專利名稱：預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于建筑工程領域，涉及預制裝配式混凝土框架結構，具體為預制裝配式混凝土框架結構的高效延性節(jié)點。
背景技術：
預制混凝土結構是一種符合工業(yè)化生產方式的結構型式，隨著我國建筑工業(yè)化的不斷推廣，未來將有大量此類型結構建成。預制混凝土結構根據(jù)其節(jié)點連接方式可分為后澆整體式和裝配式兩大類。后澆整體式結構在施工時仍存在大量濕作業(yè)，施工復雜性有時反會增加，使得建筑工業(yè)化程度提高不大。裝配式結構則可以實現(xiàn)標準化設計、預制化生 產、裝配化施工，最大程度符合建筑工業(yè)化要求。尤其是裝配式延性連接，地震作用下彈塑性變形通常發(fā)生在連接處，而梁柱構件本身不會破壞，變形在彈性范圍內，因此結構恢復性能好，震后只需對連接部位進行修復就可繼續(xù)使用，具有較好的可修復性能。延性連接具有優(yōu)良的非線性反應特性，而且它的布置無需避免塑性鉸區(qū)與節(jié)點的重合。由于采用延性連接的裝配式混凝土結構符合漸趨主流的“基于性能”的抗震設計思想，越來越受到重視。

發(fā)明內容
本發(fā)明旨在提供一種預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點。這種預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點的設計思想為在預制柱節(jié)點核芯區(qū)預埋低屈服高延性連桿，預制梁通過高強螺栓、連接塊與連桿相連，地震作用下，連桿首先屈服并發(fā)生充分的塑性變形，避免其它構件破壞；通過連桿的低屈服高延性特性，增強節(jié)點的后期變形能力，從而顯著提高節(jié)點的抗震延性。本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，制作方法包括如下步驟如圖I和圖2所示，I)預制梁和預制柱燒筑預制梁澆筑，預制梁I內設置預制梁鋼筋6，并且在預制梁鋼筋之間設置螺栓孔11，預制梁鋼筋與螺栓孔交錯均勻布置；梁端設凹槽7，梁端凹槽的寬度應保證預制梁柱組裝時螺栓順利通過，寬度為80 220mm，優(yōu)選200mm ；預制柱澆筑，預制柱內設置低屈服高延性連桿3 ；低屈服高延性連桿的結構包括中間翼緣塊33及兩側依次連接的受力主桿32和端頭31 ;在兩邊的端頭上打孔形成鉆孔35，并且在鉆孔表面形成刻絲36 ;鉆孔內的刻絲總長度不小于50mm ;低屈服高延性連桿的材料的屈服強度為205MPa 245MPa，屈強比小于80%，延伸率大于40% ；預制梁鋼筋相對于低屈服高延性連桿的超強系數(shù)為I. 2 I. 4 ;預制柱節(jié)點核芯區(qū)箍筋間距取45 60mm,優(yōu)選為50mm ；低屈服高延性連桿全長截面變化處均進行圓角處理；端頭31與受力主桿32的外表面進行刻肋處理，肋高0. 5 I. 5mm,優(yōu)選Imm ;中間翼緣塊33尺寸為45 60mmX45 60mmX 45 60mm,優(yōu)選50mmX 50mmX 50mm ;端頭凈截面面積不小于受:力主桿截面面積；連桿總長度與預制柱截面高度(平行于梁長度方向)相同；預制柱內低屈服高延性連桿的位置與預制梁內螺栓孔的位置相對應；2)連接預制梁和預制柱預制柱就位后，用高強螺栓5將連接塊固定在預制柱內低屈服高延性連桿3的端 頭31，高強螺栓與端頭通過刻絲連接；連接塊上設置鋼筋連接孔41和螺栓穿越孔42，位置分別與預制梁鋼筋6和預制柱的低屈服高延性連桿的位置對應；連接塊材料為鋼材，優(yōu)選Q345鋼材；橫截面取45 60mm X 45 60mm,優(yōu)選50mmX 50mm，長度與預制梁截面寬度相適應；鋼筋連接孔與螺栓穿越孔交錯均勻布置，且孔心位于連接塊長度方向的中軸線上，螺栓穿越孔徑比高強度螺栓直徑大I 2. 5mm，優(yōu)選2mm ；再就位預制梁，預制梁內的預制梁鋼筋6固定在連接塊4的鋼筋連接孔41內；連接塊的鋼筋連接孔與預制梁鋼筋的端頭通過刻絲連接，刻絲長度為45 60mm，優(yōu)選50mm，刻絲采用細牙螺紋；并且高強度螺栓5的一端連接低屈服高延性連桿的端頭31，另一端通過螺栓穿越孔42連接到預制梁的螺栓孔11內；3)在預制梁凹槽7處灌漿，灌漿料的強度比預制梁和預制柱的混凝土強度高5MPa IOMPa ;灌漿面要事先刷毛并清潔處理。根據(jù)設計要求確定預制梁、預制柱的截面尺寸、配筋、混凝土強度等級；確定預制梁鋼筋系統(tǒng)相對于連桿系統(tǒng)的超強系數(shù)；為有效控制預制柱節(jié)點核芯區(qū)的剪切變形，預制柱節(jié)點核芯區(qū)箍筋間距優(yōu)選取50mm ;其它內容可按現(xiàn)行相關規(guī)范設計。預制梁柱澆筑時，預先加工與梁截面尺寸完全相同的定位模板，并在螺栓穿過位置處開洞，用螺栓配合定位模板對連桿的位置進行精確定位。根據(jù)設計要求及超強系數(shù)確定低屈服高延性連桿各組成部分的尺寸，低屈服高延性連桿兩端頭車粗后鉆孔并刻絲(采用細牙螺紋)，刻絲孔徑和刻絲長度根據(jù)螺栓連接的受力計算確定，刻絲長度不小于50mm，端頭外徑要考慮端頭凈截面面積不小于受力主桿截面面積；受力主桿直徑根據(jù)連桿的受力計算確定，對受力主桿(包括端頭部分)進行刻肋處理，肋高取Imm(端頭外徑和受力主桿直徑均不包含肋高)，以增強連桿與混凝土的粘結性能；中間設置的翼緣塊起錨固作用，防止受力過程中連桿產生較大的滑移；連桿總長度與預制柱截面高度(平行于梁長度方向)相同；連桿全長截面變化處均進行圓角處理以消除應力集中現(xiàn)象。根據(jù)預制梁截面尺寸、梁中鋼筋及連桿確定連接塊尺寸和成孔要求；根據(jù)螺栓連接的受力計算確定高強螺栓的型號和數(shù)量。預制梁鋼筋系統(tǒng)相對于連桿系統(tǒng)的超強系數(shù)取I. 2 I. 4，以保證受力過程中連桿首先屈服；為有效控制預制連接塊采用Q345鋼材；橫截面取50mmX50mm，長度與預制梁截面寬度相適應；梁中鋼筋與連接塊通過刻絲連接，螺栓穿過連接塊與連桿端頭通過刻絲連接，鋼筋連接孔與螺栓穿越孔交錯均勻布置，且孔心位于連接塊長度方向的中軸線上，鋼筋連接孔與鋼筋端頭均采用細牙螺紋，刻絲長度取50mm，為適應施工誤差，螺栓穿越孔徑要比螺栓直徑大L 5 2. 5mm,優(yōu)選 2mm。高強度螺栓的具體型號(等級、直徑)和數(shù)量根據(jù)螺栓連接的受力計算確定。螺栓與連接塊之間根據(jù)需要增設彈簧墊圈和平墊圈。預制梁柱組裝時，先就位預制柱，再就位預制梁，使用應力扳手按照計算(按相關技術規(guī)范規(guī)定進行)的預緊力扭緊螺栓；灌漿料比原混凝土 (用于灌注預制梁和預制柱的混凝土)強度高5MPa lOMPa，灌漿面要事先刷毛并清潔處理。按照以上技術方案設計的預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，在預制柱節(jié)點核芯區(qū)預埋低屈服高延性連桿，預制梁通過高強螺栓、連接塊與連桿相連，能夠實現(xiàn)以下受力機制地震作用下，加載過程中，連桿首先屈服并發(fā)生充分的塑性變形，梁柱基本保持彈性狀態(tài)，避免其它構件破壞；承載力高于現(xiàn)澆節(jié)點，抗震延性可提高40%。另外，這種節(jié)點能夠實現(xiàn)標準化設計、預制化生產、裝配化施工，現(xiàn)場除少量非結構性灌漿外，基本沒有其它濕作業(yè)，機械化程度高，施工速度快，能夠節(jié)省施工成本，符合建筑工業(yè)化趨勢，具有優(yōu)良的 經濟效益和環(huán)境效益。


圖I為預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點連接2為低屈服高延性連桿3剖視圖I—預制梁,2—預制柱，3一低屈服聞延性連桿，4一連接塊,5 —聞強螺栓，6—預制梁鋼筋，7—梁端凹槽部分；11 一螺栓孔，31—連桿端頭，32—受力主桿，33 —中間翼緣塊，35一端頭鉆孔，36一刻絲,41 一鋼筋連接孔，42一螺栓穿越孔
具體實施例方式(I)根據(jù)設計要求確定預制梁I、預制柱2的截面尺寸、配筋、混凝土強度等級；確定預制梁鋼筋6系統(tǒng)相對于連桿3系統(tǒng)的超強系數(shù)為I. 2 I. 4 ;預制柱2節(jié)點核芯區(qū)箍筋間距取50mm ;其它內容可按現(xiàn)行相關規(guī)范設計。(2)選擇低屈服高延性連桿3的材料(材料的屈服強度為205MPa 245MPa，屈強比小于80%，延伸率大于40%)。低屈服高延性連桿3的結構包括中間翼緣塊33及兩側依次連接的受力主桿32和端頭31，如圖2所示。在兩邊的端頭31車粗后打孔形成鉆孔35，并且在鉆孔35表面形成刻絲36，刻絲長度50 70mm，端頭凈截面面積不小于受力主桿截面面積；刻絲采用細牙螺紋。根據(jù)設計要求及確定的超強系數(shù)設計低屈服高延性連桿3的基本尺寸，包括端頭31、受力主桿32、中間翼緣塊33的尺寸。低屈服高延性連桿3總長度與預制柱2截面高度(平行于梁長度方向)相同；低屈服高延性連桿全長截面變化處均進行圓角處理。對受力主桿32和端頭31進行刻肋處理，肋高取lmm(端頭31外徑和受力主桿32直徑均不包含肋高)，連桿3全長截面變化處均進行圓角處理。受力主桿(包括端頭部分)肋高取Imm (端頭外徑和受力主桿直徑均不包含肋高)；中間翼緣塊的尺寸取50mmX 50mmX 50mmo根據(jù)螺栓連接的受力計算確定高強螺栓5的型號和數(shù)量。根據(jù)預制梁I截面尺寸、預制梁鋼筋6及低屈服高延性連桿3確定連接塊4尺寸和成孔要求；鋼筋連接孔41與螺栓穿越孔42交錯均勻布置，且孔心位于連接塊4長度方向的中軸線上。(3)梁柱鋼筋綁扎；預先制作定位模板，定位模板與梁截面尺寸完全相同，在螺栓穿過位置處開洞，用高強螺栓5配合定位模板對低屈服高延性連桿3的位置進行精確定位；預制梁的梁端設置凹槽7，凹槽的寬度為200mm ;梁柱及梁端凹槽7處將定位模板就位，澆筑預制梁和預制柱。
(4)連接預制梁和預制柱計算高強螺栓5預緊力；預制柱就位后，使用應力扳手扭緊高強螺栓5，用高強螺栓5將連接塊固定在預制柱內低屈服高延性連桿3的端頭31，高強螺栓與端頭通過刻絲連接；連接塊上設置鋼筋連接孔41和螺栓穿越孔42，位置分別與預制梁鋼筋6和預制柱的低屈服高延性連桿的位置對應；高強螺栓5與連接塊4之間根據(jù)需要增設彈簧墊圈和平墊圈。連接塊材料為Q345鋼材；橫截面為50mmX50mm，長度與預制梁截面寬度相適應；鋼筋連接孔與螺栓穿越孔交錯均勻布置，且孔心位于連接塊長度方向的中軸線上，螺栓穿越孔的孔徑比高強螺栓直徑大2_以適應施工誤差；再就位預制梁，預制梁內的預制梁鋼筋6固定在連接塊4的鋼筋連接孔41內；連接塊的鋼筋連接孔與預制梁鋼筋的端頭通過刻絲連接，刻絲長度50mm，刻絲采用細牙螺紋；并且高強度螺栓5的一端連接低屈服高延性連桿的端頭31，另一端通過螺栓穿越孔42連接到預制梁的螺栓孔11內。(5)對灌漿面進行刷毛處理；梁端凹槽7處灌漿，灌漿料比原混凝土高5MPa IOMPa。根據(jù)以上具體實施方式
，設計了預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點和現(xiàn)澆對比節(jié)點，并對其進行了靜力低周反復加載試驗。試驗結果表明，低屈服高延性連桿首先屈服并發(fā)生充分的塑性變形，梁柱基本保持彈性狀態(tài)；預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點承載力高于現(xiàn)燒節(jié)點，正負向加載抗震延性均比現(xiàn)燒節(jié)點提高40%以上。
權利要求
1.預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，制作方法包括如下步驟 1)預制梁和預制柱澆筑 預制梁澆筑，預制梁(I)內設置預制梁鋼筋(6)，并且在預制梁鋼筋之間設置螺栓孔，預制梁鋼筋與螺栓孔交錯均勻布置；梁端設凹槽(7)； 預制柱澆筑，預制柱內設置低屈服高延性連桿(3);低屈服高延性連桿(3)的結構包括中間翼緣塊(33)及兩側依次連接的受力主桿(32)和端頭(31);在兩邊的端頭31上打孔形成鉆孔35，并且在鉆孔35表面形成刻36 ;鉆孔內的刻絲總長度不小于50mm ； 預制柱內低屈服高延性連桿的位置與預制梁內螺栓孔的位置相對應； 2)連接預制梁和預制柱 預制柱就位后，用高強度螺栓(5)將連接塊固定在預制柱內低屈服高延性連桿(3)的端頭(31)，高強度螺栓(5)與端頭(31)通過刻絲連接；連接塊上設置鋼筋連接孔和螺栓穿越孔，位置分別與預制梁鋼筋(6)和預制柱的低屈服高延性連桿(3)的位置對應； 再就位預制梁，預制梁內的預制梁鋼筋(6)固定在連接塊(4)的鋼筋連接孔內；并且高強度螺栓(5)的一端連接低屈服高延性連桿(3)的端頭(31)，另一端通過螺栓穿越孔(42)連接到預制梁的螺栓孔(11)內； 3)在預制梁凹槽(7)處灌漿。
2.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，所述低屈服高延性連桿(3)的材料的屈服強度為205MPa 245MPa，屈強比小于80%，延伸率大于40% ； 低屈服高延性連桿(3)的總長度與預制柱的截面高度相同； 預制梁鋼筋相對于低屈服高延性連桿的超強系數(shù)為I. 2 I. 4 ; 預制柱節(jié)點核芯區(qū)箍筋間距取45 60mm。
3.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，步驟3)中，灌漿料的強度比預制梁和預制柱的混凝土強度高5MPa lOMPa。
4.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，連接塊材料為鋼材；橫截面取45 60mmX 45 60mm，長度與預制梁截面寬度相適應；鋼筋連接孔與螺栓穿越孔交錯均勻布置，且孔心位于連接塊長度方向的中軸線上，螺栓穿越孔徑比高強度螺栓直徑大I 2. 5mm。
5.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，連接塊的鋼筋連接孔與預制梁鋼筋的端頭通過刻絲連接。
6.權利要求5所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，所述刻絲長度為45 60mm，刻絲采用細牙螺紋。
7.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，低屈服高延性連桿全長截面變化處均進行圓角處理；端頭(31)與受力主桿(32)的外表面進行刻肋處理，肋高O. 5 I. 5mm ;中間翼緣塊(33)尺寸為45 60mmX45 60mmX45 60mm。
8.權利要求I所述預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，其特征在于，梁端凹槽寬度為 80 220mm。
全文摘要
發(fā)明了一種預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點，屬于建筑工程領域。其技術方案為在預制柱節(jié)點核芯區(qū)預埋低屈服高延性連桿，預制梁通過高強螺栓、連接塊與連桿相連，地震作用下，連桿首先屈服并發(fā)生充分的塑性變形，避免其它構件破壞。預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點承載力高于現(xiàn)澆節(jié)點，抗震延性可提高40％。預制裝配式混凝土框架高效延性節(jié)點符合建筑工業(yè)化發(fā)展要求，具有預制化生產、裝配式施工的突出優(yōu)點。
文檔編號E04B1/98GK102733486SQ201210214798
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月26日 優(yōu)先權日2012年6月26日
發(fā)明者李向民, 許清風, 高潤東 申請人:上海市建筑科學研究院(集團)有限公司, 上海市建筑科學研究院科技發(fā)展總公司