CN219157934U - 一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构 - Google Patents

一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构 Download PDF

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黄炜
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张皓
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Abstract

本实用新型公开了一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,包括:预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁以及钢盒;钢盒套设于预制钢筋混凝土梁的第一梁端;预制钢筋混凝土梁的梁内纵筋焊接于钢盒内的焊件上;预制钢筋混凝土梁中穿设有无粘结预应力筋;无粘结预应力筋的一端伸入钢盒并与钢盒焊接在一起,另一端被锚固在预制钢筋混凝土梁的第二梁端中;预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱通过梁柱固定螺栓垂直连接;预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段外包钢;梁柱固定螺栓的螺杆穿过预制钢筋混凝土柱,一端用螺帽固定在钢盒上,另一端用螺帽固定在柱外包钢上。本发明进一步提升了装配式梁柱节点的安全性以及可靠性。

Description

一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构
技术领域
本实用新型属于装配式混凝土建筑技术领域,具体涉及一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构。
背景技术
梁柱节点是结构中比较薄弱和关键的部位,其力学性能的优劣将直接影响整个结构的抗震性能,是保证框架承载力和抗倒塌能力的关键,其失效可能引起结构的连续破坏甚至引起危及生命安全的严重破坏。
梁柱节点传统的湿作业连接方式由于受作业空间、施工工艺等方面的制约,全面应用于装配式梁柱节点中将面临种种困难,且无法满足装配式建筑绿色环保、节能高效的发展理念。随着装配式建筑的不断发展,梁柱节点逐渐产生了各类干式连接技术,如套筒灌浆连接、浆锚连接和后浇带连接等方式。
其中,套筒灌浆连接由于加工工艺复杂及产品的专用性,应用于工程中成本明显增加,且质量难以检测,难以确保可靠性;浆锚连接由于其偏心传力机制,对其力学性能,尤其是用于抗震结构梁柱节点核心区的安全性难以保证;后浇带连接容易产生钢筋锈蚀,夹渣不易清理等问题,同时由于节点核心区钢筋分布较密,后浇质量难以保证,拼接形成的薄弱面会降低结构的可靠性。
因此,如何进一步提升装配式梁柱节点干式连接的安全性以及可靠性,是装配式框架结构中所亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为了解决现有技术中所存在的上述问题,本实用新型提供了一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构。
本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现:
一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,包括:预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁以及钢盒;其中,
所述钢盒套设于所述预制钢筋混凝土梁的第一梁端;
所述预制钢筋混凝土梁的梁内纵筋焊接于所述钢盒内的焊件上;所述预制钢筋混凝土梁中穿设有无粘结预应力筋;所述无粘结预应力筋的一端伸入所述钢盒并与所述钢盒焊接在一起,另一端被预先张拉并锚固在所述预制钢筋混凝土梁的第二梁端中;
所述预制钢筋混凝土梁和所述预制钢筋混凝土柱通过梁柱固定螺栓垂直连接;所述梁柱固定螺栓的屈服强度高于所述梁内纵筋;其中,所述预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段外包钢;所述梁柱固定螺栓的螺杆穿过所述预制钢筋混凝土柱,一端用螺帽固定在所述钢盒上,另一端用螺帽固定在所述预制钢筋混凝土柱的外包钢上;所述梁柱固定螺栓的螺帽位于所述钢盒内,所述梁柱固定螺栓的螺杆穿过所述钢盒以及所述外包钢连接所述预制钢筋混凝土柱。
可选地,所述第一梁端中配合所述梁内纵筋还预埋有第一U形钢筋以及内箍筋。
可选地,所述预制钢筋混凝土柱包括预制上柱和预制下柱;所述梁柱连接段位于所述预制下柱;
所述预制上柱的下端内配合上柱纵筋预埋有并筋以及螺旋环筋;
所述预制上柱和所述预制下柱通过柱柱固定螺杆实现上下连接;其中,所述预制上柱的下端预埋有多个柱端连接件,所述并筋焊接于所述柱端连接件中;所述柱柱固定螺杆穿过所述柱端连接件并与所述柱端连接件固定连接;所述预制下柱的下柱纵筋和所述柱柱固定螺杆通过钢筋连接套筒固定连接。
可选地,所述预制上柱的下端四角分别预埋一个所述柱端连接件。
可选地,所述预制下柱的上端内配合下柱纵筋还预埋有第二U形钢筋,所述预制上柱的下端内配合上柱纵筋还预埋有第三U形钢筋。
本实用新型提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构中,通过在梁柱节点设置钢盒,既实现了在预制钢筋混凝土梁中穿设无粘结预应力筋,又能够配合梁柱固定螺栓以及预制钢筋混凝土柱上的外包钢实现预制钢筋混凝土梁与预制钢筋混凝土柱的刚连接。其中,钢盒的引入使得结构损伤主要集中于第一梁端处的混凝土与钢盒的交界处,减小了预制钢筋混凝土梁的内力需求,实现塑性铰的位置可控;梁柱固定螺栓穿过梁柱节点的核心区,其屈服强度高于梁内纵筋,由此梁柱固定螺栓能够提供较强的抗弯承载力;无粘结预应力筋承担弯矩,在强震作用下,当预制混凝土梁达到可控的最大滑动位置时,该无粘结预应力筋仍然保持弹性状态而发挥自复位作用,使预制混凝土梁在震后能够恢复至初始状态。预制钢筋混凝土柱上的外包钢还可以对梁柱节点的核心区的混凝土起到很大的约束作用,从而提高梁柱节点的承载力,实现了“强节点弱构件”的损伤模式,具有较高的安全性和可靠性。
以下将结合附图及对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
图1为本实用新型提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构的三维结构示意图;
图2中示出了本实用新型中的预制钢筋混凝土梁的三维结构示意图;
图3中示出了本实用新型中的钢盒的三维结构示意图;
图4中示出了U形钢筋的三维结构示意图;
图5中示出了本实用新型中的预制上柱的三维结构示意图;
图6中示出了螺旋环筋的三维结构示意图;
图7中示出了本实用新型中的预制下柱的三维结构示意图;
图8中示出了本实用新型中的一种柱端连接件的三维结构示意图;
图9为本实用新型提供的一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构的制备以及拼装过程的流程图;
图10为本实用新型提供的另一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构的制备以及拼装过程的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述,但本实用新型的实施方式不限于此。
为了进一步提升装配式梁柱节点干式连接的安全性以及可靠性,本实用新型实施例提供了一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构;参见图1所示,该结构包括:预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁3以及钢盒5。
其中,参见图2所示,钢盒5套设于预制钢筋混凝土梁3的第一梁端;预制钢筋混凝土梁3的梁内纵筋301焊接于钢盒5内的焊件302上;预制钢筋混凝土梁3中穿设有无粘结预应力筋306;无粘结预应力筋306的一端伸入钢盒5并与钢盒5焊接在一起,另一端被预先张拉并锚固在预制钢筋混凝土梁3的第二梁端中。
可以理解的是,预制钢筋混凝土梁3的第一梁端,即是预制钢筋混凝土梁3连接预制钢筋混凝土柱的梁端,预制钢筋混凝土梁3的第二梁端,则是预制钢筋混凝土梁3远离预制钢筋混凝土柱的梁端。
参见图1~图3所示,预制钢筋混凝土梁3和预制钢筋混凝土柱通过梁柱固定螺栓303垂直连接;梁柱固定螺栓303的屈服强度高于梁内纵筋301;其中,预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段外包钢102;梁柱固定螺栓303的螺杆穿过预制钢筋混凝土柱,一端用螺帽固定在钢盒5上,另一端用螺帽固定在预制钢筋混凝土柱的外包钢上。
本实用新型实施例提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构中,通过在梁柱节点设置钢盒5,既实现了在预制钢筋混凝土梁3中穿设无粘结预应力筋306,又能够配合梁柱固定螺栓303以及预制钢筋混凝土柱上的外包钢102实现预制钢筋混凝土梁3与预制钢筋混凝土柱的刚连接。其中,钢盒5的引入使得结构损伤主要集中于第一梁端处的混凝土与钢盒5的交界处,减小了预制钢筋混凝土梁3的内力需求;梁柱固定螺栓303穿过梁柱节点的核心区,其屈服强度高于梁内纵筋301,由此梁柱固定螺栓303能够提供较强的抗弯承载力;无粘结预应力筋306承担弯矩,在强震作用下,当预制混凝土梁达到可控的最大滑动位置时,该无粘结预应力筋306仍然保持弹性状态而发挥自复位作用,使预制混凝土梁在震后能够恢复至初始状态。预制钢筋混凝土柱上的外包钢102还可以对梁柱节点的核心区的混凝土起到很大的约束作用,从而提高梁柱节点的承载力,实现了“强节点弱构件”的损伤模式,具有较高的安全性和可靠性。
进一步的,如图2中所示的,第一梁端中配合梁内纵筋301还预埋有第一U形钢筋305以及内箍筋304;第一U形钢筋305为U形钢筋,U形钢筋的结构如图4所示,其与内箍筋304绑扎在一起。
由此,利用该第一U形钢筋305和内箍筋304,能够有效地传递梁柱节点的核心区剪力,提供更高的抗剪承载力。
可选地,预制钢筋混凝土柱包括预制上柱2和预制下柱1;预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段位于预制下柱1。
其中,参见图5所示,预制上柱2的下端内配合上柱纵筋204预埋有并筋202以及螺旋环筋203,螺旋环筋203的结构如图6所示,其螺旋环绕于上柱纵筋204上,并筋202则是与上柱纵筋204并在一起的。
预制上柱2和预制下柱1通过柱柱固定螺杆104实现上下连接。具体而言,参见图1、图5、图7所示,预制上柱2的下端预埋有多个柱端连接件4,预制上柱2的并筋202以及上柱纵筋204焊接于这些柱端连接件4中;柱柱固定螺杆104穿过柱端连接件4并与柱端连接件4固定连接;预制下柱1的下柱纵筋105和柱柱固定螺杆104通过钢筋连接套筒103固定连接。
其中,将预制钢筋混凝土柱分为上下两部分,使得柱内纵筋不连续,在柱柱拼接处断开,对断开处的上柱纵筋204采用并筋202以及螺旋环箍进行补强后,整个柱体具有更高的承载力,比一体式的柱体抗震性能更好。
并且,预制上柱2中的螺旋环筋203对预制上柱2的下端的混凝土可以起到较强约束作用,能够有效地避免塑性铰在预制上柱2的下端出现,避免柱端出现塑性铰,形成延性和塑性耗能能力良好的“梁铰型”的塑性耗能机构,实现了塑性铰出现的位置可控,避免发生脆性破坏。在预制上柱2的下端内进一步使用并筋202,其与螺旋环筋共同作用可以帮助提升承载力,实现“强柱弱梁”的损伤模式。
示例性的,柱端连接件4的结构可以参见图8所示;需要说明的是,图8所示的柱端连接件4的结构仅仅作为示例,并不构成对本实用新型实施例的限定,任何能够实现混凝土柱柱之间可靠连接的柱端连接件4,均可应用于本实用新型实施例提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构中。
示例性的,预制上柱2的下端四角可分别预埋一个柱端连接件4,以至少将预制上柱2四角的上柱纵筋204的并筋202与柱端连接件4焊接在一起;当然,并不局限于此。
可选地,如在图7和图5中所示的,预制下柱1的上端内配合下柱纵筋105还预埋有第二U形钢筋101,预制上柱的下端内配合上柱纵筋204同样还预埋有第三U形钢筋201,从而进一步增强梁柱节点的核心区的抗剪承载力。
这里,第二U形钢筋101和第三U形钢筋201同样为U形钢筋,其结构可参见图4。
在一个具体的示例中,预制钢筋混凝土梁3的第一梁端中预埋有第一U形钢筋305以及内箍筋304,预制上柱2的下端内配合上柱纵筋204预埋有并筋202、第三U形钢筋201以及螺旋环筋203,且预制下柱1的上端内配合下柱纵筋105预埋有第二U形钢筋101。由此,梁柱节点的核心区具有好强的抗剪承载力,实现了“强剪弱弯”的损伤模式。
下面对本实用新型实施例提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构的制备以及拼装过程进行详细说明。如图9所示,该结构的制备以及拼装过程包括以下步骤:
制备预制钢筋混凝土柱:
具体的,对柱内纵筋进行绑扎形成钢筋笼,并预埋梁柱固定螺栓303,然后在钢筋笼外侧支模版进行混凝土浇筑,其中在柱主体的梁柱连接段所支的模版为外包钢102,浇筑完成后形成预制钢筋混凝土柱。
制备预制钢筋混凝土梁:
具体的,对梁内纵筋301与梁用箍筋进行绑扎形成钢筋笼,并将梁内纵筋301焊接于钢盒5中的焊件302上;然后在钢筋笼外侧支模版进行混凝土浇筑,形成预制钢筋混凝土梁。其中,浇筑过程中预留出后期用于穿插无粘结预应力筋306的孔洞。
可选地,在绑扎形成钢筋笼时,还可以进一步在第一梁端中配合梁内纵筋301绑扎第一U形钢筋305以及内箍筋304。
无粘结预应力筋的张拉及固定:
具体的,如图3所示,钢盒5的主体上开设有预应力筋孔501;在预制钢筋混凝土梁3中穿设无粘结预应力筋306,使无粘结预应力筋306的一端穿过该预应力筋孔501,并将该端与钢盒5进行焊接固定;然后,对无粘结预应力筋306另一端进行张拉,并将该端用锚具锚固在预制钢筋混凝土梁3的第二梁端中。
拼装预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱:
具体的,将预制钢筋混凝土梁3吊至预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段的相应位置,使预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱互相垂直;将预制钢筋混凝土柱上预埋的梁柱固定螺栓303穿过钢盒5上的螺栓孔,将梁柱固定螺栓303的螺帽在钢盒5内拧紧固定,完成梁柱的拼装,实现预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱的垂直连接。
可选地,在一种实现方式中,预制钢筋混凝土柱包括预制上柱2和预制下柱1;梁柱连接段位于预制下柱1;相应的,如图10所示,该装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构的制备以及拼装过程,具体包括以下步骤:
制备预制上柱:
具体的,将螺旋环筋203穿于上柱纵筋204与并筋202上,随后绑扎形成上柱钢筋笼;将上柱纵筋204与并筋202焊接于柱端连接件4上;在上柱钢筋笼外侧支模版进行混凝土浇筑,浇筑完成后形成预制上柱2。
制备预制下柱:
具体的,对下柱纵筋105与下柱用箍筋进行绑扎形成下柱钢筋笼,并预埋梁柱固定螺栓303;在下柱纵筋105上旋入钢筋连接套筒103,在钢筋连接套筒103的另一端旋入柱柱固定螺栓杆104,随后在下柱钢筋笼外侧支模版进行混凝土浇筑,其中在柱主体的梁柱连接段所支的模版为外包钢102,浇筑完成后形成预制下柱1。
制备预制钢筋混凝土梁:
具体的,对梁内纵筋301进行绑扎形成钢筋笼,并将梁内纵筋301焊接于钢盒5中的焊件302上;然后在钢筋笼外侧支模版进行混凝土浇筑,形成预制钢筋混凝土梁。其中,浇筑过程中预留出后期用于穿插无粘结预应力筋306的孔洞。
可选地,在绑扎形成钢筋笼时,还可以进一步在第一梁端中配合梁内纵筋301绑扎第一U形钢筋305以及内箍筋304。
无粘结预应力筋的张拉及固定:
具体的,钢盒5的主体上开设有预应力筋孔501;在预制钢筋混凝土梁3中穿设无粘结预应力筋306,使无粘结预应力筋306的一端穿过该预应力筋孔501,并将该端与钢盒5进行焊接固定;然后,对无粘结预应力筋306另一端进行张拉,并将该端用锚具锚固在预制钢筋混凝土梁3的第二梁端中。
拼装预制上柱和预制下柱得到预制钢筋混凝土柱:
具体的,将预制上柱2吊装至下柱1的相应位置,将柱柱固定螺杆104采用螺帽在柱端连接件4中进行拧紧固定,完成柱柱的拼装,得到预制钢筋混凝土柱。
拼装预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱:
具体的,将预制钢筋混凝土梁3吊至预制下柱1的梁柱连接段的相应位置,并使预制钢筋混凝土梁和预制下柱1互相垂直,将预制下柱1上预埋的梁柱固定螺栓303穿过钢盒5上的螺栓孔,将梁柱固定螺栓303的螺帽在进行钢盒5内拧紧固定,完成梁柱的拼装,实现预制钢筋混凝土梁和预制钢筋混凝土柱的垂直连接。
综上,本实用新型实施例提供的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,损伤模式明确、合理,具有较高的安全性和可靠性。其中,预制钢筋混凝土柱和预制钢筋混凝土梁均可在工厂预制完成,现场直接拼装,工序简单,对施工人员要求不高,能够极大地减少现场混凝土湿作业及各种复杂的灌浆工序,施工效率高,工程适用性强,满足装配式建筑绿色环保的发展理念。
本实用新型实施例能够满足框架结构更高的装配率要求,可以推动框架结构装配式产业化的发展。
需要说明的是,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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述,然而,在实施所要求保护的本申请过程中,本领域技术人员通过查看所述附图以及公开内容,可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在说明书中,“包括”一词不排除其他组成部分或步骤,“一”或“一个”不排除多个的情况。相互不同的实施例中记载了某些措施,但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明,不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,其特征在于,包括:预制钢筋混凝土柱、预制钢筋混凝土梁以及钢盒;其中,
所述钢盒套设于所述预制钢筋混凝土梁的第一梁端;
所述预制钢筋混凝土梁的梁内纵筋焊接于所述钢盒内的焊件上;所述预制钢筋混凝土梁中穿设有无粘结预应力筋;所述无粘结预应力筋的一端伸入所述钢盒并与所述钢盒焊接在一起,另一端被预先张拉并锚固在所述预制钢筋混凝土梁的第二梁端中;
所述预制钢筋混凝土梁和所述预制钢筋混凝土柱通过梁柱固定螺栓垂直连接;所述梁柱固定螺栓的屈服强度高于所述梁内纵筋;其中,所述预制钢筋混凝土柱的梁柱连接段外包钢;所述梁柱固定螺栓的螺杆穿过所述预制钢筋混凝土柱,一端用螺帽固定在所述钢盒上,另一端用螺帽固定在所述预制钢筋混凝土柱的外包钢上;所述梁柱固定螺栓的螺帽位于所述钢盒内,所述梁柱固定螺栓的螺杆穿过所述钢盒以及所述外包钢连接所述预制钢筋混凝土柱。
2.根据权利要求1所述的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,其特征在于,所述第一梁端中配合所述梁内纵筋还预埋有第一U形钢筋以及内箍筋。
3.根据权利要求1所述的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,其特征在于,所述预制钢筋混凝土柱包括预制上柱和预制下柱;所述梁柱连接段位于所述预制下柱;
所述预制上柱的下端内配合上柱纵筋预埋有并筋以及螺旋环筋;
所述预制上柱和所述预制下柱通过柱柱固定螺杆实现上下连接;其中,所述预制上柱的下端预埋有多个柱端连接件,所述并筋焊接于所述柱端连接件中;所述柱柱固定螺杆穿过所述柱端连接件并与所述柱端连接件固定连接;所述预制下柱的下柱纵筋和所述柱柱固定螺杆通过钢筋连接套筒固定连接。
4.根据权利要求3所述的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,其特征在于,所述预制上柱的下端四角分别预埋一个所述柱端连接件。
5.根据权利要求3所述的装配式混凝土自复位梁柱节点盒式连接结构,其特征在于,所述预制下柱的上端内配合下柱纵筋还预埋有第二U形钢筋,所述预制上柱的下端内配合上柱纵筋还预埋有第三U形钢筋。
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CN116657761A (zh) * 2023-06-15 2023-08-29 四川省建筑设计研究院有限公司 一种带抗剪连接件的frp预制梁柱节点及其施工方法
CN116657761B (zh) * 2023-06-15 2023-11-28 四川省建筑设计研究院有限公司 一种带抗剪连接件的frp预制梁柱节点及其施工方法

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