全装配式螺栓连接自复位梁柱节点、安装方法及自复位方法与流程

本发明具体涉及一种全装配式螺栓连接自复位梁柱节点、安装方法及自复位方法，适用于预制装配式混凝土框架结构的干连接节点，属于装配式建筑工程结构技术领域。

背景技术：

装配式结构具有质量好、生产效率高、工人劳动强度低、保护环境等优点，因此工程界的专家积极倡导应用装配式混凝土结构。梁柱连接节点是预制混凝土结构的重要组成部分，主要有干连接和湿连接两种方式，湿连接节点抗震性能良好，基本接近现浇混凝土节点性能。但后浇节点狭小的作业空间，大大增加了其箍筋设置和混凝土浇筑的难度，施工质量难以保证。干连接节点能够确保刚度和承载力类似于现浇结构，不过恢复力性和延性较差，难以防止地震荷载作用下产生的破坏，但较于湿连接具有施工便捷的特点，更符合建筑产业化发展的趋势。

干连接中的螺栓连接由于其安装方便的施工特点备受业内关注。为了满足整体框架的结构要求，每个连接件必须能够安全地将剪切力和弯曲力矩从一个预制构件传递到另一个预制构件。梁和柱之间的力传递及其对整体框架性能的影响取决于连接件的特性。因此如何保障预制构件之间连接的性能和结构整体的性能是一项亟待解决的问题。

技术实现要素：

根据上述现有技术存在的一些弊端，本发明提供一种全装配式螺栓连接自复位梁柱节点，该节点采用螺栓连接方式：预制梁外伸螺纹钢筋穿过柱预留孔，此时梁柱对应预埋钢板端部对接，进而用摩擦型高强螺栓固定，形成梁柱螺栓连接节点，之后将粘弹性材料置于预制柱预埋钢板套筒内，且螺纹钢筋穿过粘弹性材料中空部分，进而用螺帽底座与螺纹钢筋端部螺纹拧紧固定，最后通过柱预留灌浆孔少量灌浆，使梁钢筋和柱有效连接，增加梁柱整体性。其中，带预埋钢板预制梁柱在工厂制作，现场拼接过程只有少量灌浆，属于干式连接，施工方便，节省工期。在地震作用下，节点处发生转动，导致梁纵向钢筋受力带动螺帽底座挤压粘弹性材料耗能，同时预埋钢板套筒对粘弹性材料的约束作用，产生强恢复能力回拉钢筋，使结构形成自复位系统，能有效提升建筑物的安全性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种全装配式螺栓连接自复位梁柱节点，包括预制混凝土梁、预制混凝土柱，所述的预制混凝土梁端部设有第一钢板，所述的预制混凝土柱靠近梁侧设有第二钢板，背对梁侧设有第三钢板，所述预制混凝土梁端部的第一钢板和预制混凝土柱的第二钢板之间通过螺栓连接；

所述预制混凝土梁内部设有梁内纵筋，所述梁内纵筋的一端伸出所述预制混凝土梁设置，并且梁内纵筋伸出部分的末端具有螺纹连接部；

所述预制混凝土柱、以及预制混凝土柱两侧的第二钢板和第三钢板上均预留供所述梁内纵筋穿过的孔道；

预制混凝土梁之间通过第二钢板内侧焊接弯起钢筋，所述弯起钢筋与预制柱内部的钢筋笼绑扎组合；

第三钢板的外侧对应所述孔道的位置固定设有中空钢套筒，所述中空钢套筒内嵌套设有粘弹性材料耗能单元，所述粘弹性耗能单元的中心设有供所述梁内纵筋穿过的孔道，所述梁内纵筋带螺纹连接部的一端依次穿过第二钢板、预制混凝土柱、第三钢板以及粘弹性耗能单元后与一螺帽底座螺纹连接，当所述梁内纵筋受力时带动所述螺帽底座挤压粘弹性耗能单元在所述中空钢套筒中变形挤压耗能；

预制混凝土柱上设置灌浆孔，所述灌浆孔与所述孔道相连通。

所述中空钢套筒与所述梁内纵筋同轴心，并且梁内纵筋伸出第三钢板一侧长度与中空钢套筒的长度相同。

所述粘弹性耗能单元为内嵌在中空刚套筒内腔中的柱形粘弹性材料，所述柱形粘弹性材料的中间设有供梁内纵筋穿过的孔道，柱形粘弹性材料的外径比中空钢套筒内径小，柱形粘弹性材料的长度为中空钢套筒长度与螺帽底座长度之差。

所述螺栓为摩擦型高强螺栓。

本发明进一步公开了一种基于所述全装配式螺栓连接自复位梁柱节点的安装方法，所述预制混凝土柱与预制混凝土梁在工厂预制完成，将梁内纵筋向外伸出的螺纹连接部依次穿过第二钢板、预制混凝土柱、第三钢板以及粘弹性耗能单元后与一螺帽底座螺纹连接，此时，梁端第一钢板和柱侧第二钢板接触顶死，进而将预制混凝土梁、预制混凝土柱一侧第二钢板之间通过对应的螺栓孔对齐，用螺栓拧紧固定，形成螺栓连接节点；

最后通过所述灌浆孔向预制混凝土柱内少量灌浆，使预制混凝土梁内的梁内纵筋和预制混凝土柱之间有效连接，增加梁柱整体性。

所述灌浆为灌注比结构所用高一等级的混凝土或钢纤维混凝土或环氧树脂。

本发明进一步公开了一种基于所述全装配式螺栓连接自复位梁柱节点的自复位方法，在地震作用下，混凝土梁柱连接节点处产生转动，连接钢板屈服变形后，梁内纵筋受力带动螺帽底座挤压粘弹性材料耗能，同时预埋钢板套筒对粘弹性材料的约束作用，产生强恢复能力回拉钢筋，使结构形成自复位系统。

相比于现有技术，本发明技术方案具有的有益效果为：

一、干连接中的螺栓节点是一种半刚性节点，在耗能能力上优于焊接及牛腿刚性连接，但承载力通常比刚性节点差，本发明利用预埋钢板及摩擦型高强螺栓将预制梁柱连接成整体，用加设在柱预埋钢板上的粘弹性挤压耗能装置与梁内纵筋相连，在地震作用下，节点处发生转动，导致梁纵向钢筋受力带动螺帽底座挤压粘弹性材料可耗散一部分地震作用对节点造成的损伤，变相的增加了螺栓节点的承载力。

二、由于粘弹性材料在受挤压后可恢复变形的这一固有特性，以及钢套筒在粘弹性材料变形后的一个约束作用，在钢筋变形带动挤压粘弹性之后，使结构回拉，形成了一种具有自复位功能的新型干连接耗能减震螺栓节点。

附图说明

图1是本发明一种全装配式螺栓连接自复位梁柱节点的结构示意图；

图2是本发明预制混凝土柱连接第一钢板一侧的侧视图；

图3是本发明预制混凝土柱连接第二钢板一侧的侧视图；

图4是预制混凝土柱的立体图；

图5是本发明预制混凝土梁的结构示意图；

图6是预制混凝土梁的立体图；

图7是本发明螺纹钢筋结构示意图；

图8是本发明粘弹性材料结构示意图；

图9是本发明螺帽底座示意图；

图10是本发明未加底部螺帽示意图；

图11是图1的立体图；

图12是节点在地震作用下的变形图；

图中：1、预制混凝土柱；1-1、预留灌浆孔；2、预制混凝土梁；2-1、梁内纵筋；3、摩擦型高强螺栓；4、粘弹性材料；5、螺帽底座。

具体实施方式

为了使发明内容更加易懂，下面根据附图叙述具体实施方式：

实施例1

如图1至图10所示，本发明所述的是一种全装配式螺栓连接自复位梁柱节点，其中，所述预制混凝土柱1与预制混凝土梁2在工厂预制完成，预制混凝土柱的一端端部两侧预埋钢板焊弯起钢筋，与柱钢筋笼绑扎组合且置于柱截面两侧正中心槽口的位置。

梁内纵筋2-1穿过梁端预埋钢板预留孔，此时梁柱预埋钢板顶死，进而将预制混凝土梁、预制混凝土柱上的预埋钢板通过对应的四个螺栓孔对齐，用摩擦型高强螺栓3拧紧固定，形成螺栓连接节点，进而将粘弹性材料4置于预制柱预埋钢板套筒内，且梁内纵筋2-1穿过粘弹性材料4中空部分，进而用螺帽底座5与螺纹钢筋端部螺纹拧紧固定，最后通过柱预留灌浆孔1-1少量灌浆，使梁钢筋和柱有效连接，增加梁柱整体性。

在地震作用下，混凝土梁柱连接节点处产生转动，连接钢板屈服变形后，梁内纵筋受力带动螺帽底座挤压粘弹性材料耗能，同时预埋钢板套筒对粘弹性材料的约束作用，产生强恢复能力回拉钢筋，使结构形成自复位系统，能有效提升建筑物的安全性能。

实施例2

本发明一个优选实施例中，该形式可用于墙柱连接，具体连接方法与实施例1类似。上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。