一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法与流程

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法。

背景技术：

装配式建筑由于其具有建筑周期短、施工简单、节约材料等优点，是促进建筑产业化与绿色建筑的重要结构形式，在未来的建筑行业中有着重要的地位。

混凝土装配式结构节点的连接方式，以湿式连接和干式连接区分。湿式节点连接，提前在工厂完成梁柱构件制作，然后运往现场后再拼装和吊装，并在梁柱节点上浇筑混凝土，完成后浇整体式结构。由于节点处混凝土凝固在预制的混凝土凝固之后，两者无法真正的融为一体，界面处抗拉强度低，形成薄弱环节，降低了建筑物的抗震性能，且装配率低。干式节点连接的优势在于安装方便快捷，装配率高，在建筑工业化趋势下，干式连接成为主要趋势，但是，目前的干式连接仍然存在延性变形能力差，抗震能力低的问题。对于抗震区的建筑，需要满足强柱弱梁、强节点弱构件的原则，所以连接节点的抗震强度就显得非常重要。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点及其施工方法，通过结构设计实现了三层耗能，解决了干式连接梁之间延性变形能力差和抗震能力低的问题；同时，该连接节点在地震损坏后易更换，且装配方便且无须专门施工支撑，装配率高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

(一)一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点，包括包括相互对应设置的下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁；所述下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁内分别设置有横向加强筋和纵向加强筋；

所述下凸预制混凝土梁的连接侧壁的上端和下端分别设置有第一凹口，所述上凸预制混凝土梁的连接侧壁的上端和下端分别对应设置有第二凹口；所述下凸预制混凝土梁的上端的第一凹口与上凸预制混凝土梁的上端的第二凹口内分别对应设置有上预埋钢板，所述下凸预制混凝土梁下端的第一凹口与上凸预制混凝土梁下端的第二凹口内分别对应设置有下预埋钢板；所述上预埋钢板和下预埋钢板分别与纵向加强筋固定连接；所述上预埋钢板的上端面和下预埋钢板的下端面分别通过固定部件对应连接有上加固钢板和下加固钢板；

所述下凸预制混凝土梁的连接侧壁的上部和下部分别设置有第三凹口，所述上凸预制混凝土梁的连接侧壁的上部和下部分别设置有与第三凹口相对应的第四凹口；所述第一凹口、第三凹口在下凸预制混凝土梁的连接侧壁上呈阶梯形，所述第二凹口、第四凹口在上凸预制混凝土梁的连接侧壁上呈阶梯形；

所述第三凹口和第四凹口内分别横向对应设置有受力钢筋，受力钢筋一端分别与对应的下凸预制混凝土梁、上凸预制混凝土梁连接，另一端与对应的受力钢筋通过连接部件固定连接。

另外，本发明提供的装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述连接部件为钢套筒，所述钢套筒套设于两个受力钢筋的连接处，所述受力钢筋与钢套筒之间的缝隙采用砂浆浇灌。

优选的，所述下凸预制混凝土梁的连接侧壁的中部和上凸预制混凝土梁的连接侧壁的中部为斜坡面；所述斜坡面上分别预埋有连接钢板，连接钢板的上端和下端分别竖向设置有模板，模板的上端或下端与对应的凹口的底面平齐，模板与横向加强筋固定连接。

进一步优选的，所述连接钢板与水平面的夹角为30-60°。

进一步优选的，所述连接钢板上铺设有弹性橡胶片。

优选的，所述固定部件为多个加强螺栓，多个所述加强螺栓预设于所述上预埋钢板与下预埋钢板内；所述上加固钢板和下加固钢板上分别对应开设有与多个加强螺栓相匹配的多个螺孔，每个加强螺栓与对应螺孔通过螺母固定。

优选的，还包括预制混凝土柱，所述上预埋钢板的远离连接侧壁的一端端部与预制混凝土柱之间的距离为100-200mm。

优选的，上预埋钢板分别与下凸预制混凝土梁连接侧壁上端的第一凹口、上凸预制混凝土梁上端面的第二凹口相匹配。

优选的，下预埋钢板分别与下凸预制混凝土梁连接侧壁下端的第一凹口、上凸预制混凝土梁下端面的第二凹口相匹配。

优选的，第一凹口内的上预埋钢板与第二凹口内的上预埋钢板之间的水平距离等于第三凹口的长度、第四凹口的长度和弹性橡胶片的厚度之和。

优选的，第一凹口内的上预埋钢板与第二凹口内的上预埋钢板之间的水平距离大于上加固钢板或下加固钢板的长度。

(二)一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，制作下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁；

步骤2，在第一凹口和第二凹口内预埋上预埋钢板和下预埋钢板；将下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁对接；将第三凹口内的受力钢筋与第四凹口内的受力钢筋通过连接部件固定连接；

步骤3，将上预埋钢板、下预埋钢板分别通过固定部件与上加固钢板、下加固钢板固定连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过结构设计，形成了三层耗能结构，上加固钢板和下加固钢板在梁的最外层形成一层耗能结构，连接钢板在中部形成耗能层，受力钢筋在内部形成一层耗能结构，使发生小震(小于4级)时，各部件均保持弹性状态；中震(4-6级)情况下外层加固钢板屈服或破坏，连接钢板开始屈服受力；大震(6-8级)情况下，连接钢板耗能破坏，受力钢筋开始屈服受力，使本连接节点能够承受各种震级，在地震中，保证梁的主体结构的稳定性和安全性，提高了连接节点的抗震性能。

(2)本发明将梁在地震中的受力部位设计为便于更换的加固钢板、连接钢板和受力钢筋，使本发明的连接节点便于地震后的修复和更换，实用性强。

(3)本发明通过在连接节点处设置弹性橡胶片，使连接节点处多了一层缓冲层，进一步加强了本连接节点的延性变形能力和抗震性能。

(4)本发明中的连接钢板与其两侧的模板形成的反z字型连接形状，使本连接节点的形状符合梁结构在地震中的晃动趋势，使得本连接节点在地震的冲击波下即使发生错动也不会发生断裂，增强了本连接节点的延性变形能力，进而加强了抗震性能。

(5)本发明的施工方法简单，易于操作，装配率高，可大大提高建筑施工的效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

图1是本发明的一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点的立体结构示意图。

图2是本发明中的下凸预制混凝土梁的连接结构示意图。

图3是本发明中的下凸预制混凝土梁的结构示意图。

图4是本发明中的上凸预制混凝土梁的结构示意图。

图5是本发明中的上预埋板的结构示意图。

图6是本发明中的上加固板的结构示意图。

图7是本发明中的连接部件的一种实施例的结构示意图。

以上图中，1下凸预制混凝土梁；101第一凹口；102第三凹口；2上凸预制混凝土梁；201第二凹口；202第四凹口；3上预埋钢板；4下预埋钢板；5上加固钢板；501加强螺栓；502螺孔；503螺母；6下加固钢板；7受力钢筋；701钢套筒；8连接钢板；801模板；9预制混凝土柱；10弹性橡胶片。

具体实施方式

参考图1-图4，本发明实施例提供的一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点，包括相互对应设置的下凸预制混凝土梁1和上凸预制混凝土梁2；所述下凸预制混凝土梁1和上凸预制混凝土梁2内分别设置有横向加强筋和纵向加强筋；所述下凸预制混凝土梁1的连接侧壁的上端和下端分别设置有第一凹口101，所述上凸预制混凝土梁2的连接侧壁的上端和下端分别对应设置有第二凹口201；所述下凸预制混凝土梁1的上端的第一凹口101与上凸预制混凝土梁2的上端的第二凹口201内分别对应设置有上预埋钢板3，所述下凸预制混凝土梁1下端的第一凹口101与上凸预制混凝土梁2下端的第二凹口201内分别对应设置有下预埋钢板4；所述上预埋钢板3和下预埋钢板4分别与纵向加强筋固定连接；所述上预埋钢板3的上端面和下预埋钢板4的下端面分别通过固定部件对应连接有上加固钢板5和下加固钢板6。

所述下凸预制混凝土梁1的连接侧壁的上部和下部分别设置有第三凹口102，所述上凸预制混凝土梁2的连接侧壁的上部和下部分别设置有与第三凹口102相对应的第四凹口202；所述第一凹口101、第三凹口102在下凸预制混凝土梁1的连接侧壁上呈阶梯形，所述第二凹口201、第四凹口202在上凸预制混凝土梁2的连接侧壁上呈阶梯形；所述第三凹口102和第四凹口202内分别横向对应设置有受力钢筋7，受力钢筋7一端分别与对应的下凸预制混凝土梁1、上凸预制混凝土梁2连接，另一端与对应的受力钢筋7通过连接部件固定连接。

以上实施例中，下凸预制混凝土梁1和上凸预制混凝土梁2内的纵向加强筋与上预埋钢板3、下预埋钢板4固定连接，通过连接节点的相互匹配进行装配连接，形成装配式预制混凝土梁；通过下凸预制混凝土梁1连接侧壁上下端的第一凹口101内的上预埋钢板3、下预埋钢板4与上凸预制混凝土梁2连接侧壁上下端的第二凹口201内对应的上预埋钢板3、下预埋钢板4形成两边对称结构，下凸预制混凝土梁1和上凸预制混凝土梁2内的纵向加强筋与上预埋钢板3、下预埋钢板4焊接固定，同时使上预埋钢板3与下预埋钢板4成为梁内与外部加固钢板连接的可更换部件，使在中震情况下，外部的上加固钢板5与下加固钢板6屈服或破坏，而主梁结构不受影响，形成外部耗能层，而外层加固钢板可更换。第一凹口101、第三凹口102和第二凹口201、第四凹口202，使下凸预制混凝土梁1的连接侧壁的上端和下端和上凸预制混凝土梁2的连接侧壁的上端和下端分别形成阶梯式凹口，增加连接节点的接触面积，进而增大摩擦力，提高结合力。第三凹口102和第四凹口202内分别横向对应设置有受力钢筋7，受力钢筋7一端与对应的下凸预制混凝土梁1、上凸预制混凝土梁2连接，另一端与对应的受力钢筋7通过连接部件固定连接，受力钢筋7在梁内部形成一层受力增强耗能层，在中震情况下，受力钢筋7不发生损伤和变形，大震情况下，钢板退出工作，受力钢筋7在梁内部受力，增强了连接节点的抗震性能。

本发明的连接节点通过结构设计，形成了三层耗能结构，上加固钢板5和下加固钢板6在梁的最外层形成一层耗能结构和受力钢筋7在内部形成一层耗能结构，使发生小震时，本连接节点各部件均保持弹性状态，中震情况下外层加固钢板6开始屈服，受力钢筋7不受力，保证梁的主体结构的稳定性和安全性，提高了连接节点的抗震性能；同时，将梁在地震中的受力部位设计为便于更换的加固钢板和受力钢筋7，使本发明的连接节点便于地震后的修复和更换，实用性强。

参考图7，根据本发明的一个实施例，连接部件为钢套筒701，钢套筒701套设于两个受力钢筋7的连接处，受力钢筋7与钢套筒701之间的缝隙采用砂浆浇灌。

以上实施例中，两组受力钢筋可以焊接连接，也可以通过钢套筒701套设于两组受力钢筋7的连接处，便于两组受力钢筋7之间的准确对接，避免待连接的两组受力钢筋7之间出现位置错动，受力钢筋7与钢套筒701之间的缝隙采用砂浆浇灌，可加强受力钢筋7连接的强度和稳定性，增强连接节点的连接强度。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，下凸预制混凝土梁1的连接侧壁的中部和上凸预制混凝土梁2的连接侧壁的中部为斜坡面；斜坡面上分别预埋有连接钢板8，连接钢板8的上端和下端分别竖向设置有模板801，模板801的上端或下端与对应的凹口的底面平齐，模板801与横向加强筋固定连接。

以上实施例中，下凸预制混凝土梁1的连接侧壁的中部和上凸预制混凝土梁2的连接侧壁的中部为斜坡面，斜坡面预埋有连接钢板8，连接钢板8的上端和下端分别竖向焊接模板801，模板801的上端或下端与对应的凹口的底面平齐，模板801与横向加强筋固定连接，保证了连接节点处的连接平面的平整度，即保证了连接节点两侧梁受力的均匀性，使该连接节点在地震中力的传递平稳均匀；且连接钢板8与模板801在连接处形成反z字型连接形状，使本连接节点的形状符合梁结构在地震中的晃动趋势，使得本连接节点在地震的冲击波下即使发生错动也不会发生断裂，增强了本连接节点的延性变形能力，进而加强了抗震性能。

参考图1和图2，根据本发明的一个实施例，连接钢板8与水平面的夹角为30-60°。

以上实施例中，连接钢板8与水平面的夹角为30-60°，使连接钢板8与两侧的支撑模板801的形状与地震的震荡波形状相仿，使得本连接节点在地震的冲击波下发生错动而不发生断裂，增强了本连接节点的延性变形能力，进而加强了抗震性能。

参考图1，根据本发明的一个实施例，连接钢板8上铺设有弹性橡胶片10。

以上实施例中，连接钢板8上铺设有弹性橡胶片10，使连接节点处多了一层缓冲层，进一步加强了本连接节点的延性变形能力和抗震性能。

参考图5和图6，根据本发明的一个实施例，所述固定部件为多个加强螺栓501，多个所述加强螺栓501预设于所述上预埋钢板3与下预埋钢板4内；所述上加固钢板5和下加固钢板6上分别对应开设有与多个加强螺栓501相匹配的多个螺孔502，每个加强螺栓501与对应螺孔502通过螺母503固定。

以上实施例中，加强螺栓501伸入螺孔502内并通过螺母503固定连接，可使上预埋钢板3与上加固钢板5、下预埋钢板4与下加固钢板6之间形成可拆卸式连接，同时，在外层将下凸预制混凝土梁1和上凸预制混凝土梁2进行固定连接，同时可通过螺栓的大小设置，使其与梁的结果相匹配，保证两者连接的稳定性。

参考图1-图3，根据本发明的一个实施例，还包括预制混凝土柱9，上预埋钢板3的远离连接侧壁的一端端部与预制混凝土柱9之间的距离为100-200mm。

以上实施例中，在正常使用过程中，梁主要受竖向荷载作用，在连接节点位置存在弯矩，上预埋钢板3的远离连接侧壁的一端端部与预制混凝土柱9之间的距离为100-200mm，使连接节点处的弯矩不会太大，进而避免了由于连接节点与柱之间的弯矩导致的整体结构稳定性差的问题。

参考图1，根据本发明的一个实施例，上预埋钢板3分别与下凸预制混凝土梁1连接侧壁上端的第一凹口101、上凸预制混凝土梁2连接侧壁上端的第二凹口201相匹配。

参考图2和图4，根据本发明的一个实施例，下预埋钢板4分别与下凸预制混凝土梁1连接侧壁下端的第一凹口101、上凸预制混凝土梁2连接侧壁下端的第二凹口201相匹配。

以上实施例中，上预埋钢板3、下预埋钢板4与对应的凹口相匹配，使上端的第一凹口101、第二凹口201被两个上预埋钢板3填满，下端的第一凹口101、第二凹口201被两个下预埋钢板4填满，上预埋钢板和下预埋钢板通过与对应梁内的横向钢筋或纵向钢筋焊接固定，避免在第一凹口101或第二凹口201处出现力传递的缺口，使本连接节点中的力传递连续，增强结构的稳定性。

参考图1，根据本发明的一个实施例，第一凹口101内的上预埋钢板3与第二凹口201内的上预埋钢板3之间的水平距离等于第三凹口102的长度、第四凹口202的长度和弹性橡胶的厚度之和。

以上实施例中，第一凹口101内的上预埋钢板3与第二凹口201内的上预埋钢板3之间的水平距离等于第三凹口102的长度、第四凹口202的长度和弹性橡胶的厚度之和，形成内外补充结构，使外层的第一凹口101内的上预埋钢板3与第二凹口201内的上预埋钢板3之间的镂空处薄弱部通过内层的第三凹口102、第四凹口202内的受力钢筋7和弹性橡胶来补充加固，考虑到地震中梁的具体受力情况，将镂空处设于外层，将受力钢筋7设于内层，呈现连接节点结构强度由外向内的逐渐递增。

参考图1，根据本发明的一个实施例，第一凹口101内的上预埋钢板3与第二凹口201内的上预埋钢板3之间的水平距离大于上加固钢板5或下加固钢板6的长度。

以上实施例中，第一凹口101内的上预埋钢板3与第二凹口201内的上预埋钢板3之间的水平距离大于上加固钢板5或下加固钢板6的长度，保证上加固钢板5或下加固钢板6位于上预埋钢板3或下预埋钢板4外侧，发生地震时，外部加固板破坏至多影响预埋钢板而不会破坏主梁结构，且便于破坏件的更换。

实施例

一种装配式预制钢筋混凝土梁的连接节点的施工方法，包括以下步骤：

步骤1，制作下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁。

步骤2，在第一凹口和第二凹口内预埋上预埋钢板和下预埋钢板；具体地，将上预埋钢板和下预埋钢板嵌放入对应的凹口内，使上预埋钢板的上端面与下凸预制混凝土梁、上凸预制混凝土梁的上端面平齐，使下预埋钢板的下端面与下凸预制混凝土梁、上凸预制混凝土梁的下端面平齐。在下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁的连接侧壁的斜坡面上预埋连接钢板；在连接钢板上铺设弹性橡胶片，将下凸预制混凝土梁和上凸预制混凝土梁对接，使第三凹口内的受力钢筋与第四凹口内的受力钢筋对准；将第三凹口内的受力钢筋与第四凹口内的受力钢筋固定连接；具体地，通过焊接或者钢套筒连接再砂浆浇灌的方式将两边的受力钢筋固定连接。

步骤3，将上预埋钢板、下预埋钢板上的预设螺栓伸入上加固钢板、下加固钢板上的对应螺孔内，并通过螺母固定，完成预制混凝土梁的连接节点的装配。

本发明的施工方法中所述的预埋为将钢板与梁内的钢筋进行焊接固定，完成预埋件的位置固定，即上预埋钢板、下预埋钢板与下凸预制混凝土梁、上凸预制混凝土梁内的位于梁边缘的纵向加强筋进行焊接固定；两个连接钢板与模板焊接或螺栓固定后，将对应的模板与下凸预制混凝土梁、上凸预制混凝土梁内的位于第三凹口和第四凹口处的横向加强筋进行焊接固定。若上预埋钢板、下预埋钢板与梁之间存在缝隙，连接钢板与梁之间存在缝隙，采用混凝土砂浆浇灌。采用本发明实施例的方法对预制梁进行装配，只需要两名工人两小时之内就能完成该预制混凝土梁的装配过程，耗时短，易于操作，装配率高，可大大提高建筑施工的效率。

本发明中的上加固钢板、下加固钢板、上预埋钢板、下预埋钢板的长度和厚度根据实际结构及该建筑物的抗震等级来确定，宽度与梁的宽度相同。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。