一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构及连接方法

技术领域

本发明涉及混凝土构件连接技术领域，具体为一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构及连接方法。

背景技术

根据中国专利号CN201820900254.2的一种实用新型专利，本实用新型公开了一种钢筋混凝土框架连接结构，包括钢筋混凝土柱，至少两根钢筋混凝土框架梁，至少一块第一钢筋混凝土楼板及至少一块第二钢筋混凝土楼板，各钢筋混凝土框架梁均与钢筋混凝土柱固接，各第一钢筋混凝土楼板均连接于相邻的两根钢筋混凝土框架梁之间，且各第一钢筋混凝土楼板朝向钢筋混凝土柱的一端端面至钢筋混凝土柱的柱边之间均具有间距，各第二钢筋混凝土楼板均与钢筋混凝土柱固接且位于间距内，各第二钢筋混凝土楼板的顶面均低于各第一钢筋混凝土楼板的顶面设置，本实用新型实施例提供的钢筋混凝土框架连接结构，能够形成梁铰屈服机制，真正实现在地震作用时的″强柱弱梁″的设计要求，有效提高该框架连接结构的整体抗震能力。

预制装配式钢筋混凝土框架结构可以提高机械化施工水平，加快施工进度，降低劳动强度，实现建筑工业化生产，而且有利于保护环境，这种结构体系已在发达国家得到了广泛应用，并已成为一些国家新建建筑的主要形式，连接方式是预制装配式钢筋混凝士结构的核心问题，也是结构的薄弱环节，只要预制构件的接合部位有可靠的连接，才能保证结构的使用安全。

但是钢筋混凝土结构的施工方法目前多采用现浇式或装配整体式，使梁、板、柱构件连接成整体，抗震性能好，但是后期的拆除、维修不方便，成本较高，且拆除后的构件无法重复利用，产生大量的固体废弃物，给环境带来危害，且造成资源的巨大的浪费；

同时装配整体式钢筋混凝土框架结构，柱与基础、柱与柱采用套筒灌浆或者插入杯口式的连接方式，梁柱连接采用节点核心区后浇的做法，这种做法在近几年的应用后也暴露许多问题：灌浆质量不易控制，安装速度较慢，梁柱核心区钢筋现场安装困难等缺点，这就需要开发出一种全新的便于整体性连接的干式节点，以加快我国建筑工业化生产的进程，所以需要一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构及连接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构及连接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构，包括钢筋混凝土基础、限位机构、钢制连接板、连接定位机构、高强摩擦型螺栓、定位连接钢板、固定连接螺纹帽、预制混凝土主梁、限位连接机构和预应力筋；

所述钢筋混凝土基础的上端面通过四组限位机构螺纹固定连接有用于支撑的钢制连接板，且位于所述钢制连接板的内端面固定卡接有用于支撑的限位连接机构，所述限位连接机构的内端面通过预应力筋与钢筋混凝土基础的内部进行固定连接，且所述限位连接机构的上端面端头处固定焊接有用于连接的连接定位机构，所述连接定位机构的内端面固定安装有四组用于连接的高强摩擦型螺栓，且位于所述连接定位机构的上端面通过四组所述高强摩擦型螺栓滑动插接有预制混凝土主梁，所述预制混凝土主梁的上端面活动卡接有用于支撑的定位连接钢板，且所述高强摩擦型螺栓的上端面中心处螺纹连接有用于限位的固定连接螺纹帽；

所述钢筋混凝土基础包括混凝土基础壳体、定位螺纹套筒和预应力筋安装槽；

所述混凝土基础壳体的上端面中心处开设有用于连接的预应力筋安装槽，且位于所述混凝土基础壳体的内端面均匀等距固定卡接有用于限位的定位螺纹套筒；

所述限位机构包括固定六角板、固定连接杆、限位滑轴、螺纹连接轴、固定连接弹簧和定位卡接轴；

所述固定六角板的下端面中心处固定安装有用于支撑的固定连接杆，且位于所述固定连接杆的下端面中心处滑动卡接有用于连接的定位卡接轴，所述固定连接杆的下端面均匀等距滑动卡接有四组用于导向的限位滑轴，且位于所述定位卡接轴和所述限位滑轴的下端面中心处固定安装有用于连接的螺纹连接轴，所述螺纹连接轴和固定连接杆之间通过固定连接弹簧进行弹性滑动卡接；

所述连接定位机构包括加劲肋、固定钢套管、定位支槽和安装卡接钢板；

所述固定钢套管的内端面中心处贯通上下开设有用于连接的定位支槽，且位于所述固定钢套管的侧端面对称固定连接有用于加固的加劲肋，所述固定钢套管的侧端面底部对称固定连接有用于连接的安装卡接钢板；

所述限位连接机构包括第一预制混凝土柱、固定连接头、连接螺母、限位连接钢板、第二预制混凝土柱、安装卡槽、预应力筋孔和连接螺栓；

所述第一预制混凝土柱的下端面中心处固定安装有用于连接的固定连接头，且位于所述固定连接头的外端面对称滑动卡接有用于支撑的限位连接钢板，两组所述限位连接钢板之间通过四组连接螺栓和连接螺母进行螺纹固定连接，且所述固定连接头通过限位连接钢板固定连接有用于支撑的第二预制混凝土柱，所述第二预制混凝土柱的外端面靠近底部处开设有安装卡槽，所述第一预制混凝土柱和第二预制混凝土柱的内端面均开设有预应力筋孔。

优选的，所述安装卡槽与钢制连接板相适配，且所述钢制连接板通过安装卡槽与钢制连接板相适配进而固定连接在限位连接机构的底端面。

优选的，所述定位螺纹套筒与螺纹连接轴相适配，且所述钢制连接板通过定位螺纹套筒与螺纹连接轴相适配进而螺纹连接在钢筋混凝土基础的上端面。

优选的，所述预应力筋安装槽与预应力筋的底部进行固定连接，且所述预应力筋的上部与限位连接机构进行固定连接。

优选的，所述定位支槽与第一预制混凝土柱相适配，且所述连接定位机构通过定位支槽与第一预制混凝土柱相适配进而固定焊接在限位连接机构的上端面。

优选的，所述第一预制混凝土柱下部和第二预制混凝土柱的上部均安装有固定连接头，且位于所述固定连接头的侧端面对称开设有固定通孔。

优选的，所述安装卡接钢板的下端面对称开设有用于安装的固定槽，且位于所述固定槽的内端面均匀等距固定安装有用于连接的弹簧插杆。

优选的，所述弹簧插杆包括用于支撑的套筒、滑动卡接在套筒内部的连接杆以及用于连接套筒与连接杆的定位弹簧。

优选的，所述弹簧插杆的高度略大于固定槽的深度。

一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架连接方法，包括以下步骤：

S1、第二预制混凝土柱与钢筋混凝土基础的连接：

预应力筋锚固在钢筋混凝土基础内，与钢筋混凝土基础拼接的第二预制混凝土柱就位后，预应力筋穿过第一预制混凝土柱和第二预制混凝土柱，限位机构穿过第二预制混凝土柱底部的钢制连接板插入并旋入钢筋混凝土基础的定位螺纹套筒中进行初步固定，限位机构张拉至设计力值的30％-50％；

S2、第一预制混凝土柱和第二预制混凝土柱的连接：

第一预制混凝土柱就位后，预应力筋穿过第一预制混凝土柱的预应力筋孔后，通过连接螺栓将两块限位连接钢板进行初步固定，连接螺栓张拉至设计力值的30％-50％，张拉预应力筋到张拉控制应力，最后将所有的连接螺栓张拉至设计力值，实现第一预制混凝土柱和第二预制混凝土柱的拼接。

S3、第一预制混凝土柱与预制混凝土主梁的连接：

接着将第一预制混凝土柱的端部设置连接定位机构，连接定位机构端部设置固定钢套管并与安装卡接钢板焊接，固定钢套管和安装卡接钢板通过设置加劲肋加强两者的平面外刚度，高强摩擦型螺栓穿过安装卡接钢板与预制混凝土主梁连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明采用限位机构、钢制连接板与预制钢筋混凝土构件的连接，提高了施工效率，新型框架结构不需要任何的现浇混凝土，无需支模，地震后结构构件方便拆除，易于维修，可以实现结构功能的迅速修复，且新型框架结构的整体抗震能力容易通过采用更大、更坚固的建筑构件代替较弱的建筑构件或者增设钢支撑进行升级或增强结构的安全性。

二、本发明不需要任何现浇混凝土作业；无需支撑模板，同时因建筑组件和连接非常简单，方便施工，保证了结构的施工质量。

三、本发明实现了建筑结构的震后可拆卸性，即预制钢筋混凝土构件之间的连接使得构件可以很容易地拆除而不会损坏构件，结构的拆除、维修也非常方便，地震损坏的任何框架构件都可以在较短时间内轻松更换为新的框架构件，受损的建筑物可以在短时间内准确恢复使用功能，同时还可以实现建筑结构的可持续发展，主体构件可重复利用，减少了大量的建筑资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主体爆炸图；

图2为本发明主体装配图；

图3为本发明主体正视图；

图4为本发明沿主体正视图B-B剖视图；

图5为本发明钢筋混凝土基础结构示意图；

图6为本发明限位机构结构示意图；

图7为本发明连接定位机构结构示意图；

图8为本发明限位连接机构爆炸图；

图9为本发明限位连接机构装配图；

图10为本发明连接定位机构第二实施例结构示意图。

图中：1-钢筋混凝土基础、2-限位机构、3-钢制连接板、4-连接定位机构、5-高强摩擦型螺栓、6-定位连接钢板、7-固定连接螺纹帽、8-预制混凝土主梁、9-限位连接机构、10-预应力筋、11-混凝土基础壳体、12-定位螺纹套筒、13-预应力筋安装槽、21-固定六角板、22-固定连接杆、23-限位滑轴、24-螺纹连接轴、25-固定连接弹簧、26-定位卡接轴、41-加劲肋、42-固定钢套管、43-定位支槽、44-安装卡接钢板、45-弹簧插杆、46-固定槽、91-第一预制混凝土柱、92-固定连接头、93-连接螺母、94-限位连接钢板、95-第二预制混凝土柱、96-安装卡槽、97-预应力筋孔、98-连接螺栓。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语″第一″、″第二″等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语″包括″和″具有″以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1

如图1、2、3和4所示，为本发明第一种实施例：一种安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架结构，包括钢筋混凝土基础1、限位机构2、钢制连接板3、连接定位机构4、高强摩擦型螺栓5、定位连接钢板6、固定连接螺纹帽7、预制混凝土主梁8、限位连接机构9和预应力筋10；

钢筋混凝土基础1的上端面通过四组限位机构2螺纹固定连接有用于支撑的钢制连接板3，且位于钢制连接板3的内端面固定卡接有用于支撑的限位连接机构9，限位连接机构9的内端面通过预应力筋10与钢筋混凝土基础1的内部进行固定连接，且限位连接机构9的上端面端头处固定焊接有用于连接的连接定位机构4，连接定位机构4的内端面固定安装有四组用于连接的高强摩擦型螺栓5，且位于连接定位机构4的上端面通过四组高强摩擦型螺栓5滑动插接有预制混凝土主梁8，预制混凝土主梁8的上端面活动卡接有用于支撑的定位连接钢板6，且高强摩擦型螺栓5的上端面中心处螺纹连接有用于限位的固定连接螺纹帽7；

如图5所示，钢筋混凝土基础1包括混凝土基础壳体11、定位螺纹套筒12和预应力筋安装槽13；

混凝土基础壳体11的上端面中心处开设有用于连接的预应力筋安装槽13，且位于混凝土基础壳体11的内端面均匀等距固定卡接有用于限位的定位螺纹套筒12；

如图6所示，限位机构2包括固定六角板21、固定连接杆22、限位滑轴23、螺纹连接轴24、固定连接弹簧25和定位卡接轴26；

固定六角板21的下端面中心处固定安装有用于支撑的固定连接杆22，且位于固定连接杆22的下端面中心处滑动卡接有用于连接的定位卡接轴26，固定连接杆22的下端面均匀等距滑动卡接有四组用于导向的限位滑轴23，且位于定位卡接轴26和限位滑轴23的下端面中心处固定安装有用于连接的螺纹连接轴24，螺纹连接轴24和固定连接杆22之间通过固定连接弹簧25进行弹性滑动卡接；

如图7所示，连接定位机构4包括加劲肋41、固定钢套管42、定位支槽43和安装卡接钢板44；

固定钢套管42的内端面中心处贯通上下开设有用于连接的定位支槽43，且位于固定钢套管42的侧端面对称固定连接有用于加固的加劲肋41，固定钢套管42的侧端面底部对称固定连接有用于连接的安装卡接钢板44；

如图8和图9所示，限位连接机构9包括第一预制混凝土柱91、固定连接头92、连接螺母93、限位连接钢板94、第二预制混凝土柱95、安装卡槽96、预应力筋孔97和连接螺栓98；

第一预制混凝土柱91的下端面中心处固定安装有用于连接的固定连接头92，且位于固定连接头92的外端面对称滑动卡接有用于支撑的限位连接钢板94，两组限位连接钢板94之间通过四组连接螺栓98和连接螺母93进行螺纹固定连接，且固定连接头92通过限位连接钢板94固定连接有用于支撑的第二预制混凝土柱95，第二预制混凝土柱95的外端面靠近底部处开设有安装卡槽96，第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95的内端面均开设有预应力筋孔97。

如图1、图6、图7和图8所示，安装卡槽96与钢制连接板3相适配，且钢制连接板3通过安装卡槽96与钢制连接板3相适配进而固定连接在限位连接机构9的底端面，定位螺纹套筒12与螺纹连接轴24相适配，且钢制连接板3通过定位螺纹套筒12与螺纹连接轴24相适配进而螺纹连接在钢筋混凝土基础1的上端面，预应力筋安装槽13与预应力筋10的底部进行固定连接，且预应力筋10的上部与限位连接机构9进行固定连接，定位支槽43与第一预制混凝土柱91相适配，且连接定位机构4通过定位支槽43与第一预制混凝土柱91相适配进而固定焊接在限位连接机构9的上端面，第一预制混凝土柱91下部和第二预制混凝土柱95的上部均安装有固定连接头92，且位于固定连接头92的侧端面对称开设有固定通孔。

本实施例在进行使用时，使用者可将第二预制混凝土柱95的底部通过安装卡槽96固定有钢制连接板3，随后将第二预制混凝土柱95通过底部的钢制连接板3定位到钢筋混凝土基础1上部的混凝土基础壳体11处，将限位机构2螺纹连接至定位螺纹套筒12内部，进而将第二预制混凝土柱95与钢筋混凝土基础1进行固定，同时预应力筋10能锚固在钢筋混凝土基础1内部的预应力筋安装槽13中，对第二预制混凝土柱95与钢筋混凝土基础1的连接进行进一步加固，第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95在进行连接时，两组固定连接头92能进行正对，随后两组限位连接钢板94能卡接在固定连接头92外部，且随后通过连接螺栓98和限位连接钢板94的限位，使得连接螺栓98能穿过固定连接头92进而对第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95进行限位固定，在第一预制混凝土柱91与预制混凝土主梁8进行连接时，在第一预制混凝土柱91的上部设置连接定位机构4，连接定位机构4端部设置竖向固定钢套管42并与安装卡接钢板44焊接，同时固定钢套管42和安装卡接钢板44之间通过设置加劲肋41加强两者的平面外刚度，随后使用者可通过高强摩擦型螺栓5穿过安装卡接钢板44与预制混凝土主梁8连接。

实施例2

在实施例1的基础上，如图10所示，安装卡接钢板44的下端面对称开设有用于安装的固定槽46，且位于固定槽46的内端面均匀等距固定安装有用于连接的弹簧插杆45，弹簧插杆45包括用于支撑的套筒、滑动卡接在套筒内部的连接杆以及用于连接套筒与连接杆的定位弹簧，弹簧插杆45的高度略大于固定槽46的深度。

本实施例在使用时，多组弹簧插杆45的底部能与预制混凝土主梁8的外表面进行限位接触，从而最大程度的提高连接定位机构4与预制混凝土主梁8外部进行连接的稳定性。

利用实施例1和实施例2的设备对安全可重复使用的新型钢筋混凝土框架连接方法，其步骤如下：

S1、第二预制混凝土柱95与钢筋混凝土基础1的连接：

预应力筋10锚固在钢筋混凝土基础1内，与钢筋混凝土基础1拼接的第二预制混凝土柱95就位后，预应力筋10穿过第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95，限位机构2穿过第二预制混凝土柱95底部的钢制连接板3插入并旋入钢筋混凝土基础1的定位螺纹套筒12中进行初步固定，限位机构2张拉至设计力值的30％-50％；

S2、第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95的连接：

第一预制混凝土柱91就位后，预应力筋10穿过第一预制混凝土柱91的预应力筋孔97后，通过连接螺栓98将两块限位连接钢板94进行初步固定，连接螺栓98张拉至设计力值的30％-50％，张拉预应力筋10到张拉控制应力，最后将所有的连接螺栓98张拉至设计力值，实现第一预制混凝土柱91和第二预制混凝土柱95的拼接。

S3、第一预制混凝土柱91与预制混凝土主梁8的连接：

接着将第一预制混凝土柱91的端部设置连接定位机构4，连接定位机构4端部设置固定钢套管42并与安装卡接钢板44焊接，固定钢套管42和安装卡接钢板44通过设置加劲肋41加强两者的平面外刚度，高强摩擦型螺栓5穿过安装卡接钢板44与预制混凝土主梁8连接。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。