装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点及其连接方法

技术领域

本发明属于装配式建筑结构干式连接节点技术领域，尤其涉及一种装配式H 型钢混凝土刚性梁柱节点及其连接方法。

背景技术

随着我国经济快速的发展，人们对建筑的结构性能有了更高的要求，传统的现浇框架梁柱节点由于自重大，资源浪费严重等问题已不符合我国可持续发展的理念，所以我国颁布了《绿色建筑行动方案》，其中明确提到推广适合工业化生产的预制装配式混凝土结构、钢结构等建筑体系，加快发展建设工程的预制和装配技术，提高建筑工业化技术集成水平。装配式建筑由于施工周期短，无污染，资源的循环利用等优点，已得到越来越多的人们对装配式建筑的青睐。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点及其连接方法，结构简单，设计合理，操作便捷，易于快速施工，采用全螺栓连接，解决了震损后连接件不可更换的问题，梁柱节点刚度大，保证梁柱节点之间传力明确，实现了全预制装配式建筑形式，极大程度降低了预制装配式梁柱节点区域连接的复杂性。

为了实现上述目的，本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点及其连接方法，包括预制混凝土柱和通过H型钢采用螺栓与预制混凝土柱固定连接的预制混凝土梁，所述预制混凝土梁垂直设置于预制混凝土柱的单/两侧；所述预制混凝土柱包括预制柱和设置在预制柱内部设置有柱纵筋、柱箍筋和波纹钢板，所述预制柱与H型钢之间设有用于螺栓连接的柱侧钢板，若干所述柱纵筋位于柱箍筋外侧用于定位柱箍筋且贯穿波纹钢板，所述波纹钢板位于预制混凝土柱的节点核心区，焊接成型的所述波纹钢板的翼缘与预制柱侧壁的外表面齐平；所述预制混凝土梁包括预制梁、设置在预制梁端部且通过螺栓连接的梁端钢板、设置在预制梁内部的梁纵筋和梁箍筋，所述预制梁和与H型钢之间设有用于螺栓连接的附加钢板，若干所述梁纵筋位于梁箍筋外侧用于定位梁箍筋且贯穿梁端钢板，所述梁端钢板上设有供梁纵筋和预制混凝土梁的受剪高强螺栓杆穿过的预留孔道并通过螺栓固定。

优选地，所述预制混凝土柱的节点核心区预埋焊接成形的H型钢，所述H 型钢的腹板上焊接用于约束腹板受剪变形的加劲板，所述H型钢的翼缘具有供柱纵筋和节点核心区的受剪高强螺栓杆穿过的预留孔道并通过螺栓固定；

优选地，所述预制混凝土柱的柱纵筋与加劲板垂直设置，所述预制混凝土柱的受剪高强螺栓杆与柱侧钢板垂直设置；

优选地，所述预制柱内部具有采用坡口焊接形式预埋成形的钢板；

优选地，所述梁纵筋和预制梁内的受剪高强螺栓杆与梁端钢板垂直设置；优选地，所述柱侧钢板和附加钢板与H型钢之间通过三角钢和四面角钢实现螺栓固定连接；

优选地，所述三角钢和四面角钢分别与H型钢的翼缘和腹板实现螺栓固定连接；

优选地，包括如下步骤：

步骤一：制作预制混凝土柱，将预制混凝土柱的节点核心区的受剪高强螺栓杆和柱纵筋穿过预留孔道，可首先进行预制柱一侧空隙位置处混凝土的浇筑，待加劲板之间浇筑的混凝土达到一定的强度后调换顺序，然后进行绑扎柱箍筋与柱纵筋形成钢筋笼，然后进行支模板工序，整体浇筑混凝土直至混凝土达到预设强度；

步骤二：制作预制混凝土梁，将梁纵筋与预留孔道的梁端钢板进行穿孔塞焊，绑扎梁箍筋与梁纵筋形成钢筋笼，并将受剪高强螺栓杆预先用螺栓固定；然后进行支模板，浇筑混凝土，直至混凝土达到预设的强度值；

步骤三：现场安装，将预制好的预制混凝土柱和预制混凝土梁在现场进行螺栓连接；

优选地，所述步骤一和步骤二的顺序可以任意颠倒。

本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点及其连接方法，具有如下有益效果：

(1)本发明采用全螺栓连接，实现了全预制装配式建筑形式，大大降低了预制装配式梁柱节点区域连接的复杂性。

(2)本发明通过在螺栓连接区域采用角钢和四面角钢，增加了H型钢连接截面处的刚度，保证了连接处具有足够的承载力。

(3)本发明采用全螺栓连接，增加了构件之间定位的精度，简化了施工工序，加快了施工速度。

(4)本发明采用高强螺栓杆既做受剪部件，同时又可作为连接件，实现了一件多用的的功能，简化了试件复杂性。

(5)本发明在节点核心区采用腹板、内置埋件和高强螺栓杆作为受剪部件，由于内置埋件约束竖向腹板受剪弯曲破坏，增强了腹板的抗剪能力，简化了节点核心区复杂性。

附图说明

图1为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的结构示意图。

图2为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的剖面位置图。

图3为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的内部构造图。

图4为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的预制混凝土柱的节点核心区的结构示意图一。

图5为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的预制混凝土柱的节点核心区的结构示意图二。

图6为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的预制混凝土梁的梁端构造图。

图7为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点的连接件的结构示意图。

图8为图2的A-A剖面图。

图9为图2的B-B剖面图。

图10为图2的C-C剖面图。

图中：

1.预制混凝土梁2.H型钢3.预制混凝土柱4.受剪高强螺栓杆5.梁端锚筋6.梁纵筋7.梁箍筋8.梁端钢板9.附加钢板10.三角钢11.柱纵筋 12.柱纵筋13.高强螺栓杆14.四面角钢15.波纹钢板16.普通螺栓17.柱侧钢板18.型钢翼缘钢板19.角钢。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

如图1-10所示，为本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点，包括预制混凝土柱3和通过H型钢2采用螺栓与预制混凝土柱3固定连接的预制混凝土梁1，预制混凝土梁1垂直设置于预制混凝土柱3的单/两侧，即预制混凝土柱3的两侧可放置单个或两个预制混凝土梁1，预制混凝土柱3两端可放置单个或者两个柱侧钢板17。

预制混凝土柱3包括预制柱和设置在预制柱内部设置有柱纵筋1、柱箍筋12 和波纹钢板15，预制柱与H型钢2之间设有用于螺栓连接的柱侧钢板17，若干柱纵筋11位于柱箍筋12外侧用于定位柱箍筋12且贯穿波纹钢板15，波纹钢板 15位于预制混凝土柱3的节点核心区，柱纵筋11穿过与波纹钢板15腹板连接的加劲板上预留的孔道，高强螺栓杆13穿过波纹钢板15翼缘预留的孔道，焊接成型的波纹钢板15的翼缘与预制柱侧壁的外表面齐平。预制混凝土柱3的节点核心区预埋焊接成形的H型钢2，H型钢2的腹板上焊接用于约束腹板受剪变形的加劲板，H型钢2的翼缘具有供柱纵筋12和节点核心区的受剪高强螺栓杆穿过的预留孔道并通过螺栓固定。预制混凝土柱3的柱纵筋11与加劲板垂直设置，预制混凝土柱3的受剪高强螺栓杆与柱侧钢板17垂直设置。柱纵筋11与节点核心区预埋高强螺栓杆13水平方向应保持一定的距离，即柱纵筋11与高强螺栓杆 13不能接触。预制柱内部具有采用坡口焊接形式预埋成形的钢板，即加劲板与焊接成形的型钢15的腹板采用坡口焊，且保证加劲板与腹板平面垂直。

预制混凝土梁1包括预制梁、设置在预制梁端部且通过螺栓连接的梁端钢板 8、设置在预制梁内部的梁纵筋6和梁箍筋7，预制梁和与H型钢2之间设有用于螺栓连接的附加钢板9，若干梁纵筋6位于梁箍筋7外侧用于定位梁箍筋7且贯穿梁端钢板8，梁端钢板8上设有供梁纵筋6和预制混凝土梁1的受剪高强螺栓杆穿过的预留孔道并通过螺栓固定。梁纵筋6和预制梁内的受剪高强螺栓杆与梁端钢板8垂直设置。

预制混凝土梁1在浇筑前，需进行梁纵筋6、梁端锚筋5与梁端钢板8进行穿孔塞焊，预埋受剪高强螺栓杆4，受剪高强螺栓杆4端部需留出一段螺纹距离，方便后续螺栓连接。上述两步无先后顺序，可根据施工需要进行调换。然后进行梁箍筋7的绑扎工序，最后进行混凝土的浇筑，在浇筑时，需保证受剪高强螺栓杆4外伸段与梁端板面保持垂直。

柱侧钢板17和附加钢板9与H型钢2之间通过三角钢10和四面角钢14实现螺栓固定连接；三角钢10和四面角钢14分别与H型钢2的翼缘和腹板实现螺栓固定连接。

预制混凝土柱3与预制混凝土梁1的现场螺栓连接，螺栓连接前放置附加钢板9和附加钢板17，目的保证梁端钢板8和焊接成形型钢翼缘钢板18的刚度，保证传力明确。然后放置三角钢10和四面角钢14，将预制混凝土梁1端的三角钢10和四面角钢14的螺栓孔与预埋的受剪高强螺栓杆4外伸端进行螺栓连接，将预制混凝土柱3核心区连接区域的三角钢10和四面角钢14与预制混凝土柱3 节点核心区预埋的受剪高强螺栓杆进行螺栓连接，将预制混凝土梁1的三角钢 10、四面角钢14和预制混凝土柱3核心区连接区域三角钢10和四面角钢14的螺栓孔与H型钢2翼缘、腹板螺栓孔进行螺栓连接。

H型钢2与梁端附加钢板9和柱侧钢板17交界面应保证处附加钢板9和柱侧钢板17各截面正交对称轴处，即H型钢2连接位置不发生偏心行为。H型钢 2的连接处无需浇筑混凝土。

本发明提供的一种装配式H型钢混凝土刚性梁柱节点定的连接方法，包括如下步骤：

步骤一：制作预制混凝土柱3，将预制混凝土柱3的节点核心区的受剪高强螺栓杆3和柱纵筋11穿过预留孔道，可首先进行预制柱一侧空隙位置处混凝土的浇筑，待加劲板之间浇筑的混凝土达到一定的强度后调换顺序，然后进行绑扎柱箍筋12与柱纵筋11形成钢筋笼，然后进行支模板工序，整体浇筑混凝土直至混凝土达到预设强度；

步骤二：制作预制混凝土梁1，将梁纵筋6与预留孔道的梁端钢板8进行穿孔塞焊，绑扎梁箍筋7与梁纵筋6形成钢筋笼，并将受剪高强螺栓杆3预先用螺栓固定；然后进行支模板，浇筑混凝土，直至混凝土达到预设的强度值；

步骤三：现场安装，将预制好的预制混凝土柱3和预制混凝土梁1在现场进行螺栓连接；

步骤一和步骤二的顺序可以任意颠倒。

本发明提出一种全螺栓预制装配式型钢混凝土框架梁柱刚性节点形式，根据设计要求，可实现不同的破坏位置：①型钢破坏，从而实现破坏后快速更换的目的，减少材料浪费，实现装配式建筑方式。②预制混凝土梁端，可通过采取较少梁纵筋直径方法达到目的。本发明符合强节点的设计准则，依靠节点核心区焊成形的型钢腹板和内置埋件以及高强螺杆进行抗剪，提高了节点的核心区抗剪性能。本发明采用带有螺纹的高强螺栓杆作为抗剪连接件，提高了与混凝土之间的粘结力，保证预制梁端传力明确。

本文中应用了具体个例对发明构思进行了详细阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离该发明构思的前提下，所做的任何显而易见的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。