基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点

摘要

本发明公开一种基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点,包括预制混凝土柱(1)和预制混凝土梁(2)，混凝土梁(2)的一端搁置在混凝土柱(1)上端的混凝土保护层上，形成节点核心区(3)，混凝土梁(2)端部留有U形键槽(21)，在U形键槽(21)内设有芯梁(22)和PC钢棒(23)，PC钢棒(23)的自由端伸出混凝土梁(2)端部，在键槽内采用PVC管(4)对PC钢棒做无粘结处理；在混凝土梁(2)节点核心区(3)内上部和下部分别设有墩头短钢筋(5)，在混凝土梁(2)上部设有通长的普通钢筋(6)。本发明的梁柱连接节点,造价低、梁柱接合面抗剪力强、施工方便、抗震性能好、变形能力强、抗裂性能好。

说明书

技术领域

本发明属于混凝土框架结构技术领域，特别是一种造价低、梁柱接合面抗剪力强、施工方便、抗震性能好的基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点。

背景技术

为满足装配式混凝土框架结构的抗震性能要求，预制柱、预制梁之间一般通过相关构造措施解决其连接可靠性问题。

目前公知的连接构造包括梁端设置凹槽，梁底受力筋采用钢绞线，钢绞线不锚入节点核心区，凹槽及节点区增设与弯钩钢绞线作搭接连接的U形钢筋并现浇混凝土的连接节点；或梁端留设键槽，同时钢绞线锚入节点核心区并且深入对面梁键槽内，同时在节点核心区键槽内放置附加钢筋，然后整浇到一起；或梁端设置搁置台阶状牛腿、梁底端部伸出一定长度的带弯钩的普通钢筋伸入梁柱节点区，节点现浇混凝土的连接构造；或通过柱侧边及梁端设置连接钢构件，梁柱钢构件间用螺栓进行连接的装配节点。

上述公知的连接构造，对于梁端设置凹槽并将槽内钢绞线作弯钩处理，另设U形钢筋与钢绞线作搭接连接的构造，现场施工U形钢筋定位难，U形筋与梁端部凹槽内的钢绞线搭接连接传力性能较差，导致节点的延性相对较小；

对于采用钢绞线直接锚入对面梁键槽内的节点，钢绞线锚固性能较差，对于边节点钢绞线锚固长度较难达到要求；

对于梁端部下部伸出一定长度的钢筋头部做弯钩处理直接锚入节点区的构造，其不同方向梁底钢筋伸入节点区往往存在梁与梁或梁与柱钢筋相互碰撞问题，增加预制和安装难度；

梁柱通过钢构件螺栓连接对位精确度要求较高，经济性指标不好，且易锈蚀等，限制了其推广应用。

总之，现有技术存在的问题是：预制装配混凝土框架梁柱连接节点造价高、梁柱接合面抗剪力不够强、施工不便、抗震性能不够好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点,造价低、梁柱接合面抗剪力强、施工方便、抗震性能好。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点,包括预制混凝土柱和预制混凝土梁，所述混凝土梁的一端搁置在混凝土柱上端的混凝土保护层上，形成节点核心区，所述混凝土梁端部留有U形键槽，在所述U形键槽内设有芯梁和PC钢棒，所述PC钢棒的自由端伸出混凝土梁端部；在键槽内采用PVC管对PC钢棒做无粘结处理；在混凝土梁节点核心区内上部和下部分别设有墩头短钢筋；在混凝土梁内上部设有通长的普通钢筋。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、造价低：本发明采用配置PC钢棒的预制先张法预应力混凝土梁，可降低梁用钢量或减小梁截面，达到节约材料、降低造价的目的；

2、抗剪力强：预制梁端设置一定长度U形键槽，槽内设置一芯梁，同时在键槽内设置剪力键，提高了梁柱接合面的抗剪力；芯梁的作用主要是为了增强键槽底部的强度，防止键槽部分混凝土过早的发生驳落，加上一个芯梁可以将混凝土握裹住；

3、施工方便：键槽的设置，可增大PC钢棒的自由弯曲段长度，可更方便地利用PC钢棒的柔韧性进行空间交错弯折，彻底解决预制梁就位时不同方向梁底钢筋与柱筋易碰撞的施工难题；

4、抗震性能好：PC钢棒伸入节点区内向上弯起充分锚固、梁顶钢筋的连续、节点混凝土的整体浇筑，实现强连接节点，可充分发挥梁、柱的抗震能力，改善整体结构的抗震能力。

5、抗裂性能好：对预制梁配置的PC钢棒施加预应力，能够有效解决配置高强钢筋混凝土裂缝开展过宽的问题。

6、变形能力强：通过在梁柱结合的上下部位分别放置两根墩头钢筋，同时在键槽内对PC钢棒做一段无粘结处理，从而实现增强梁柱结合部位，实现梁端塑性铰外移，增加节点变形能力。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点的结构示意图。

图2为图1中先张法预应力混凝土梁的内部结构详图。

图3为图1中墩头短钢筋的结构详图。

图中，预制混凝土柱1，预制混凝土梁2，节点核心区3，U形键槽21，芯梁22，PC钢棒23，PVC管4，墩头短钢筋5，普通钢筋6。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于部分高强筋的预制装配混凝土框架梁柱连接节点,包括预制混凝土柱1和预制混凝土梁2，所述混凝土梁2的一端搁置在混凝土柱1上端的混凝土保护层上，形成节点核心区3，所述混凝土梁2端部留有U形键槽21，在所述U形键槽21内设有芯梁22和PC钢棒23，所述PC钢棒23的自由端伸出混凝土梁2端部；在键槽内采用PVC管4对PC钢棒做无粘结处理；在混凝土梁2节点核心区3内上部和下部分别设有墩头短钢筋5；在混凝土梁2内上部设有通长的普通钢筋6。

U形键槽21的设置，可充分考虑预PC钢棒锚固要求、梁临时搁置的受力要求、梁柱接合面抗剪要求及PC钢棒的弯折便利等多方面因素综合确定。

在预制节点核心区的上部与下部分别放置了墩头短钢筋，加强了梁柱结合部位的强度，从而可以实现梁塑性铰向外转移，增强节点变形能力，提高节点抗震性能。

在梁端部U形槽长度范围内设置了一根小芯梁，从而可以保证键槽底部混凝土在地震荷载作用下不至于大块剥落。

预制梁端设置一定长度U形键槽，槽内设置一芯梁，同时在键槽内设置剪力键，提高了梁柱接合面的抗剪力。另外，键槽的设置，可增大PC钢棒的自由弯曲段长度，可更方便地利用PC钢棒的柔韧性进行空间交错弯折，彻底解决预制梁就位时不同方向梁底钢筋与柱筋易碰撞的施工难题。

如图2所示，所述伸出混凝土梁2端部的PC钢棒23向上弯折。

PC钢棒伸入节点区内向上弯起充分锚固、梁顶钢筋的连续、节点混凝土的整体浇筑，实现强连接节点，可充分发挥梁、柱的抗震能力，改善整体结构的抗震能力

PC钢棒端部根据需要决定是否向上弯起，梁端PC钢棒可利用其柔软性从U形槽起始点开始作灵活弯曲，在节点安装过程可顺利避开柱筋及对面梁筋锚入节点区内，方便了梁的预制和现场节点安装。

预制先张法预应力混凝土梁1在吊装过程中，将梁底端部PC钢棒23在键槽内弯折，避免与预制柱竖向钢筋碰撞，方便吊装作业。PC钢棒在键槽内的一段采用PVC管做无粘结处理，这样可以人为的使塑性铰出现在该处。在预制梁预制中，事先预埋一根较短的架立筋，方便键槽内芯梁钢筋的绑扎。

所述芯梁22长度略小于U形键槽21长度。

如图3所示，在节点两边U形凹槽21和节点核心区上下部位放置墩头短钢筋4，有助于进一步加强节点区预制梁柱结合面的强度，可以使梁端塑性铰出现在预定的位置。

所述混凝土梁2采用先张法预制。

采用配置PC钢棒的预制先张法预应力混凝土梁，可降低梁用钢量或减小梁截面，达到节约材料、降低造价的目的；节点具体施工方法详述如下：混凝土柱分层预制，先张法预应力混凝土梁按跨度分段预制，安装时将预制梁搁置在预制柱混凝土保护层上，梁内端部伸出的PC钢棒伸入柱内锚固，后放置节点区底部与上部墩头钢筋，插入梁顶普通钢筋，节点现浇混凝土。形成预制装配整体式连接节点。

本发明充分利用预应力PC钢棒的柔软性及梁端一定长度键槽的设置，在预制梁吊装过程中，可根据现场不同方向梁底PC钢棒的位置，自由弯折，全部避开柱筋锚入节点区，彻底克服了梁底端部伸出的受力主筋易与柱筋碰撞的施工难题。