预应力装配式混凝土节点曲面连接结构的制作方法

本发明涉及建筑结构技术领域，具体涉及一种预应力装配式混凝土节点曲面连接结构。

背景技术：

预应力连接是装配式结构中的一种主要的连接方式。在施工过程中具有无湿作业、装配速度快等优点；在抗震性能上，具有连接强度高、自复位能力强等优点。预应力装配式混凝土结构已具有广泛的应用。

对于通过预应力装配的预制混凝土结构，构件之间仅通过预应力的预压连接。在弯矩作用下，构件之间产生相互转动，连接截面处会产生开口，相连构件在连接面处的相互转动使截面受压区较小，使得构件受压区外边缘较容易达到极限压应变或极限抗压强度，从而引起预制构件的损伤或破坏，降低结构的稳定性和使用寿命。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高结构稳定和使用寿命的预应力装配式混凝土节点曲面连接结构。

本发明所采用的技术方案是：一种预应力装配式混凝土节点曲面连接结构，包括预制柱和预制梁，在预制柱和预制梁的连接处设有节点外伸臂，所述节点外伸臂与预制柱固定连接；

所述节点外伸臂为变截面结构，与预制柱连接处的截面大，与预制梁连接处的截面小，且与预制梁连接的端面为凹面；

所述预制梁与节点外伸臂的连接端面为凸面，该凸面与节点外伸臂上的凹面的曲率相等；

所述预制柱、预制梁和节点外伸臂内设有预应力筋孔道，预制柱预应力钢筋置于预制柱内的预应力筋孔道内；预制梁预应力钢筋依次穿过预制梁、节点外伸臂和预制柱上的预应力筋孔道并预紧，使预制梁、节点外伸臂和预制柱连接为一个整体；

在预制梁的凸面和节点外伸臂的凹面处涂抹砂浆。

更进一步的方案是，所述砂浆为2cm厚环氧树脂砂浆，以使节点连接处更牢固。

更进一步的方案是，所述节点外伸臂与预制柱一体成型，以提高整体强度和抗压力。

更进一步的方案是，所述节点外伸臂有2个，对称设置在预制柱的左右两侧，一个节点外伸臂对应一个预制梁；

预制梁预应力钢筋依次穿过左预制梁、左节点外伸臂、预制柱、右节点外伸臂、右预制梁上的预应力筋孔道并预紧，使左预制梁、左节点外伸臂、预制柱、右节点外伸臂、右预制梁连接为一个整体，且呈十字形结构。

更进一步的方案是，所述预制柱有两个，分别位于预制梁的左右两侧，每个预制柱上设置一个节点外伸臂，预制梁预应力钢筋依次穿过左预制柱、左节点外伸臂、预制梁、右节点外伸臂、右预制柱上的预应力筋孔道并预紧，使左预制柱、左节点外伸臂、预制梁、右节点外伸臂、右预制柱连接为一个整体，且呈门型结构。

更进一步的方案是，2个预制柱的下端分别通过第一节点外伸臂与基础或地面连接；

所述第一节点外伸臂为变截面结构，与基础或地面连接处的截面大，与预制柱连接处的截面小，且与预制柱连接的端面为凹面；

所述预制柱与第一节点外伸臂的连接端面为凸面，该凸面与第一节点外伸臂上的凹面的曲率相等；

预制柱预应力钢筋依次穿过预制柱、第一节点外伸臂后预紧；

在预制柱的凸面和第一节点外伸臂的凹面处涂抹砂浆，优选为2cm厚环氧树脂砂浆。

本发明中，在加工预制构件（预制柱、预制梁）时，将构件端部受弯方向制作成凸曲面，在连接该构件的节点处制作节点外伸臂，节点外伸臂与该构件的连接端部为凹曲面，该凹曲面与预制构件端部的凸曲面具有相同曲率，将节点外伸臂设计为变截面结构，具体为从与该预制构件连接处逐渐增大（即与该预制构件连接处的端面最小）。连接时，凹凸曲面咬合，可提升剪力传递能力，受弯时可增加受压区接触面积，延缓受压区外表面混凝土的压坏，提高结构的稳定性和使用寿命。

本发明的有益效果在于：

增加装配构件连接截面在受弯矩作用时的受压区接触面积，降低同等荷载下混凝土压应力，从而提高整体结构的承载能力和使用寿命；

节点外伸臂的横截面逐渐增加（节点外伸臂采用变截面形状），在预制构件与连接节点间产生相互转动时，可承受由曲面接触传来法向压力，避免节点外伸臂的过早破坏，还能保证节点区有效的传力，使整个结构更稳定、可靠；

凹面和凸面的曲率相同，便于预制柱和预制梁的咬合连接，提高剪力传递，增加受弯时受压区面积，降低同等荷载作用下受压区混凝土局部的最大压应力，提高结构承载力，提升结构的安全性；

曲面连接可以提供摩擦力和曲面产生的咬合力，提高预制构件与节点间的剪力传力作用，提高装配式结构的整体性；

结构简单，加工容易，施工方便，经济又实用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是发明预应力装配式混凝土节点曲面连接结构的结构示意图；

图2是实施例1的结构示意图；

图3是实施例2的结构示意图。

其中：1、预制柱，1-1、左预制柱，1-2、右预制柱，2、预制梁，2-1、左预制梁，2-2、右预制梁，3-1、预制柱预应力钢筋，3-2、预制梁预应力钢筋，4、砂浆，5、预应力筋孔道，6、节点外伸臂，6-1、左节点外伸臂，6-2、右节点外伸臂，7、第一节点外伸臂。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，一种预应力装配式混凝土节点曲面连接结构，包括预制柱1和预制梁2，在预制柱1和预制梁2的连接处设有节点外伸臂6；为了增加结构的强度，可使节点外伸臂6与预制柱1一体成型，当然也可以采用其他连接方式，只要将节点外伸臂6固定在预制柱1上即可；

节点外伸臂6为变截面结构，与预制柱1连接处的截面大，与预制梁2连接处的截面小，且与预制梁2连接的端面为凹面；

预制梁2与节点外伸臂6的连接端面为凸面，该凸面与节点外伸臂6上的凹面的曲率相等；

预制柱1、预制梁2和节点外伸臂6内设有2道预应力筋孔道5，预制柱预应力钢筋3-1置于预制柱1内的预应力筋孔道5内；预制梁预应力钢筋3-2依次穿过预制梁2、节点外伸臂6和预制柱1上的预应力筋孔道5并预紧，使预制梁2、节点外伸臂6和预制柱1连接为一个整体；

为了增强预制梁2与节点外伸臂6的连接稳定性，在预制梁2的凸面和节点外伸臂6的凹面处涂抹砂浆4（优选为2cm厚环氧树脂砂浆）。

实施例1

参见图2，一种预应力装配式混凝土节点曲面连接结构，包括预制柱1、左预制梁2-1、右预制梁2-2，左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2；左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2对称设置在预制柱1的左右两侧，且左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2与预制柱1为一体成型结构；左节点外伸臂6-1与左预制梁2-1连接，右节点外伸臂6-2与右预制梁2-2连接；

左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2为变截面结构，与预制柱1连接处的截面大，与左、右预制梁连接处的截面小，且与左、右预制梁连接的端面为凹面；

左预制梁2-1与左节点外伸臂6-1的连接端面为凸面，该凸面与左节点外伸臂6上的凹面的曲率相等；右预制梁2-2与右节点外伸臂6-2的连接端面为凸面，该凸面与右节点外伸臂6-2上的凹面的曲率相等；

预制柱1、左预制梁2-1、右预制梁2-2，左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2内设有两道预应力筋孔道5，预制柱预应力钢筋3-1置于预制柱1内的预应力筋孔道5内；预制梁预应力钢筋3-2依次穿过左预制梁2-1、左节点外伸臂6-1、预制柱1、右节点外伸臂6-2、右预制梁2-2上的预应力筋孔道5并预紧，使左预制梁2-1、左节点外伸臂6-1、预制柱1、右节点外伸臂6-2、右预制梁2-2连接为一个整体，且呈十字形结构；

在左预制梁2-1凸面和左节点外伸臂6-1的凹面处，以及右预制梁2-2凸面和右节点外伸臂6-2的凹面处涂抹砂浆4。

装配该结构时，将左右预制梁分别布置于预制柱1左右两侧，左右预制梁端部凸曲面与左右节点外伸臂端部凹曲面咬合，预制梁预应力钢筋3-2依次穿过左预制梁2-1、左节点外伸臂6-1、预制柱1、右节点外伸臂6-2、右预制梁2-2上的预应力筋孔道5；在左右节点外伸臂与左右预制梁的连接面处均匀涂抹2cm厚环氧树脂砂浆，待砂浆固结后张拉预制梁预应力钢筋3-2并锚固在预制梁的远端。通过预制梁预应力钢筋3-2的张拉在构件连接面之间形成预压作用，将预制梁和预制柱连接在一起。预制梁与预制柱的连接面依靠摩擦力和咬合力来抵抗剪力；依靠预应力筋的受拉和连接面之间的压力形成抵抗弯矩。

实施例2

参见图3，以一种单层单跨平面框架结构为例。一种预应力装配式混凝土节点曲面连接结构，包括左预制柱1-1、右预制柱1-2、左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2和预制梁2，左预制柱1-1通过左节点外伸臂6-1与预制梁2的一端连接，右预制柱1-2通过右节点外伸臂6-2与预制梁2的另一端连接；左预制柱1-1与左节点外伸臂6-1一体成型，右预制柱1-2与右节点外伸臂6-2一体成型；

左右节点外伸臂为变截面结构，与左右预制柱连接处的截面大，与预制梁2连接处的截面小，且与预制梁2连接的端面为凹面；

预制梁2与左节点外伸臂6-1的连接端面、预制梁2与右节点外伸臂6-2的连接端面为凸面，该凸面与左右节点外伸臂上的凹面的曲率相等；

左预制柱1-1、右预制柱1-2、左节点外伸臂6-1、右节点外伸臂6-2和预制梁2内设有两道预应力筋孔道5，预制柱预应力钢筋3-1置于左右预制柱内的预应力筋孔道5内；预制梁预应力钢筋3-2依次穿过左预制柱1-1、左节点外伸臂6-1、预制梁2、右节点外伸臂6-2和右预制柱1-2上的预应力筋孔道5并预紧，使左预制柱1-1、左节点外伸臂6-1、预制梁2、右节点外伸臂6-2和右预制柱1-2连接为一个整体，且呈门型结构；

在预制梁2的凸面和左右节点外伸臂的凹面处涂抹砂浆4。

为了使结构更稳定，使用寿命更长，在左预制柱1-1、右预制柱1-2的下端分别通过第一节点外伸臂7与基础或地面连接；

第一节点外伸臂7为变截面结构，与基础或地面连接处的截面大，与左右预制柱连接处的截面小，且与左右预制柱连接的端面为凹面；

左右预制柱与第一节点外伸臂7的连接端面为凸面，该凸面与第一节点外伸臂7上的凹面的曲率相等；

预制柱预应力钢筋3-1依次穿过预制柱、第一节点外伸臂7后预紧；

在左右预制柱的凸面和第一节点外伸臂7的凹面处涂抹砂浆4。

预制梁2与节点外伸臂的连接面依靠摩擦力和咬合力来抵抗剪力；依靠预制梁预应力钢筋3-2的受拉和连接面之间的压力形成抵抗弯矩。节点外伸臂的变截面可以抵抗曲面承受的法向压力。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。