木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位装配节点与施工方法

摘要

本发明公开了一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位耗能装配节点，包括浇筑梁板柱和木柱，两者采用装配式结构，浇筑梁板柱上预留有与木柱相配合的安装槽，木柱的下端设置有内钢管，安装槽内设置有外钢管，内钢管与外钢管之间形成后浇区，后浇区内的外钢管和内钢管上分别设置有相互对应的外限位装置和内限位装置，后浇区内浇注材料。本发明创造整个节点装配简单，施工方法容易，整体抗震能力较强，安全可靠，为木结构和混凝土结构的节点设计和施工提供了安全可靠的装配方法。

说明书

技术领域

本发明属于装配式结构装配技术领域，尤其涉及到一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位耗能装配节点与施工方法。

背景技术

在少数民族地区，混合建筑形式相对常见，特别是混凝土结构和木结构的结合的建筑形式，此种结构的特点是下部为钢筋混凝土结构，上部是木结构。钢筋混凝土结构采用现浇或者预制，木结构一般采用榫卯连接。然而，混凝土结构与木结构连接的节点处理比较关键，直接影响混合结构的抗震性能和耐久性。木结构与混凝土构件连接的问题，主要存在以下几方面。问题1节点耗能性能相对较低；问题2节点处木构件容易受环境影响，潮湿腐烂，构件根部易松散，高荷载下木柱根部炸裂；问题3节点连接部位连接简单，不可靠性，对于多层或者高层结构连接节点的抗拔能力不足。应该积极解决该节点处存在的问题，确保钢筋混凝土结构和木结构的混合建筑结构形式的安全性和耐久性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位装配节点与施工方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位耗能装配节点，包括浇筑梁板柱和木柱，两者采用装配式结构，浇筑梁板柱上预留有与木柱相配合的安装槽，木柱的下端设置有内钢管，安装槽内设置有外钢管，内钢管与外钢管之间形成后浇区，后浇区内的外钢管和内钢管上分别设置有相互对应的外限位装置和内限位装置，后浇区内浇注材料。

进一步的，后浇区内的外钢管的内侧壁上设置外限位装置，内钢管的外侧壁上设置与外限位装置相对应的内限位装置，内限位装置与外限位装置同轴心，内限位装置与外限位装置在同一竖直直线上，内限位装置与外限位装置之间在竖直方向上留有间隙。

进一步的，内限位装置和外限位装置分别对称设置，内限位装置包括内限位板和内加劲肋板，内加劲肋板的上端面与内限位板的下端面的中部固接，内限位板和内加劲肋板分别固接在内钢管的外圆周壁上，外限位装置包括外限位板和外加劲肋板，外加劲肋板的下端面与外限位板的上端面的中部固接，外限位板和外加劲肋板分别固接在外钢管的内侧壁上。

进一步的，外限位装置和内限位装置的宽度分别比后浇区的宽度小4mm，木柱安装到位后，内限位装置位于外限位装置的正下方。

进一步的，后浇区内填充有流动性好的高性能阻尼材料。

进一步的，木柱的下端面设置有向外突出的弧形结构，外钢管内的下部填充有混凝土，混凝土的上表面设置有与弧形结构相配合的橡胶片。

进一步的，外钢管比内钢管尺寸单侧大20mm-40mm。

一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位装配节点的施工方法，包括以下步骤：

第一步，浇筑混凝土形成现浇钢筋混凝土柱，留出足够的抗震锚固长度；

第二步，支梁板模板；

第三步，绑扎钢筋骨架，留出外钢管的安装位置；

第四步，选择外限位装置的形式，焊接于外钢管的内壁；

第五步，确定外钢管的准确位置，固定外钢管，设置构造钢筋，浇筑混凝土；

第六步，外钢管内浇筑有混凝土，预留后浇区，满足内钢管的安装要求；

第七步，在后浇区的底部安装橡胶片；

第八步，在木柱根部设置带内限位装置的内钢管，进行固定；

第九步，使内限位装置与外限位装置错位相对，使内限位装置从相邻的外限位装置的空隙中通过，将木柱安装于预留槽内或者外钢管内，内外钢管圆心位置一致，木柱旋转角度使内限位装置与外限位装置位置重叠，将木柱进行临时固定；

第十步，在后浇区内填充材料；

第十一步，填充物强度达到要求，拆除柱临时固定装置。

进一步的，第四步的施工方法挪到第九步且代替第九步进行施工时，外限位装置安装在外钢管内侧与内限位装置轴线重叠的位置处。

进一步的，第十步中，填充材料的上表面与现浇混凝土梁板的混凝土表面齐平。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明创造的内钢管和外钢管之间采用阻尼材料填充，提供了不同的刚度和阻尼能力，提高结构的整体抗震性能；

(2)本发明创造的木柱根部设置内钢管，能够有效防止外部环境对木柱根部的破坏，提高木柱根部的整体性，确保整个构件的稳定性；

(3)本发明创造的木柱根部设计成弧形，底部设有橡胶片，形成一个转动耗能节点，可以使节点发生一定转动，并限制转动范围，具有很好的恢复能力，增加结构整体耗能；

(4)本发明创造的节点的内外钢管增加了抗拔限位装置，使节点具有了足够的抗拔能力，确保了在大地震作用时节点的安全性；

(5)本发明创造整个节点装配简单，施工方法容易，整体抗震能力较强，安全可靠，为木结构和混凝土结构的节点设计和施工提供了安全可靠的装配方法。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明创造实施例所述的木柱与混凝土构件的装配节点剖面示意图；

图2为本发明创造实施例所述的木柱与混凝土构件的装配节点平面示意图；

图3为本发明创造实施例所述的梁板柱混凝土构件的装配节点剖面示意图；

图4为本发明创造实施例所述的木柱下端面的主视图；

图5为本发明创造实施例所述的内钢管的俯视图；

图6为本发明创造实施例所述的内钢管的主视图；

图7为本发明创造实施例所述的内限位装置的结构示意图；

图8为本发明创造实施例所述的外钢管的俯视图；

图9为本发明创造实施例所述的外钢管的纵向剖视图；

图10为本发明创造实施例所述的外限位装置的结构示意图。

附图标记说明：

1、木柱；2、现浇混凝土梁板；21、梁纵筋；22、梁箍筋；23、板钢筋；3、现浇钢筋混凝土柱；31、柱纵筋；32、柱箍筋；4、内钢管；5、外钢管；6、后浇区；7、柱墩；8、橡胶片；9、外限位装置；91、外限位板；92、外加劲肋板；10、内限位装置；101、内限位板；102、内加劲肋板。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图1至3所示，一种木柱与混凝土梁板构件的摇摆限位耗能装配节点，包括浇筑梁板柱和木柱1，两者采用装配式处理，安装施工简单，提高了施工质量，降低了费用，同时提高施工效率。

浇筑梁板柱包括互相垂直的现浇混凝土梁板2和现浇钢筋混凝土柱3，现浇混凝土梁板2上预留有与木柱1相配合的安装槽，安装槽放置同尺寸的外钢管5。木柱1根部设置有约束钢管内钢管4，约束钢管可以为开口，采用预应力禁锢，安装完成后再闭合，采用焊接或者其他可靠连接方式。内钢管4能够增强对木柱1根部的保护能力，确保木柱1根部的整体性，防止外部环境干扰，导致破坏，造成节点失效，引起结构整体破坏。

木柱1的常规为方形或者圆形等形状，外钢管5比木柱1根部内钢管4尺寸单侧大20mm-40mm，方便安装抗拔装置。外钢管5与现浇混凝土梁板2的混凝土接触面可以设计铆钉或者其他构造措施，与现浇混凝土梁板2结构一起浇筑，方便安装。外钢管5的厚度不小于4mm，外钢管5一般为方形和圆形，外钢管5的高度与梁同高。

外钢管5的内部下部浇注有混凝土，混凝土的高度为外钢管5的一半，混凝土上方的外钢管5内部空间用于容纳内钢管4。外钢管5与混凝土接触面可设置铆钉，增加与混凝土的粘结力。外钢管5与内钢管4同轴心，外钢管5与内钢管4之间的区域为后浇区6，后浇区6内的外钢管5的内侧壁上设置有外限位装置9，内钢管4的外侧壁上设置有与外限位装置9相对应的内限位装置10。

如图4至10所示，内限位装置10设置有若干个，内限位装置10位于内钢管4的同一横截面上，内限位装置10均匀间隔设置，内限位装置10焊接在内钢管4的外圆周壁上。内限位装置10包括内限位板101和内加劲肋板102，内加劲肋板102的上端面与内限位板101的下端面的中部固接，内限位板101和内加劲肋板102分别固接在内钢管4的外圆周壁上。外限位装置9设置有若干个，外限位装置9设置在外钢管5的同一横截面上，外限位装置9均匀间隔设置，外限位装置9焊接在外钢管5的内侧壁上。外限位装置9包括外限位板91和外加劲肋板92，外加劲肋板92的下端面与外限位板91的上端面的中部固接，外限位板91和外加劲肋板92分别固接在外钢管5的内侧壁上。外限位装置9的宽度比后浇区6的宽度小4mm。木柱1安装到位后，内限位装置10位于外限位装置9的正下方，且两者之间不接触。

内外限位装置(9、10)安装完成后位置存在差异，内限位装置10和外限位装置9的竖向净距为10mm-20mm，内限位装置10和外限位装置9的的轴线重叠。内外限位装置(9、10)采用钢结构设计规范进行设计，构件形式和组合多样，如一字型，T型等。内外限位装置(9、10)可先焊接于钢管上，也可后焊接钢管上，不同的焊接形式影响柱的安装施工顺序。内外限位装置(9、10)与内外钢管(4、5)一般采用双面焊缝连接，焊缝和构件尺寸依据钢结构设计规范进行设计。

内限位装置10和外限位装置9能够防止节点拔出，增强抗拔能力，形成完整的组合节点，提高结构整体性和安全性，连接方法简单方便，安全可靠。

后浇区6内填充有流动性较好的高性能阻尼材料或者其他材料，填充材料可以依据要求填充不同形式的材料，阻尼材料的上表面与楼板面齐平。阻尼材料能够提高节点的刚度和阻尼能力，增大了节点的耗能能力，简化施工工序，确保节点的抗震性能，提高施工效率，降低工程费用。

木柱1的下端面设置有向外突出的弧形结构，弧顶高度为木柱1直径的1/20-1/50，此结构易转动，能够增加地震作用时的耗能性能。外钢管5内部的混凝土的上表面设置有柔性材料制成的橡胶片8，橡胶片8的厚度一般为5-10mm。

内钢管4的厚度不小于4mm，内钢管4的长度为外钢管5的长度的一半。内限位装置10和外限位装置9的位置和大小依据设计要求确定。内限位装置10一般为不连续构件，内限位装置10对称布置，相邻的内限位装置10之间留有间隙，内限位装置10的宽度是预留空间尺寸的2/3-3/4。

现浇混凝土梁板柱顶设有柱墩7，柱墩7与梁同高。现浇混凝土梁板2包括梁纵筋21和梁箍筋22及板钢筋23形成的钢筋笼，钢筋笼将外钢管5紧紧包裹，形成可靠连接，后由混凝土浇筑成一体。现浇钢筋混凝土柱3包括柱纵筋31和柱箍筋32形成的钢筋笼，钢筋笼形成后浇筑混凝土成一体的现浇钢筋混凝土柱3。柱纵筋31在梁板区域内按抗震要求设计足够的锚固长度，锚固钢筋所过位置，外钢管5侧壁上开有相应的构造孔。

本发明创造的施工方法

外限位装置9先焊接的整体施工顺序为：

第一步，绑扎柱纵筋31和柱箍筋32形成钢筋笼，支柱模板，浇筑混凝土形成现浇钢筋混凝土柱3，留出足够的抗震锚固长度；

第二步，支梁板模板；

第三步，绑扎梁纵筋21和梁箍筋22，绑扎板钢筋23，形成梁板的钢筋骨架，留出外钢管5的安装位置；

第四步，选择外限位装置9的形式，焊接于外钢管5的内壁；

第五步，确定外钢管5的准确位置，柱墩7中心位置，固定外钢管5，设置构造钢筋，浇筑混凝土；

第六步，外钢管5内浇筑有混凝土，预留一定的安装空间，满足内钢管4的安装要求；

第七步，在预留空间的底部安装橡胶片8；

第八步，在木柱1根部设置内钢管4带内限位装置10，内钢管4长度约为外钢管5长度的1/2，进行固定，可设置贯通的拉结构件；

第九步，使内限位装置10与外限位装置9错位相对，使内限位装置10从相邻的外限位装置9的空隙中通过，将木柱1安装于预留槽内或者外钢管5内，内外钢管(4、5)圆心位置一致，木柱1旋转一定角度使内限位装置10与外限位装置9位置重叠，将木柱1进行临时固定；

第十步，在后浇区6内填充材料，填充材料的上表面与混凝土表面齐平；

第十一步，填充物强度达到要求，可拆除柱临时固定装置。

外限位装置9后焊接的整体施工顺序为：

第一步，绑扎柱纵筋31和柱箍筋32形成钢筋笼，支柱模板，浇筑混凝土形成现浇钢筋混凝土柱3，留出足够的抗震锚固长度；

第二步，支梁板模板；

第三步，绑扎梁纵筋21和梁箍筋22，绑扎板钢筋23，形成梁板的钢筋骨架，留出外钢管5的安装位置；

第四步，确定外钢管5(未带外限位装置9)的准确位置，柱墩7中心位置，固定外钢管5，设置构造钢筋，浇筑混凝土；

第五步，外钢管5内浇筑有混凝土，预留一定的安装空间，满足内钢管4的安装要求；

第六步，在后浇区6的底部安装橡胶片8；

第七步，在木柱1根部设置内钢管4，内钢管4长度约为外钢管5长度的1/2，进行固定，可设置贯通的拉结构件；

第八步，直接将木柱1安装于外钢管5内，内外钢管(4、5)圆心位置一致，将木柱1进行临时固定；

第九步，在外钢管5内侧与内限位装置10轴线重叠位置安装外限位装置9，依据设计留有空隙；

第十步，在后浇区6内填充材料，填充材料的上表面与混凝土表面齐平；

第十一步，填充物强度达到要求，可拆除柱临时固定装置。

本发明创造解决了以下问题：

第一，木柱1与钢筋混凝土梁板节点采用装配形式，安装简单；第二，节点采用钢管混凝土后浇处理，后浇材料可根据不同的设计要求，采用高性能阻尼材料，也可采用高强混凝土，确保节点的足够刚度和耗能能力；第三，木柱1下端设置约束钢管，防止构件松散，可以提高柱根本的整体强度和稳定性。第四，木柱1下端采用弧形设计，底部采用橡胶垫层，可以有小范围的转动，增加结构体系的整体耗能，提高整体抗震能力。

本发明创造提出的装配方法和施工过程提高了钢筋混凝土结构和木结构柱节点的刚度和耗能能力，同时，增强了抗拔能力，确保了结构的整体刚度和抗震性能，为装配式结构设计和施工提供了一种装配方式和技术手段。

本装配节点和施工过程相比以往的装配节点，该节点充分利用钢管的良好力学性能和可加工性，提高了木柱1稳定性和耐久性。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。