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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

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 宋莹 | 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

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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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