一种装配式可更换耗能混合连接节点及安装方法
成果类型:: 发明专利,新品种,新技术
发布时间: 2022-10-09 10:05:28
本发明公开了一种装配式可更换耗能混合连接节点及安装方法,包括钢管混凝土、预制混凝土梁和耗能连接件;钢管混凝土包括高强混凝土和钢管,钢管内部灌入高强混凝土形成钢管混凝土;所述钢管混凝土的外侧设置有柱端H型钢,所述柱端H型钢的侧面浇筑部分混凝土;预制混凝土梁包括预制混凝土、预制H型钢和纵筋;纵筋固定在预制H型钢的翼缘部位,浇筑预制混凝土后形成预制混凝土梁;预制H型钢和柱端H型钢上均设置有H型钢腹板,H型钢腹板之间通过销轴进行连接;耗能连接件通过高强螺栓连接设置在柱端H型钢和预制H型钢。可显著提升装配式建筑的施工效率、截面承载能力和耗能能力。
进一步的,连接节点采用Q690高强薄壁方形钢管混凝土柱,高强材料的应用能够显著增强钢管的约束效应和抗屈曲能力,并且内部灌入的自密实混凝土,有利于改善钢管浇筑过程的密实性;进一步的,将预制混凝土梁的纵筋焊接在H型钢的翼缘表面,采用箍筋固定焊接到一起,并在腹板表面设置带有弯钩的钢筋,提升腹板位置与混凝土的粘结性能。进一步的,耗能连接件的构造形式采用圆形开洞方式制作而成,并在侧面开出弧形凹槽,更符合连接件的传力路径,中间的薄弱位置有利于钢板的塑性发展,避免了连接件处荷载的增大,保护构件不承受过大荷载。进一步的,在预制钢管混凝土柱的内部设置多排钢筋连接,在外表面设置环板,并浇筑混凝土,以保护钢筋不受腐蚀,并能提升钢管混凝土柱与外部预制H型钢的整体性能,确保梁端传来的荷载可以传递到核心混凝土中,减少高强薄壁钢管表面应力集中和局部撕裂问题。进一步的,穿心纵筋的设置,有利于提升节点核心区的整体性能,避免梁柱传力不协调等问题。
装配式建筑所用构件需要提前在工厂中预制完成,在施工现场经过简单处理,即可在短时间内安装完成,极大的优化了建筑的施工周期,减少了现场安装过程中噪音、污染、养护和造价高等问题。然而,在装配式中,连接节点对于建筑的整体性能和抗震性能至关重要,不合理的节点设计和复杂的施工工序可能会使构件之间安装不牢固,导致建筑在地震作用下发生严重破坏甚至倒塌问题。
目前,常见的装配式建筑主要包括混凝土结构、钢结构和现代木结构建筑等,传统的装配式混凝土结构常采用套筒浆连接或机械连接,对施工精度要求较高,施工质量难以保证;在常见的装配式钢结构中,用钢量较大、造价高、防火和防锈等问题难以避免;现代木结构建筑存在材料腐蚀和承载力不足等问题,难以适用于高层建筑。建筑在地震作用下常常会发生局部损伤,由于构件塑性铰的产生,使得构件表面呈现出较大的裂缝和变形,难以通过简单的手段进行修复,且现浇式节点在地震作用下表现出的耗能能力较差,不利于改善建筑的抗震能力。
传统的钢管混凝土柱-混凝土梁采用完全湿式连接方案,对施工质量要求较高、养护周期长、施工效率难以提升,且这种结构形式的框架难以保证结构的整体性能和抗震性能。
本发明在结构工程技术领域有着广泛的应用前景。
发明人:张再昱 王嘉琪 王建涛 赵炳震 孙清
西安交通大学是我国最早兴办、享誉海内外的著名高等学府,是教育部直属重点大学。西迁以来,一代代交大人扎根西部、服务国家,为西部发展和国家建设作出了卓越贡献,以实际行动铸就了第一批纳入中国共产党人精神谱系的西迁精神。2017年12月,习近平总书记对学校15位老教授来信作出重要指示。在2018年新年贺词中,习近平总书记再次提到“西安交大西迁的老教授”。2020年4月22日,习近平总书记来校考察并发表重要讲话,强调西迁精神的核心是爱国主义,精髓是听党指挥跟党走,与党和国家、与民族和人民同呼吸、共命运,勉励师生在新时代创造属于我们这代人的历史功绩,给全校师生以巨大关怀和极大鼓舞,为学校新时代建设中国特色世界一流大学提供了根本遵循和行动指南。
本发明提供一种装配式可更换耗能混合连接节点,通过在预制H型钢和柱端H型钢之间通过销轴设置铰接,并设置可更换耗能连接件,可以在地震作用下保护梁柱构件不受破坏,通过耗能连接件的塑性变形,增强节点的耗能能力;耗能连接件在地震作用下受损后,可及时更换,有利于中震可修方案的推行,并且在安装过程中,耗能连接件还可作为外接牛腿,在吊装试件的过程中,可将混凝土梁搭接在耗能连接件的表面,随后机械设备可进行下一构件的吊装工作,有利于提升吊装的施工速度,简化施工工序。本发明可在H型钢和混凝土梁的上部可设置钢筋和混凝土后浇段,有利于装配式楼板的安装,在减少施工周期和现场浇筑工序的同时,符合现代化绿色装配式建筑施工的需求。
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