高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点及其施工方法。本发明专利技术包括预制梁、预制柱、连接预制柱和预制梁的后张预应力筋、耗能角钢。梁截面形心处设贯通的无粘结预应力筋预留孔道，以穿入预应力筋；梁端段在梁顶部设无粘结预应力筋预留孔道，以穿入预应力筋；梁锚固段在梁顶部设凹槽，以便对预应力筋进行锚固；在柱上与梁相对应的位置也需预设孔道；在梁下部与柱连接部位设耗能角钢，角钢通过预埋高强连接螺栓固定。本发明专利技术施工简便，不需现浇混凝土，而且具有自复位能力，延性高，耗能能力较好，具有良好的抗连续倒塌性能。

High ductility prestressed prefabricated concrete beam column connection node and its construction method

The invention discloses a high ductility prestressed prefabricated concrete beam column connection node and a construction method thereof. The invention comprises a prefabricated beam, a prefabricated column, a post-tensioned prestressed bar connecting the prefabricated column and a prefabricated beam, and an energy dissipation angle steel. In order to penetrate the prestressing tendons, there are pre-reserved holes of unbonded prestressing tendons at the center of the beam section to penetrate the prestressing tendons; in the end of the beam, there are pre-reserved holes of unbonded prestressing tendons to penetrate the prestressing tendons; in the anchorage section, there are grooves at the top of the beam to anchor the prestressing tendons; and in the corresponding positions of the columns and the beams, The energy dissipation angle steel is connected to the lower part of the beam, and the angle steel is fixed through the embedded high-strength connecting bolt. The invention has the advantages of simple construction, no need for cast-in-place concrete, self-resetting ability, high ductility, good energy dissipation ability and good anti-continuous collapse performance.

【技术实现步骤摘要】
高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点及其施工方法
本专利技术属于土木工程中预制装配式混凝土结构
，具体涉及预制装配式混凝土梁柱节点的连接构造。
技术介绍
装配式建筑是指采用工厂制作生产的建筑构件，在施工现场将构件通过可靠的连接方式组装而成的建筑，它具有施工速度快、节能环保、受施工环境影响小等优点。近年来我国大力发展装配式建筑，现已成为我国建筑转型升级的重要抓手并上升为国家战略。目前国内装配式混凝土框架结构体系梁柱连接节点主要采用两种方式，一种是传统的湿式连接，另一种是需要增设牛腿的干式连接。传统的湿式连接是指梁柱在节点连接处断开，梁柱连接节点区域在施工现场采用现浇的方法将构件连接起来形成整体，这种方式虽能达到与现浇结构相同的性能，但需要现场湿作业，施工周期长，无法体现装配式的特点，同时节点连接形式复杂，在灌浆时难度较大，质量无可靠保证，存在安全隐患。另一种增设牛腿的干式连接是指在预制柱上设置牛腿，预制梁放置在牛腿上，预制柱和预制梁之间通过钢板预埋件焊接或者插筋连接，主要应用于厂房结构中，这种方式从建筑上难以满足审美要求，同时连接节点传递梁端弯矩能力较差，整体性也不高。通过对装配式结构进行力学性能研究发现，装配式结构水平受力构件在节点处不连续，当某一竖向构件丧失承载力时，节点与周边构件不具备可靠的拉结能力，不能形成局部传力机制，不具备良好的抵抗连续倒塌的能力，因此装配式结构在局部构件破坏后，更容易发生连续倒塌。预应力装配式混凝土结构具有较好的使用性能，震后结构残余变形小，现场湿作业少，施工速度快，符合国家在建筑节能和绿色建筑方面的要求，目前有几种采用预应力实施装配式混凝土结构梁柱连接节点的专利。但值得注意的是，这些专利所涉及的连接节点复杂、施工难度较大，且主要针对梁柱连接节点的抗震性能，其延性和抗连续倒塌性能鲜有涉及。因此，设计新的连接节点以保证装配式结构具有较高的延性及抗连续倒塌性能具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术旨在构建一种装配施工简便，不需现浇混凝土，而且具有自复位能力，延性高，耗能能力较好，具有良好的抗连续倒塌性能的预应力装配式混凝土结构梁柱的连接节点。解决的技术问题是：传统的湿式连接需要现场湿作业，施工周期长，同时节点连接形式复杂，在灌浆时难度较大，质量无可靠保证，存在安全隐患；增设牛腿的干式连接传递梁端弯矩能力较差，整体性不高。为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，包括预制梁和预制柱，其特征在于：还包括连接预制柱和预制梁的后张预应力筋、耗能角钢；梁截面形心处设贯通的无粘结预应力筋预留孔道，以穿入预应力筋；梁端段在梁顶部设无粘结预应力筋预留孔道，以穿入预应力筋；梁锚固段在梁顶部设凹槽，以便对预应力筋进行锚固；在柱上与梁相对应的位置也需预设孔道；在梁下部与柱连接部位设耗能角钢，角钢通过预埋高强连接螺栓固定。上述方案中，所述梁截面形心处的预应力筋孔道和预应力筋是通长的。上述方案中，所述预应力筋采用预应力筋外锚头在边柱进行锚固。上述方案中，所述梁顶部的预应力筋孔道和预应力筋仅在梁端部布置。上述方案中，所述预应力筋采用预应力筋锚头在梁锚固段进行锚固。上述方案中，所述的预制柱和预制梁上相应位置设有预埋高强连接螺栓，所述耗能角钢的两侧面分别与所述预制柱和预制梁上相应的预埋高强连接螺栓固定。高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点的施工方法，包括以下步骤：步骤一、安装预制柱：吊装预制柱，使其安装在指定位置，并调整其垂直度；步骤二、安装预制梁：架设耗能角钢作为支撑或架设脚手架，吊装预制梁，使其安装在指定位置；步骤三、安装后张预应力筋：在预制梁和预制柱相应的孔道中铺设预应力筋；步骤四、张拉预应力筋：先后张拉预应力筋，并进行固定；步骤五、连接固定：移去脚手架，固定耗能角钢，拧紧预埋高强连接螺栓。本专利技术的优点有：1.梁形心处贯通的无粘结预应力筋通过预应力在梁柱接触面之间产生压力，使得连接处具有足够的摩擦抗剪能力，使得梁的剪力通过摩擦力传递到柱上，增加了结构赘余度，因此不需设置牛腿；2.在正常使用及较小荷载作用下，梁柱节点保持刚性；在遭遇较大的荷载作用时，由于梁柱节点处弯矩较大，节点处形成绞发生转动，同时耗能角钢会产生变形，从而耗散能量，提高结构的延性。3.为合理利用预应力筋的延性，同时方便施工，梁顶部的预应力筋只在梁端部布置。在较大的荷载作用下，梁顶部的预应力筋会产生较高的应力增长，由于预应力筋的应力回弹，约束梁柱节点绞的进一步转动，从而形成较高的自复位能力。4.在某一竖向构件丧失承载力时，由于有预应力筋的设置，节点与周围构件具有良好的拉结能力形成悬索机制，不致脱离，具有进一步的承载能力，可起到良好的抗连续倒塌能力。5.通过合理设计，节点的损伤主要集中在耗能角钢上，梁柱构件基本保持弹性，角钢容易更换，破坏后修复简便。6.与传统湿式连接相比，节点不需后浇混凝土，降低了现场湿作业量和用工量，节约工期、施工迅速，且节能环保。附图说明图1为预应力装配式混凝土结构梁柱边柱的连接节点正立面图；图2为预应力装配式混凝土结构梁柱中柱的连接节点正立面图；图3为梁端段截面图（图1、2的A-A截面）；图4为梁锚固段截面图（图1、2的B-B截面）。图中：1是梁，2是柱，3是预应力筋预留孔道，4是预应力筋，41是预应力筋外锚头，5是预应力筋预留孔道，6是预应力筋，61是预应力筋锚头，7是凹槽，8是耗能角钢，9是预埋高强连接螺栓。注意：为使图面清晰未画出梁柱的配筋，配筋应按设计确定。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1和图2所示，根据设计确定预制钢筋混凝土或预制预应力混凝土梁1和柱2的截面尺寸、配筋、混凝土强度等级等。预制时在梁上通过模板预设凹槽7，采用预埋波纹管或钢管预留孔道3和5；在柱中与梁相对应的位置预埋波纹管或钢管预留孔道3和5，为了保证预应力筋能穿过预制柱的核心区，柱中孔道与梁中孔道位置应当精确一致。按设计图纸，在梁柱中指定位置预埋高强连接螺栓9，为了保证耗能角钢与预制梁柱的预埋高强连接螺栓顺利连接，螺栓位置应当精确校核。梁柱连接主要有以下几个步骤：预制梁柱的安装、后张预应力筋的安装、连接固定。梁柱达到设计强度后，可开始吊装。先吊装柱，再吊装梁。在柱上安装耗能角钢8作为支撑，此时耗能角钢预先通过预埋高强连接螺栓9固定在柱上，梁的两端放置于耗能角钢上，需要指出的是，此时耗能角钢应满足承载力、刚度及稳定性的要求；或在下一层梁板上安装脚手架，梁安装在脚手架上指定的位置。梁、柱吊至指定位置后，分别在预留孔道3和5中穿入预应力筋4和6。预应力筋宜采用挤压涂塑的无粘结钢绞线。若梁柱接触面不平整，可在梁柱之间的缝隙灌注砂浆找平，所用砂浆宜采用纤维砂浆，其设计强度不低于混凝土构件的设计抗压强度。穿入预应力筋后，先后张拉预应力筋4和6，并在预应力筋两端用锚具锚固，预应力筋4采用预应力筋外锚头41在边柱进行锚固，预应力筋6采用预应力筋锚头61在梁锚固段进行锚固。最后移去脚手架（若将耗能角钢作为支撑则不移去），固定耗能角钢8，将预埋高强连接螺栓9拧紧，使得耗能角钢有可靠连接固定，即形成本连接节点。以上所述仅为本专利技术的最优实施方式，但本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，包括预制梁（1）和预制柱（2），其特征在于：还包括连接预制柱和预制梁的后张预应力筋（4）和（6）、耗能角钢（8）；梁截面形心处设贯通的无粘结预应力筋预留孔道（3），以穿入预应力筋（4）；梁端段在梁顶部设无粘结预应力筋预留孔道（5），以穿入预应力筋（6）；梁锚固段在梁顶部设凹槽（7），以便对预应力筋（6）进行锚固；在柱上与梁相对应的位置也需预设孔道（3）和（5）；在梁下部与柱连接部位设耗能角钢（8），角钢通过预埋高强连接螺栓（9）固定。

【技术特征摘要】
1.高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，包括预制梁（1）和预制柱（2），其特征在于：还包括连接预制柱和预制梁的后张预应力筋（4）和（6）、耗能角钢（8）；梁截面形心处设贯通的无粘结预应力筋预留孔道（3），以穿入预应力筋（4）；梁端段在梁顶部设无粘结预应力筋预留孔道（5），以穿入预应力筋（6）；梁锚固段在梁顶部设凹槽（7），以便对预应力筋（6）进行锚固；在柱上与梁相对应的位置也需预设孔道（3）和（5）；在梁下部与柱连接部位设耗能角钢（8），角钢通过预埋高强连接螺栓（9）固定。2.根据权利要求1所述的高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，其特征在于：所述梁截面形心处的预应力筋孔道（3）和预应力筋（4）是通长的。3.根据权利要求1所述的高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，其特征在于：所述预应力筋（4）采用预应力筋外锚头（41）在边柱进行锚固。4.根据权利要求1所述的高延性预应力装配式混凝土梁柱连接节点，其特征在于：所述梁顶部的预应力筋孔道（5）和预应力筋（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄靓，董商，梁展平，包堂堂，韩梦娇，李隐，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43