專利名稱：裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點的制作方法
技術領域：
裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點用于把預制的梁柱混凝土構件裝配成框架整體，屬于土木工程中預制裝配式混凝土結構技術領域。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展，建筑物的功能越來越復雜，地震帶來的其它損失可能比建筑物本身破壞的損失大得多。而目前對于強震，結構設計的最終目標是避免建筑物倒塌以保護人們的生命安全，還難以實現(xiàn)控制強震引起的經(jīng)濟和功能損失的損傷控制設計。這種困難從結構上說主要在于以下三方面普通混凝土結構依靠構件吸收和耗散地震能量，因此構件遭受開裂和壓壞在所難免；鋼筋應力超過屈服應力，難于準確計算；往往會出現(xiàn)較大的殘余變形。因此，如何解決這些問題，對提高人們對地震災害造成的損失的主動控制水平具有重要意義。
另一方面，由于裝配式混凝土結構與現(xiàn)澆混凝土結構相比具有減少現(xiàn)場濕作業(yè)量、構件質(zhì)量易保證、耐久性好、簡化支撐工作、施工速度快、節(jié)約材料、有利于建筑工業(yè)化、經(jīng)濟和社會環(huán)境效益好等優(yōu)點，所以應該積極推廣應用裝配式混凝土結構。然而裝配式結構的抗震性能是由預制構件之間的連接所決定。我國大部分地區(qū)處于抗震設防區(qū)，所以連接可靠與否直接影響裝配式結構的應用。最初裝配式混凝土結構基本依靠焊接連接，可是，在1976年唐山大地震中，裝配式結構破壞嚴重，幾乎全部倒塌。自此以后，為改進裝配式結構的抗震性能，要求裝配式結構的連接節(jié)點能夠與現(xiàn)澆節(jié)點相仿。為此普遍采用了預制構件現(xiàn)澆節(jié)點的裝配結構形式。這種連接節(jié)點是把預制梁和柱中伸出的鋼筋在節(jié)點處通過焊接或搭接連接起來，再現(xiàn)澆節(jié)點處的混凝土，從而形成現(xiàn)澆鋼筋混凝土節(jié)點。盡管這種結構形式的整體性和抗震性能能夠與現(xiàn)澆結構相媲美，但是由于這種連接節(jié)點需要現(xiàn)澆混凝土，因而大大削弱了裝配式混凝土結構施工周期短、經(jīng)濟效益好的優(yōu)點，這使得裝配式結構的發(fā)展和應用受到了嚴重影響。因此消除現(xiàn)澆混凝土，充分發(fā)揮裝配式混凝土結構的優(yōu)點顯得十分必要。
鑒于以上原因，我們通過研究提出了裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點。
實用新型內(nèi)容本實用新型針對普通混凝土結構難以實現(xiàn)損傷控制設計，以及預制構件現(xiàn)澆連接節(jié)點需要現(xiàn)澆混凝土的缺點，提供一種新型連接節(jié)點，以解決上述問題。
裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點的構造如圖1所示梁1和柱2均為預制，梁1與柱2之間留有不大于10mm寬的縫隙，通過砂漿3封閉；在梁截面上、下核心點以及柱上對應梁截面上下核心點位置留設孔道4以便穿入無粘結預應力筋5；梁端上、下部距柱表面不小于1/2梁高范圍內(nèi)分別采用兩個互相搭接的螺旋鋼筋6約束混凝土。
所述梁1截面上、下核心點，對于矩形截面即為截面豎向中軸線上分別距上下邊緣1/3截面高度處。
所述螺旋鋼筋6是為防止地震引起反復大變形時梁端混凝土過早壓壞而配置；配置量按不少于其約束混凝土體積的2％，且螺距不大于螺旋直徑的1/4，螺旋直徑宜在1/2梁寬與1/3梁高之間；其混凝土保護層最小厚度與箍筋的要求相同。
無粘結預應力筋的預應力大小的設計原則為既要保證連接處的摩擦抗剪能力，又要使預應力筋中的應力始終保持在屈服極限以內(nèi)。
該連接節(jié)點中無粘結預應力筋的配置量根據(jù)連接截面處設計抗彎承載力確定?？椎?的內(nèi)徑應比無粘結預應力筋的直徑大6～15mm。
在這種連接節(jié)點中，梁柱借助于無粘結預應力筋的預應力，在梁柱接觸面處產(chǎn)生壓力和摩擦力，將梁柱構件裝配成框架整體。梁的剪力通過梁與柱之間的摩擦力傳遞給柱，因此在梁和柱中均不需設置牛腿。無粘結預應力筋在提供連接處彎矩承載力的同時，還在梁柱接觸面之間建立壓力，以使連接處具有足夠的摩擦抗剪能力，將梁的剪力傳遞給柱。通過適當設計無粘結預應力筋的初始應力，可以使無粘結預應力筋中的應力保持在彈性范圍內(nèi)，即使在較大烈度的地震位移后，也會在梁柱之間保持預壓應力。這種連接在正常使用荷載及小震時保持剛性，當遭遇較大烈度的地震時，梁柱接觸面處成為鉸而發(fā)生轉動，從而耗散部分能量。必要時再輔以耗能裝置耗散部分地震能量。由于無粘結預應力筋保持彈性，結構在震后的殘余變形非常小，可忽略不記。這就使普通混凝土結構所存在的前述三個問題得到解決，從而為實現(xiàn)結構的損傷控制設計創(chuàng)造了條件。另外，由于采用無粘結預應力筋，在節(jié)點區(qū)及梁中配置與普通鋼筋混凝土結構等量的箍筋時，箍筋的應力減小，有利于實現(xiàn)強節(jié)點；或者采用相同的設計應力時可減少節(jié)點的箍筋配置量。


圖1為裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點正立面圖；圖2為為梁端截面圖(圖1的A-A截面)；圖3為梁跨中部截面圖(圖1的B-B截面)。
圖中1是梁，2是柱，3是砂漿，4是孔道，5是無粘結預應力筋，6是螺旋鋼筋。
注意為使圖面清晰未畫出梁柱其它配筋，其它配筋應按設計確定。
具體實施方式
為實現(xiàn)裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點，首先根據(jù)設計確定的截面尺寸、配筋量、混凝土強度等級等預制梁1和柱2，梁和柱均為預制鋼筋混凝土構件，也可以是預制預應力混凝土構件。預制時在梁端固定螺旋鋼筋6，采用預埋波紋管或鋼管留設孔道4，孔道分別位于梁截面的上下核心點位置；在柱中規(guī)定位置同樣預埋波紋管或鋼管留設孔道4；在梁柱的接觸面處宜采用未拋光的木模板做成粗糙面以增加摩擦力。梁和柱混凝土養(yǎng)護到設計強度后，即可進行運輸和現(xiàn)場吊裝。先吊裝柱，再吊裝梁，梁可通過在柱上安裝臨時牛腿支撐。柱、梁就位后，在預留孔道4中穿入無粘結預應力筋5。無粘結預應力筋宜采用擠壓涂塑的無粘結鋼絞線(fptk＝1860N/mm2)。穿入無粘結預應力筋后在梁柱之間的縫隙灌注砂漿3，并灌注孔道4的砂漿。梁柱之間的縫隙所用砂漿宜用纖維砂漿或環(huán)氧砂漿，纖維宜用尼龍纖維，其長度可取10～15mm，摻量可按每立方米砂漿1.5～2kg?？椎烙闷胀ㄉ皾{灌注即可。砂漿可用水泥漿代替，要求砂漿或水泥漿的設計抗壓強度不低于梁混凝土設計抗壓強度。灌漿達到設計強度后張拉無粘結預應力筋并用錨具錨固。最后移去臨時支撐，即形成所要求的連接節(jié)點。
權利要求1.裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點，其特征在于梁(1)和柱(2)均為預制，梁與柱之間留有不大于10mm寬的縫隙，通過砂漿(3)封閉；在梁(1)截面上、下核心點，以及柱(2)上對應梁截面上下核心點位置留設孔道(4)以便穿入無粘結預應力筋(5)；梁端上、下部距柱表面不小于1/2梁高范圍內(nèi)分別采用兩個互相搭接的螺旋鋼筋(6)約束混凝土。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點，所述梁(1)截面上、下核心點，對于矩形截面即為截面豎向中軸線上分別距上下邊緣1/3截面高度處。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點，所述螺旋鋼筋(6)配置量按不少于其約束混凝土體積的2％，且螺距不大于螺旋直徑的1/4，螺旋直徑宜在1/2梁寬與1/3梁高之間；其混凝土保護層最小厚度與箍筋的要求相同。
專利摘要裝配式混凝土框架結構梁柱的預應力連接節(jié)點屬于土木工程中預制裝配式混凝土結構技術領域。針對普通混凝土結構難以實現(xiàn)損傷控制設計，以及預制構件現(xiàn)澆連接節(jié)點需要現(xiàn)澆混凝土的缺點。本實用新型特征在于梁(1)和柱(2)均為預制，梁與柱之間留有不大于10mm寬的縫隙，通過砂漿(3)封閉；在梁(1)截面上、下核心點，以及柱(2)上對應梁截面上下核心點位置留設孔道(4)以便穿入無粘結預應力筋(5)；梁端上、下部距柱表面不小于1/2梁高范圍內(nèi)分別采用兩個互相搭接的螺旋鋼筋(6)約束混凝土。本實用新型為實現(xiàn)結構的損傷控制設計創(chuàng)造了條件；有利于實現(xiàn)強節(jié)點；或者采用相同的設計應力時可減少節(jié)點的箍筋配置量。
文檔編號E04C3/30GK2784490SQ200520017140
公開日2006年5月31日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者馬華, 李振寶, 董挺峰, 白聰敏 申請人:北京工業(yè)大學