一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點及其施工方法技術

本發明專利技術一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點，該節點包括混凝土柱、鋼筋混凝土梁、預應力筋；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁內分別設置有相互配合的預應力筋孔道；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁內部通過穿過預應力筋孔道的預應力筋連接；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁外部通過角鋼連接。其主要施工步驟是：（1）制作鋼管混凝土柱；（2）制作混凝土梁；（3）現場安裝。本裝配式節點與常見的梁柱節點相比，具有延性好、施工簡便、構件易更換、抗震性能好等優點。

Prestressed assembly type high performance reinforced concrete beam column joint and construction method thereof

The invention relates to an assembly type high performance prestressed reinforced concrete beam column node, the node includes concrete column and reinforced concrete beam and prestressed reinforcement; the concrete column and reinforced concrete beam are respectively arranged in the prestressed reinforcement channel with each other; the internal concrete column and reinforced concrete beam prestressed tendons through the pore connected by ribs; the concrete column and reinforced concrete beam by external connection. The main construction steps are as follows: (1) making concrete filled steel tubular columns; (2) making concrete beams; (3) installing on site. Compared with common beam column joints, the assembly type joint has the advantages of good ductility, simple construction, easy replacement of components, good seismic performance, etc..

【技術實現步驟摘要】
一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點及其施工方法
專利技術涉及一種新型梁柱節點的結構，具體涉及一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點及其施工方法。
技術介紹
在歷年的地震災害中，節點核心區的破壞是框架結構震害的主要形式。因此，研究梁柱節點連接形式，提高其抗震性能對加強結構整體性能和抗震性能具有極其重要的意義。只有通過設計施工，提高節點的強度及延性，防止節點剪切和壓縮脆性破壞早于梁、柱的破壞，其他構件的強度設計才有實際意義，整個結構的安全性及穩定性才有保障。目前，傳統的鋼筋混凝土梁柱節點按其施工方式可分為濕式節點和干式節點兩大類。濕式節點又稱現澆節點，即節點區主筋及構造鋼筋全部連接，再后澆混凝土及灌漿材料將構件連為整體。在其施工過程中，為了提高節點核心區的強度，保證梁柱之間的荷載傳遞，節點處通常采用箍筋加密和梁端、柱端鋼筋錨固等方法，這樣使得節點處構造復雜，澆筑困難，施工速度慢，難以保證節點質量。干式節點通常是指焊接、螺栓連接等，梁上的荷載通常以軸力和剪力的形式傳遞到框架柱上，不能直接傳遞彎矩。這種連接形式雖然施工方便，但如果施工過程中施工方法不正確或技術不精湛，往往難以保證節點強度及梁柱間荷載的傳遞。同時這種兩大類傳統節點形式都屬于剛性連接方式，限制了節點內的相對位移，剛度大，但是延性差，不能有效地消耗地震作用，往往先于梁、柱發生破壞，不能滿足“強節點”的要求。
技術實現思路
本專利技術基于上述情況，提出一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點及其制作方法，該節點采用預制構件現場裝配，最大程度的提高了施工效率且易于質量控制。同時利用預應力筋為節點提供地震作用下的自動復位功能，提高節點的耗能能力，增強節點抗震性能，達到“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設防目標，保證主體結構在地震中基本保持完好，為人們生命安全提供保障。本專利技術的具體技術方案如下：一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點，該節點包括混凝土柱、鋼筋混凝土梁、預應力筋；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁內分別設置有相互配合的預應力筋孔道；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁內部通過穿過預應力筋孔道的預應力筋連接；所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁外部通過角鋼連接。作為優選項：所述混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接區為由四塊鋼板構成的的方形鋼管，所述方形鋼管大小與混凝土柱一致；所述相對的兩塊鋼板之間通過短鋼筋焊接，所述鋼板長度較鋼筋混凝土梁的高度大80mm以上。作為優選項：所述短鋼筋直徑大于12mm，所述相對的兩塊鋼板之間的短鋼筋層數不少于3層，每層不少于2根。作為優選項：所述混凝土柱上的預應力筋孔道不少于4個，上下左右對稱布置在鋼管與鋼筋混凝土梁連接區；當預留預應力筋孔道數為單數時，中部應預留1個預應力筋孔洞，其他預應力筋孔洞均勻分布在其周圍。作為優選項：所述鋼筋混凝土梁的兩端設置有鋼套筒。作為優選項：所述預應力筋為無粘結預應力筋。本專利技術還提供上述的預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點的施工方法，步驟如下：A、制作混凝土柱：澆筑混凝土柱前，柱與鋼筋混凝土梁連接部位四面布置厚度大于4mm的4塊鋼板，4塊鋼板長度較鋼筋混凝土梁的高度高80mm以上，寬度與混凝土柱相應面寬度一致；采用直經大于12mm的短鋼筋將相對的2個鋼板焊接，短鋼筋層數不少于3層，每層不少于2根；在與鋼筋混凝土梁連接區預留不少于2個預應力筋孔道，上下對稱布置，當預留預應力筋孔道數為單數時，中部應預留1個預應力筋孔洞；在非連接區上部、下部預留不少于4個螺栓安裝孔洞；澆筑混凝土形成鋼筋混凝土柱或預制混凝土柱，養護28天后，將4塊鋼板兩兩相互接觸的邊角處通過焊接方式連接為整體；B、制作在鋼筋混凝土梁：在制作預制鋼筋混凝土梁前，首先鋼筋混凝土梁的兩端布置鋼套筒并在梁頂部和底部豎向預留螺栓安裝孔洞，梁縱向預留預應力筋孔道，在工廠澆筑混凝土形成預制鋼筋混凝土梁；C、現場安裝，在鋼筋混凝土柱上通過螺栓安裝角鋼，吊裝預制鋼筋混凝土梁于角鋼上，安裝螺栓，在預留孔道中穿入預應力筋進行張拉,并利用錨具把張拉后的預應力筋錨固在鋼板的外側。作為優選項：所述步驟b中，所述套筒的布置方法為在鋼筋混凝土梁四面布置厚度大于4mm的方形鋼板的長度大于40mm，寬度分別與所在鋼筋混凝土梁寬度相同，采用直徑大于12mm的短鋼筋將兩對面鋼板通過焊接連接，短鋼筋層數不少于3層，每層不少于2根；將4塊鋼板通過焊接方式連接為整體，在梁端部布置一塊厚度大于2mm，尺寸與鋼筋混凝土梁截面尺寸相同的鋼板，并與4塊鋼板焊接。作為優選項：所述施工方法中鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁連接部位不需作任何附加處理。本專利技術中，角鋼主要用于定位和臨時支撐鋼筋混凝土梁；本專利技術中，通過張拉預應力筋使鋼筋混凝土梁連接與鋼管混凝土柱，預應力筋為無粘結預應力筋。本專利技術的提供一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點形式，以減小震中節點變形，提高耗能能力和延性，降低損傷，達到減震的效果。本專利技術的技術效果在于：1、混凝土梁柱節點非剛性節點，允許節點區的相對變形，構件內的應力集中得到了降低。在地震過程中，各耗能構件的變形可以吸收能量，從而降低位移反應，提高了節點的延性，在大震作用下，節點不會突然破壞，給人能有逃生的時間，保證人的生命安全；2、預應力筋為節點提供地震作用下的自動復位功能。當地震作用達到一定程度時，預應力筋被拉伸，梁柱的接觸面張開，角鋼等耗能構件率先進入塑性狀態以實現耗能，而梁柱等基本仍處于彈性范圍，避免了主體構件的損壞。地震作用后，節點在預應力筋的作用下恢復到原先的狀態，從而大大降低了結構在地震作用下的殘余變形；3、角鋼主要用于支撐鋼筋混凝土梁。當地震來臨時，角鋼的塑性變形可消耗地震能，減小主體結構的變形破壞。震后，損傷的角鋼等附屬構件的更換及修復也十分方便；4、節點采用預制構件現場裝配，現場連接多采用焊接、螺栓連接等干性連接方法，具有方便、快捷的優點，大幅度提高施工效率，工業化程度高。預制構件通過工業化流水線方式制作，大大提高了生產力且易于質量控制，提高了結構精度。同時減少建筑垃圾的產生、建筑污水的排放、建筑噪聲的干擾。附圖說明圖1為鋼筋混凝土柱或預制鋼筋混凝土柱正視結構示意圖a及剖面圖b；圖2為預制鋼筋混凝土梁正視結構示意圖a及剖面圖b；圖3為預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱減震節點的正視結構示意圖；其中，1-混凝土柱，2-鋼板，3-短鋼筋，4-預應力筋孔道，5-螺栓安裝孔洞，6-焊縫，7-混凝土梁，8-鋼板，9-短鋼筋，10-螺栓安裝孔洞，11-預應力筋孔道，12-鋼板，13-角鋼，14-螺栓，15-螺栓，16-預應力筋，17-錨具。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術做進一步說明。實施例1a澆筑混凝土柱前，柱與鋼筋混凝土梁連接部位四面布置厚度大于4mm的4塊鋼板，4塊鋼板長度大于梁高h2+80mm，寬度由柱截面尺寸確定，其中2塊鋼板的寬度與鋼筋混凝土柱截面尺寸b1相同，2塊鋼板的寬度與鋼筋混凝土柱截面尺寸h1相同；采用直接大于12mm的短鋼筋將兩對面鋼板通過焊接連接，短鋼筋層數不少于3層，每層不少于2根；在與鋼筋混凝土梁連接區預留不少于2個預應力筋孔道，上下對稱布置，當預留預應力筋孔道數為單數時，中部應預留1個預應力筋孔洞；在非連接區上部、下部預留不少于4個螺栓安裝孔洞本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點，其特征在于：該節點包括混凝土柱(1)、鋼筋混凝土梁(7)、預應力筋(16)；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)內分別設置有相互配合的預應力筋孔道(4、11)；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)內部通過穿過預應力筋孔道(4、11)的預應力筋(16)連接；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)外部通過角鋼(13)連接。

【技術特征摘要】
1.一種預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點，其特征在于：該節點包括混凝土柱(1)、鋼筋混凝土梁(7)、預應力筋(16)；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)內分別設置有相互配合的預應力筋孔道(4、11)；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)內部通過穿過預應力筋孔道(4、11)的預應力筋(16)連接；所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)外部通過角鋼(13)連接。2.如權利1所述的預應力裝配式高性能方鋼管混凝土柱-混凝土梁節點，其特征在于：所述混凝土柱(1)與鋼筋混凝土梁(7)連接區為由四塊鋼板(2)構成的的方形鋼管，所述方形鋼管大小與混凝土柱(1)一致；所述相對的兩塊鋼板(2)之間通過短鋼筋(9)焊接，所述鋼板(2)長度較鋼筋混凝土梁(7)的高度大80mm以上。3.如權利2所述的預應力裝配式高性能方鋼管混凝土柱-混凝土梁節點，其特征在于：所述短鋼筋(9)直徑大于12mm，所述相對的兩塊鋼板(2)之間的短鋼筋(9)層數不少于3層，每層不少于2根。4.如權利1所述的預應力裝配式高性能方鋼管混凝土柱-混凝土梁節點，其特征在于：所述混凝土柱(1)上的預應力筋孔道(4)不少于4個，上下左右對稱布置在鋼管與鋼筋混凝土梁(7)連接區；當預留預應力筋孔道(4)數為單數時，中部應預留1個預應力筋孔洞，其他預應力筋孔洞均勻分布在其周圍。5.如權利1所述的預應力裝配式高性能方鋼管混凝土柱-混凝土梁節點，其特征在于：所述鋼筋混凝土梁(7)的兩端設置有鋼套筒。6.如權利1所述的預應力裝配式高性能方鋼管混凝土柱-混凝土梁節點，其特征在于：所述預應力筋(16)為無粘結預應力筋。7.一種如權利要求1所述的預應力裝配式高性能鋼筋混凝土梁柱節點的施工方法，其特征在于：步驟如下：A、制作混凝土柱：澆筑混凝土柱(1)前，柱與鋼筋混凝土梁(7)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李杉，劉真真，盧亦焱，邱劍，祝濤，胡霽月，李偉捷，唐文水，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：湖北,42