本發(fā)明涉及一種內(nèi)藏x形低屈服點型鋼連接件的裝配式耗能梁連接節(jié)點，在正常使用荷載下滿足承載力要求，在地震作用下可以通過局部耗能的方式保證節(jié)點和結(jié)構(gòu)整體的承載力和抗震能力，施工簡便，并且在很大程度上改善了裝配式梁節(jié)點的力學(xué)性能，屬于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

近年來，建筑工業(yè)化的概念在我國得到了持續(xù)推廣，并在一些工程中得到應(yīng)用。推廣裝配式建筑是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的重要實現(xiàn)方式，而裝配式混凝土是裝配式建筑的重要組成部分。該種建筑形式能提高建造質(zhì)量、縮短施工周期、節(jié)省建筑材料、減少污染物排放。完全符合我國未來建筑業(yè)的發(fā)展趨勢。

有研究表明，裝配式混凝土建筑質(zhì)量的關(guān)鍵在于預(yù)制構(gòu)件之間的節(jié)點的制造工藝和施工質(zhì)量。目前，國內(nèi)外針對裝配式框架結(jié)構(gòu)中的梁—柱節(jié)點、柱、柱節(jié)點、裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)中的墻—墻節(jié)點等進(jìn)行了一系列的試驗和理論研究。然而，目前裝配梁經(jīng)常出現(xiàn)現(xiàn)場定位較困難、在荷載作用下后澆混凝土與預(yù)制構(gòu)件的界面容易開裂且開裂后裂縫容易開展貫通、梁端因為箍筋加密造成的混凝土振搗困難，不易澆筑密實等問題。實現(xiàn)預(yù)制梁與其他構(gòu)件的有效連接，已經(jīng)成為推廣裝配式建筑、提高其建造質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

相關(guān)研究已經(jīng)證明

在受剪較大梁構(gòu)件預(yù)埋低屈服鋼板可以有效幫助梁端受力后實現(xiàn)內(nèi)力重分布，改善梁端的脆性破壞，提高節(jié)點延性和抗剪承載力，而預(yù)埋開孔低屈服鋼版可以進(jìn)一步改善梁端的破壞特征和耗能能力，增強節(jié)點耗能能力。超高韌性水泥基復(fù)合材料(uhtcc)的韌性是普通混凝土的2.6倍以上，開裂后韌性還會進(jìn)一步提高，且具備一定的開裂后自恢復(fù)能力，非常適合用該種材料來解決預(yù)制混凝土節(jié)點開裂荷載較低，開裂后裂縫發(fā)展較快且易形成水平通縫的弊端。

目前，如何利用已有的材料和技術(shù)手段構(gòu)造一種受力性能良好、受力合理、傳力明確且施工方便快捷的新型制梁連接節(jié)點，已經(jīng)成為將裝配式混凝土技術(shù)必須要解決的技術(shù)難點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種傳力合理，施工便捷，施工質(zhì)量易控制，耗能能力較強的內(nèi)藏x形低屈服點型鋼連接件的裝配式耗能梁連接節(jié)點。該種連接節(jié)點在日常使用時可滿足荷載需求，在地震時作用下，該種節(jié)點可以通過較大應(yīng)變來耗散地震能量。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種內(nèi)藏x形低屈服點型鋼連接件的裝配式耗能梁連接節(jié)點，該節(jié)點包括：預(yù)制梁1、梁端連接段2、連接槽鋼3、開孔型鋼連接件4、受力鋼筋5、后澆節(jié)點6、鋼筋灌漿套筒7和高強螺栓8。預(yù)制梁1為預(yù)制件。梁端連接段2為與現(xiàn)場澆筑構(gòu)件整體澆筑的一段懸臂梁，預(yù)制梁1和梁端連接段2之間為后澆節(jié)點6；梁端連接段2和預(yù)制梁1內(nèi)都設(shè)置有連接槽鋼3和受力鋼筋5，梁端連接段2和預(yù)制梁1內(nèi)的連接槽鋼3通過高強螺栓8與開孔型鋼連接件4連接，鋼筋灌漿套筒7用以連接梁端連接段2和預(yù)制梁1內(nèi)的受力鋼筋5；所述后澆節(jié)點6填充超高韌性水泥基復(fù)合材料，提高節(jié)點延性和耗能能力。現(xiàn)場連接時將連接槽鋼3的錨固段澆入混凝土內(nèi)，并預(yù)留一部分外伸段和縱向的受力鋼筋5；預(yù)制梁1內(nèi)預(yù)留的受力鋼筋5和梁端連接段2內(nèi)預(yù)留的受力鋼筋5位置一一對應(yīng)?，F(xiàn)場施工時，將預(yù)制梁1吊裝至指定位置，使用高強螺栓8將連接槽鋼3通過開孔型鋼連接件4進(jìn)行連接，并將梁端連接段2內(nèi)預(yù)留的連接鋼筋和預(yù)制梁1內(nèi)預(yù)留的連接鋼筋一一采用鋼筋灌漿套筒7進(jìn)行連接。灌漿料養(yǎng)護(hù)一天后用超高韌性水泥基復(fù)合材料(uhtcc)進(jìn)行澆筑后澆拼縫，養(yǎng)護(hù)28天后，即形成有效傳力的節(jié)點。

所述梁端連接段2采用超高韌性水泥基復(fù)合材料澆筑，且在端部設(shè)置馬牙槎。梁端連接段2的長度為設(shè)計梁長度的1/12-1/10，且不低于50mm，梁端連接段2的鋼筋標(biāo)號均與預(yù)制梁1相同，采用的超高韌性水泥基復(fù)合材料抗壓設(shè)計值與預(yù)制梁相同。連接段受力鋼筋的配置與預(yù)制梁1一一對應(yīng)，且需要在梁外側(cè)預(yù)留一定長度的鋼筋連接段，鋼筋連接段長度為后澆節(jié)點設(shè)計長度的1/2。

所述預(yù)制梁1為工廠預(yù)制結(jié)構(gòu)，預(yù)制梁1的端部預(yù)留馬牙槎，并預(yù)留連接槽鋼3和連接鋼筋，預(yù)制梁1的加工長度＝設(shè)計梁長度-梁端連接段長度-預(yù)留后澆拼縫長度。

后澆節(jié)點6的軸心抗壓強度設(shè)計值與預(yù)制梁中混凝土的軸心抗壓強度設(shè)計值相同，且后澆區(qū)超高韌性水泥基復(fù)合材料的極限拉應(yīng)變應(yīng)為預(yù)制梁中普通混凝土極限應(yīng)變的3.0倍以上。

后澆節(jié)點6的高度、寬度均與預(yù)制梁1和梁端連接段2相一致，后澆節(jié)點6的長度取設(shè)計梁長度的1/12到1/8且不小于600mm。

開孔型鋼連接件4在施工過程中起到定位的作用，在地震作用下開孔型鋼連接段先行屈服并發(fā)揮耗能能力并提高截面的抗剪承載力。開孔型鋼連接件4和預(yù)埋連接槽鋼3互連接的位置需預(yù)先加工螺栓孔以便于現(xiàn)場進(jìn)行螺栓連接。

開孔型鋼連接件4選取屈服強度小于235mpa，且屈強比小于等于0.8，斷后伸長率大于40％的型鋼制作，焊縫施工要求及焊接尺寸需滿足相關(guān)加工要求。開孔型鋼連接件4的型鋼延梁長度方向長度為梁長度的1/8-1/6且不小于0.5m，翼緣寬度為梁寬度的1/3-1/2,高度為梁高的1/3-1/2，型鋼連接件的腹板制作成內(nèi)凹的階梯形，每個階梯段的高度為開孔型鋼連接件總高度的1/6-1/4。每個階梯段的內(nèi)凹深度為開孔型鋼連接件總高度的1/6-1/4,為提高該種連接件的耗能能力，需要在腹板上開孔，開孔面積不應(yīng)大于腹板面積的20％。在梁截面內(nèi)，開孔型鋼連接件的截面積不應(yīng)小于預(yù)制梁截面總面積的0.4％。在加工完成后需在開孔型鋼連接件表面涂抹2mm厚的硅膠，開口內(nèi)也需用硅膠填充密實。

鋼筋灌漿套筒7的連接部位設(shè)置在后澆節(jié)點6區(qū)內(nèi)，現(xiàn)場將連接鋼筋調(diào)整到對應(yīng)位置后，即可進(jìn)行灌漿操作；鋼筋灌漿套筒7由套筒和灌漿料組成，套筒和灌漿料的材料屬性滿足《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中的相關(guān)規(guī)定。套筒內(nèi)灌注灌漿料這種連接形式提高節(jié)點鋼筋連接的可靠度，并預(yù)防傳統(tǒng)的套筒連接造成的鋼筋連接處因鋼筋截面過度削弱而造成的破壞。

在梁端連接段2和后澆節(jié)點6配置箍筋，但不需要加密，以保證超高韌性水泥基復(fù)合材料協(xié)同箍筋一同受剪能力并充分發(fā)揮其塑性變形能力。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)預(yù)先設(shè)置一定長度的水平梁端連接段，可以避免裝配連接部位處于梁端受力最為不利的位置，避免梁端現(xiàn)澆混凝土與預(yù)制混凝土之間因為荷載作用過早開裂及節(jié)點施工困難等問題，并可以控制梁端塑性鉸出現(xiàn)的位置，使塑性鉸出現(xiàn)的位置位于距離梁端有一段距離的部位。

(2)在梁端連接段及預(yù)制梁的梁端設(shè)置馬牙搓可以有效避免混凝土連接界面過早開裂并形成水平通縫，提高界面抗剪性能。

(3)在后澆節(jié)點處采用預(yù)留槽鋼配合焊接h型鋼連接件，使用高強螺栓連接，可有效提高現(xiàn)場施工的安裝質(zhì)量，提高建筑工業(yè)化水平，降低現(xiàn)場安裝定位的難度。在地震作用下，焊接h型鋼連接件也可以自由變形預(yù)先屈服，從而提高梁端抗剪能力，耗散地震能量，避免后澆位置出現(xiàn)節(jié)點區(qū)的脆性破壞。

(3)目前超高韌性水泥基復(fù)合材料(uhtcc)的成本比普通混凝土高，若和現(xiàn)場澆筑構(gòu)件預(yù)制梁整體采用該種材料并不經(jīng)濟，因此本發(fā)明在荷載較大的區(qū)域和關(guān)鍵性的連接節(jié)點使用該種材料，具有經(jīng)濟上的可行性。

(4)采用超高韌性水泥基復(fù)合材料(uhtcc)作為后澆區(qū)澆筑的材料，可以有效改善梁端連接的延性和變形能力，同時增強節(jié)點在地震中的耗能能力，抑制主裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，避免預(yù)制混凝土梁在連接處發(fā)生脆性破壞，可以達(dá)到既提高結(jié)構(gòu)的抗震性能又不過多的提高成本的需求。

(5)與現(xiàn)澆混凝土節(jié)點相比較，該種節(jié)點采用工業(yè)化的方式進(jìn)行生產(chǎn)，按標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格檢驗出廠產(chǎn)品，施工質(zhì)量更加容易保證，且相關(guān)試驗已經(jīng)證明，超高韌性水泥基復(fù)合材料可以同受剪鋼筋協(xié)同受剪，梁端部及后澆區(qū)無需箍筋加密，避免傳統(tǒng)裝配式技術(shù)因節(jié)點區(qū)箍筋過于密集造成節(jié)點部分混凝土澆筑不密實造成的安全問題。

本發(fā)明的功能如下：

一種內(nèi)藏x形低屈服點型鋼連接件的裝配式耗能梁連接節(jié)點，通過設(shè)置與現(xiàn)場澆筑構(gòu)件整體澆筑的梁端連接段、使用超高韌性水泥基復(fù)合材料澆筑的后澆節(jié)點，并使用灌漿套筒連接梁內(nèi)受力鋼筋和梁端連接段內(nèi)預(yù)留鋼筋，將預(yù)制梁在和既有混凝土構(gòu)件連接成一個整體。同時，通過設(shè)置連接槽鋼和型鋼連接件，不僅提高了施工精度降低了現(xiàn)場裝配的難度，而且能夠在地震作用下耗散地震的能量，并改善預(yù)制梁節(jié)點變形和受力情況，實現(xiàn)“強節(jié)點、弱構(gòu)件”的設(shè)計準(zhǔn)則，提高節(jié)點的變形和耗能能力，最終實現(xiàn)整個建筑結(jié)構(gòu)的減震耗能。

預(yù)制梁端設(shè)置由超高韌性水泥基復(fù)合材料澆筑的連接段，并在相交平面加工馬牙搓可以有效抑制后澆節(jié)點處裂縫過早開展，同時，超高韌性水泥基復(fù)合材料能夠參與梁端受剪，有效地耗散地震中的能量，避免梁端節(jié)點脆性破壞，減小建筑結(jié)構(gòu)的破損。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的示意圖。

圖2為本發(fā)明的節(jié)點平面圖。

圖3為本發(fā)明的節(jié)點俯視圖。

圖4為本發(fā)明中在后澆節(jié)點出的剖面圖

圖5為本發(fā)明中型鋼連接件示意圖

圖中：1－預(yù)制梁、2－梁端連接段、3－連接槽鋼、4－型鋼連接件、5－受力鋼筋、6－后澆節(jié)點、7－鋼筋灌漿套筒、8—高強螺栓。

具體實施方式

實施例1：

結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

第一階段：

對于某超高層鋼筋混凝土框架—核心筒結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，預(yù)制梁與剪力墻平面外相交，梁的截面為400mm×900mm，梁跨度為10m，選擇普通受梁端連接段力鋼筋為hrb400，確定連接段3的外伸長度為1000mm，寬度為400mm,后澆段的長度為1000mm,與后澆節(jié)點相接觸的部分設(shè)置馬牙槎，在3內(nèi)布置連接鋼筋，鋼筋的標(biāo)號和直徑均與預(yù)制梁內(nèi)的普通受力鋼筋一一對應(yīng)，上下縱筋及抗扭腰筋均伸出梁平面500mm，并按要求配制已加工完畢的連接槽鋼。連接槽鋼伸入梁端連接段并固定好，并預(yù)留好外伸段，外伸段長度500mm，最后在現(xiàn)場澆筑超高韌性水泥基復(fù)合材料，形成梁端連接段。

第二階段：

在預(yù)制混凝土工廠加工預(yù)制梁，按照設(shè)計要求布置其普通受力鋼筋，并在預(yù)制梁端制作馬牙搓和粗糙面，馬牙搓尺寸和形狀均與和梁端連接段3對稱布置。預(yù)先將連接槽鋼的錨固段澆筑入預(yù)制梁混凝土中并預(yù)留500mm長的連接段，梁中縱向受力鋼筋的布置與梁端連接段相同并預(yù)留500mm長的鋼筋連接段，架設(shè)好模板之后澆筑預(yù)制梁的混凝土并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

第三階段：

現(xiàn)場作業(yè)時，將預(yù)制梁吊裝至設(shè)計指定地點，配置后澆區(qū)箍筋后，將伸出剪力墻和預(yù)制梁的預(yù)留鋼筋伸入鋼筋灌漿套筒，并用高強螺栓將連接槽鋼及型鋼連接件固定在一起，然后再灌漿套筒內(nèi)灌入專用的微膨脹水泥砂漿?，F(xiàn)場支設(shè)模板，待微膨脹水泥砂漿初凝后，使用超高韌性水泥基復(fù)合材料澆筑節(jié)點區(qū)。養(yǎng)護(hù)28天后，即可形成本發(fā)明所述節(jié)點。以上為本發(fā)明的一個典型實施例，但本發(fā)明的實施不限于此。