一種預應力自復位裝配式混凝土框架梁柱節點的製作方法

2023-10-25 01:42:12

本實用新型涉及一種預製裝配式混凝土結構節點連接技術，尤其是涉及一種具有震後低損傷自主復位特點的裝配式混凝土雙向框架梁柱連接節點。

背景技術：

自2008年汶川大地震以來，國內外大地震頻發，許多建築倒塌或嚴重損毀無法修復，導致受災人員長期居住在帳篷或臨時建築中，這對其心理創傷的恢復十分不利。歷次大地震的善後工作中也發現，倖存人員的心理創傷除了緣於失去親人的傷痛外，還在很大程度上來自於失去家園、無家可歸的感受。因此，研究並開發震後低損傷、可修復性好的新型建築是當前工程抗震領域迫切需要解決的重要課題。建築的抗震設防除了要滿足規範的「小震不壞，中震可修，大震不倒」外，更應考慮提高其抗震設防水準，減輕地震損傷，提高震後可修復性。

另外，以住宅產業化為標誌的預製裝配式混凝土結構技術由於符合綠色環保低碳的可持續發展理念，有著極為廣泛的應用前景。然而，預製裝配式混凝土結構的構件在工廠預製，現場通過特定的節點構造組裝連接，其抗震性能一直是普遍關注的問題。當前國內的相關規範主要推薦裝配整體式等同現澆的連接方式，雖能滿足現行規範抗震設防的基本要求，但很難滿足減輕地震損傷，震後可快速修復的要求。

因此，研究開發新型的具有良好震後可修復性的預製裝配式建築體系既符合可持續發展的綠色環保理念，更符合國家中長期科技發展綱要有關公共安全的重點領域中重大自然災害監測與防禦的優先主題，如能夠將取得的研究成果在工程中推廣應用，勢必可以有效改善建築結構的安全性能，提高房屋的安全性，實現對地震災害的有效防禦，保證人民生命財產的安全。

技術實現要素：

本實用新型設計了一種具有震後低損傷自主復位特點的裝配式混凝土雙向框架梁柱連接節點，其解決的技術問題是當前裝配整體式的框架梁柱連接節點採用溼式連接節點，現場施工較為複雜，施工質量較難控制，且無法實現減輕地震損傷，提高震後可修復性的問題。

為了解決上述存在的技術問題，本實用新型採用了以下方案：

一種預製裝配式鋼筋混凝土雙向框架梁柱節點，其特徵在於：預製框架柱（1）在節點區域連續，雙向預製框架梁（2）在節點區域間斷，梁端與柱側形成接觸面。框架柱（1）內對應雙向框架梁（2）上、下鋼筋標高處預留孔道（10），穿入鋼筋（4），鋼筋兩端固定於對應方向框架梁（2）側的預埋鋼件（8）上，該鋼筋在地震作用下可以耗散地震能量，在震後易於更換。雙向框架梁（2）內中和軸附近位置預留孔道（11），框架柱也沿兩方向（1）對應位置預留孔道（9），孔道（9）、（11）內設置無粘結預應力筋（3），通過張拉雙向無粘結預應力筋（3）使梁端與柱側之間產生摩阻力以抵抗框架梁端剪力。同時，無粘結預應力筋（3）設計為在罕遇地震作用下保持彈性，可以保證該節點在地震後自主復位。採用該節點連接的預製裝配式鋼筋混凝土框架結構體系可實現在罕遇地震下零損傷或輕微損傷，且震後自主復位，抗震能力大幅度提高。

進一步，框架柱（1）內對應雙向框架梁（2）上、下鋼筋標高處預留的孔道（10）內預埋鋼管，並穿入鋼筋（4），鋼管內徑比鋼筋（4）外徑大2-3mm，鋼管內填充無粘結微膨脹材料，保證鋼筋（4）在孔道（10）內可自由滑動。鋼筋（4）端部套絲，採用螺母固定於框架梁（2）側面的預埋鋼件（8）上。框架柱（1）孔道（10）的位置應能保證孔道內的熱軋鋼筋（4）可以較為容易地安裝或拆卸，必要時可通過在框架梁端對應位置局部減小梁的寬度來實現。

進一步，雙向框架梁（2）內中和軸附近位置沿全跨採用波紋管或薄壁鋼管預留孔道（11），框架柱（1）兩方向對應位置採用波紋管或薄壁鋼管預留孔道（9），孔道（9）、（11）內設置無粘結預應力筋（3），無粘結預應力筋通長設置，並錨固於建築兩端柱側。無粘結預應力筋（3）的數量及張拉控制應力根據計算確定，應保證預應力筋在對應設防烈度的罕遇地震下保持彈性。

進一步，預製框架柱（1）在節點區域連續，預製框架梁（2）在節點區域間斷，梁端與柱側形成接觸面。所述梁端外包鋼板（6），梁端與柱側預留寬度20mm左右的縫隙，澆築高強無收縮灌漿材料（7）。

進一步，在預製框架柱（1）側對應框架梁（2）底標高處設置角鋼（5），通過錨栓（12）或預埋鋼筋固定在框架柱（1）側，用於預製框架梁（2）吊裝時的臨時支撐。

進一步，所述框架柱內預留的雙向孔道（9）和（10）應在高度上相互錯開，確保兩方向的鋼筋（4）和無粘結預應力筋（3）順利通過。相應地，兩方向框架梁內預留的孔道（11）也應在高度上相互錯開，確保預應力筋通過。

進一步，所述無粘結預應力筋（3）為外包防腐潤滑脂和聚乙烯護套的無粘結高強低鬆弛鋼絞線，所述鋼筋（4）為普通熱軋鋼筋。

該預製裝配式混凝土框架結構梁柱連接節點與傳統的裝配整體式的框架連接節點相比，具有以下有益效果：

（1）本實用新型提出的預製裝配式混凝土框架結構梁柱連接節點，可以有效提高預製裝配式混凝土框架結構的抗震性能，減輕結構的地震損傷，且結構震後變形可以自主恢復，大幅度提高了結構的震後可修復性。

（2）本實用新型中預應力筋採用外包防腐潤滑脂和聚乙烯護套的無粘結高強低鬆弛鋼絞線，因而預應力筋相對於框架梁、柱可以產生相對滑移，同時預應力筋用量也根據在罕遇地震下保持彈性的設防標準確定，從而確保震後結構的自主復位。

（3）本實用新型中採用安裝於框架柱中預留孔道內的普通熱軋鋼筋耗散地震能量，成本明顯低於屈曲約束支撐，同時該鋼筋易於更換，可以成為結構在地震作用下的耗能「保險絲」。

（4）本實用新型屬於乾式連接節點，可以實現現場無溼作業或很少溼作業，施工簡便，施工現場噪音低，揚塵少，綠色環保，是值得大力推廣的新型預製裝配式混凝土框架梁柱連接技術。

附圖說明

圖1：本實用新型一種低損傷自復位裝配式混凝土框架梁柱節點的立面結構示意圖；

圖2：圖1的橫向剖面結構示意圖；

圖3：圖1中的預製框架柱側立面示意圖；

圖4：圖1中的預製框架梁截面示意圖。

附圖標記說明：

1—預製混凝土框架柱；2—預製混凝土框架梁；3—無粘結預應力筋；4—普通鋼筋；5—角鋼；6—框架梁端鋼板；7—高強無收縮灌漿料；8—梁側預埋鋼件；9—柱內預留預應力筋孔道；10—柱內預留普通鋼筋孔道；11—梁內預留預應力筋孔道；12—固定角鋼用錨栓。

具體實施方式

下面結合圖1至圖4，對本實用新型做進一步說明：

如圖1、2所示，該連接節點包括預製混凝土框架柱（1）、雙向預製混凝土框架梁（2）。混凝土框架柱（1）可以多層預製或單層預製，框架柱（1）沿高度的接縫部位設置在樓層內，在梁柱節點區域則連續通過，兩個方向的混凝土框架梁（2）均為單跨預製，預製框架梁（2）在節點區域間斷，梁端與柱側作為節點連接的接觸面。梁端預埋鋼板（6），一方面可以在吊裝過程中對梁端起到保護作用，另一方面可以增強提高梁端的承壓能力，減輕其在地震作用下的損壞程度。梁端鋼板外側與柱接觸面之間預留20mm左右的縫隙，澆築高強無收縮灌漿材料（7），可以使預製梁、柱在節點部位緊密貼合，並在預應力的作用下提高抗剪能力。

框架柱（1）與雙向框架梁（2）通過鋼筋（4）和無粘結預應力筋（3）相連接。鋼筋（4）沿兩個方向布置，每根鋼筋穿過框架柱（1），兩端固定於對應方向框架梁（2）側，該鋼筋（4）在地震作用下可以耗散地震能量，在震後易於更換。無粘結預應力筋（3）在雙向框架梁（2）內通長布置，也穿過框架柱（1），並錨固於建築兩端柱側。通過張拉雙向無粘結預應力筋（3）使梁端與柱側之間產生摩阻力以抵抗框架梁端剪力。無粘結預應力筋（3）的數量及張拉控制應力根據計算確定，應保證預應力筋（3）在相應設防烈度的罕遇地震下保持彈性。

如圖1、3所示，鋼筋（4）端部套絲，穿過框架柱（1）內預留的孔道（10），採用螺母固定於框架梁（2）側面的預埋鋼件（8）上。框架柱的孔道（10）內預埋鋼管，鋼管內徑比鋼筋（4）外徑大2-3mm，並填充無粘結微膨脹材料，保證鋼筋（4）在孔道（10）內可自由滑動。框架柱（1）孔道（10）的位置應能保證孔道內的熱軋鋼筋（4）可以較為容易地安裝或拆卸，必要時可通過在框架梁端對應位置局部減小梁的寬度來實現。

雙向框架梁（2）內中和軸附近位置沿全跨採用波紋管或薄壁鋼管預留孔道（11），框架柱（1）兩方向對應位置採用波紋管或薄壁鋼管預留孔道（9），孔道（9）、（11）內設置無粘結預應力筋（3）。孔道（9）和（11）的內徑應根據能容納所設置的無粘結預應力筋（3）的原則確定。

如圖3所示，所述框架柱內預留的雙向孔道（9）和（10）應在高度上相互錯開，確保兩方向的鋼筋（4）和無粘結預應力筋（3）順利通過。相應地，如圖1、4所示，兩方向框架梁內預留的孔道（11）也應在高度上相互錯開，確保預應力筋通過。

如圖1所示，在預製框架柱（1）側對應框架梁（2）底標高處設置角鋼（5），通過錨栓（12）或預埋鋼筋固定在框架柱（1）側，用於預製框架梁（2）吊裝時的臨時支撐。當為雙向框架時，該角鋼（5）應沿柱的四周設置。錨栓的規格和數量根據計算確定。

具體實施步驟如下：

第一步：預製裝配式框架結構的施工安裝自下而上，首先吊裝就位本層預製框架柱（1），然後依次吊裝各跨預製框架梁（2），框架梁（2）可臨時就位於柱側角鋼（5）上，同時應保證梁端與柱側留有20mm左右的縫隙，為保證穩定性，宜採用必要的臨時支撐；

第二步：無粘結預應力筋（3）現場下料，並沿兩方向依次從端柱側面的預留孔（9）中穿入無粘結預應力筋；

第三步：在每個梁柱節點部位，將事先加工好的熱軋鋼筋（4）穿過柱上預留孔（10），並進一步穿過框架梁的預埋鋼件（8）上的孔。預留孔（10）中灌注無粘結微膨脹材料，孔口封閉；

第四步：梁端與柱側的縫隙中澆築高強無收縮灌漿材料（7）；

第五步：高強無收縮灌漿材料（7）達到設計強度後，安裝端部無粘結預應力筋錨具，並按設計控制應力進行張拉；

第六步，安裝熱軋鋼筋（4）兩端的螺母，並旋緊；

第七步，外露鋼件表面封閉處理；

第八步，本層樓板安裝就位；

第九步：重複上述第一步至第八步，按樓層自下而上裝配完成整體結構。

上面結合附圖對本實用新型進行了示例性的描述，顯然本實用新型的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型的保護範圍內。