柱段的节点核心区和所述预制梁段的端部连接，所述SMA纵筋的两端分别与所述节点钢筋对接端头和所述纵筋对接端头连接。

2.根据权利要求1所述的自恢复预制拼装混凝土框架节点，其特征在于：所述节点钢筋对接端头包括90°弯折钢筋和全机械连接套筒，所述90°弯折钢筋的竖直段从所述节点核心区的一侧出发向所述节点核心区的另一侧延伸，所述90°弯折钢筋的水平段前端和所述SMA纵筋的端部分别设置有挤压锚，两个挤压锚从两端插入所述全机械连接套筒的内孔中，所述全机械连接套筒的两端口对应两个挤压锚外端面分别螺纹连接有压紧螺丝。

3.根据权利要求2所述的自恢复预制拼装混凝土框架节点，其特征在于：所述纵筋对接端头包括梁端纵筋和半机械连接套筒，所述梁端纵筋从一端插入所述半机械连接套筒的内孔中并灌浆连接，所述SMA纵筋端部的挤压锚从另一端插入所述半机械连接套筒的内孔中，所述半机械连接套筒的端口对应该挤压锚外端面也螺纹连接有压紧螺丝。

4.根据权利要求1-3任一项所述的自恢复预制拼装混凝土框架节点，其特征在于：所述后浇筑段上下对称配筋，单侧三根所述SMA纵筋。

5.根据权利要求4所述的自恢复预制拼装混凝土框架节点，其特征在于：所述预制柱段内、所述预制梁段内和所述后浇筑段内均埋置有箍筋，其中，所述节点核心区内的箍筋间距为所述预制柱段其它区域内箍筋间距的1/2，所述后浇筑段内的箍筋间距是所述预制梁段内箍筋间距的2/3。

Images