一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点

技术领域

本发明涉及建筑工程装配式建筑领域，具体涉及一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点。

背景技术

装配式框架结构预制率高，生产、施工效率高，是更适合建筑产业化发展的结构形式。目前，公知的国内外预制装配框架结构主要有常规的预制梁柱节点湿式连接装配框架结构和节点干式连接预应力装配框架结构。湿式连接通过钢筋搭接和少量的现浇混凝土实现连接。而干式连接不使用现浇混凝土，仅通过焊接、螺栓、后张预应力筋或销栓进行连接。目前，在抗震装配式混凝土框架结构中，湿式连接和后张预应力的干式连接应用最为成熟。湿式连接现场需要大量的湿作业和存在节点区钢筋碰撞问题，安装效率不够高。节点干式连接的预应力装配框架，能够更好地发挥预制混凝土工厂化生产和现场安装效率，且后张预应力连接能够提供良好的结构恢复性能，便于地震灾后的修复。

现有的具有干式连接特征的装配式框架梁柱节点主要有美国PRESSS混合连接节点和日本的预压连接节点。PRESSS混合连接节点的预制梁柱间采用后张无粘结预应力筋和耗能普通钢筋进行混合连接，布置在梁截面高度中部的预应力筋穿过在整根梁纵向中轴线位置预留好的预应力筋孔道将柱的两侧预制梁连接在一起。耗能普通钢筋通过梁上下纵筋位置预留的孔道穿过柱子，并于现场进行孔道灌浆。另外还有一些在PRESSS混合连接概念基础上，用各种不同特制耗能装置代替耗能普通钢筋发展而来的附加耗能装置的混合连接节点。此类混合连接节点需安装耗能钢筋或特制的耗能装置，施工不够方便，特制耗能装置造价也较高。预压装配式混凝土框架节点是在预制柱和预制梁通过梁内穿入后张、多段、无粘结预应力筋并张拉成型，因此类节点无耗能普通钢筋或耗能装置，结构耗能较弱。

在抗震地区，框架结构遵循强柱弱梁、强节点弱构件的原则进行设计，即在地震荷载下，梁端发生破损出现塑性铰。塑性铰的延性和耗能能力对节点的抗震性能起着关键作用。对于现浇混凝土框架结构，梁端塑性铰长度约为一倍梁高。公知的各种湿式连接和上文中的干式连接装配式框架，塑性铰均出现在梁端梁柱连接的接缝处，塑性铰长度相对现浇结构更小。非线性变形主要集中在梁柱截面接缝处，对此处连接构造的要求就很高。如通过节点的耗能钢筋必须预留孔道后穿钢筋置或采取套筒连接实现钢筋的连续布置，预留孔道须后灌浆处理，采用套筒连接的也必须确保施工质量。因此，对于装配式结构如能实现塑性铰外移，则可以简化梁柱接缝连接处的构造，提高安装效率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，通过特殊构造实现塑性铰的外移，从而简化了梁柱节点接缝处连接构造，进一步提高了装配式混凝土框架结构安装效率并改善结构的受力性能。

技术方案：一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，包括预制混凝土柱、预制混凝土梁、预应力筋和耗能普通钢筋，耗能普通钢筋穿设于预制混凝土梁内并通过弯折锚固于梁端，预制混凝土柱以及设置于其相对两侧的预制混凝土梁、三者通过穿过梁柱节点区的预应力筋张拉压接，形成全干式连接框架梁柱节点，预应力筋采用直线或曲线布置，当采用直线布置时，预制混凝土梁上设有加腋和/或缺口。

进一步的，预应力筋采用直线局部或多跨连续布置在梁高中部，局部布置时张拉锚固在预制混凝土梁侧面，多跨连续布置时张拉后锚固在边跨的柱侧，预应力管道内不灌浆；当预制混凝土梁上设有加腋时，所述加腋设置于预制混凝土梁与预制混凝土柱连接的端部的顶缘和/或底缘；当预制混凝土梁上设有缺口时，所述缺口在预制混凝土梁的顶面和/或底面沿梁宽方向开设。

最佳的，加腋长度为预制混凝土梁梁高的0.8～1.2倍。

最佳的，缺口到预制混凝土梁梁端的距离为预制混凝土梁的梁高的0.8～1.2倍。

进一步的，预应力筋采用在垂直平面内为向上弯曲和向下弯曲的弧形曲线交叉结构布置，局部布置时预应力筋的端部锚固在预制混凝土顶缘和底缘的锚固槽口内，多跨连续布置时锚固在边跨的柱侧，张拉后封锚，预应力管道内不灌浆，交叉点距离柱边的距离为梁高的1～1.5倍，预制混凝土梁上设有加腋和/或缺口。

进一步的，当预制混凝土梁上设有加腋时，所述加腋设置于预制混凝土梁与预制混凝土柱连接的端部的顶缘和/或底缘，加腋长度为预制混凝土梁梁高的0.8～1.2倍。

最佳的，预制混凝土梁与预制混凝土柱连接的端部的顶缘设有加腋，向下弯曲的预应力筋贯穿顶缘的加腋。

最佳的，预制混凝土梁与预制混凝土柱连接的端部的底缘设有加腋，向上弯曲的预应力筋贯穿底缘的加腋。

进一步的，当预制混凝土梁上设有缺口时，所述缺口在预制混凝土梁的顶面和/或底面沿梁宽方向开设，缺口到预制混凝土梁梁端的距离为预制混凝土梁的梁高的0.8～1.2倍。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：

(1)本发明干式连接节点预制梁顶底面的耗能普通钢筋不穿过节点核心区，简化了接缝处连接构造，进一步提高了装配式混凝土框架结构安装效率。

(2)本发明干式连接节点预制梁顶底面的耗能普通钢筋不穿过节点核心区，减小了节点核心区的剪力，从而减少节点核心区箍筋配筋率。

(3)本发明干式连接节点预制梁的塑性铰发生外移，塑性铰区同时含有预应力筋和耗能普通钢筋，具有自复位、耗能能力强、延性大的优点。

(4)本发明在梁端设置缺口，使塑性铰精确发生在缺口位置，结构计算分析更加准确。在地震作用下，非弹性变形集中于缺口处，梁上基本无损伤，实现了地震作用下的低损伤结构。

(5)本发明在梁端设置缺口，在地震作用下可以通过控制缺口的构造，使同一层框架梁塑性铰截面的旋转中心位置基本在同一高度，从而减小了常规结构因旋转中心不一致引起的梁轴线长度的伸长，减轻甚至避免楼面板的损伤。

(6)本发明在梁端加腋，不仅实现了塑性铰的外移，还增大了节点核心区的受剪面积；此外使梁端截面的梁高增大，在相同的弯矩作用下，梁高越大，梁端截面受拉区钢筋的拉力和受压区混凝土的压力越小，从而减小了框架梁向节点核心区传递的剪力，两者均改善了节点核心区的受力。

附图说明

图1为预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点(直线预应力筋、预制梁端底缘加腋、预制梁顶底面开槽)实施例1示意图，其中箍筋和其他非关键钢筋构造未示；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为图1的B-B剖面图；

图4为图1的C-C剖面图；

图5为图1的D-D剖面图；

图6为预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点(曲线交叉预应力筋、预制梁端顶底缘加腋)实施例2示意图，其中箍筋和其他非关键钢筋构造未示；

图7为图6的E-E剖面图；

图8为图6的F-F剖面图；

图9为图6的G-G剖面图；

图10为图6的H-H剖面图；

图11为预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点(曲线交叉预应力筋、预制梁顶底面开槽)实施例3示意图，其中箍筋和其他非关键钢筋构造未示；

图12为图11的I-I剖面图；

图13为图11的J-J剖面图；

图14为图11的K-K剖面图；

图15为图11的L-L剖面图；

图16为预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点(曲线交叉预应力筋、预制梁端底缘加腋、预制梁底面开槽)实施例4示意图，其中箍筋和其他非关键钢筋构造未示；

图17为图16的M-M剖面图；

图18为图16的N-N剖面图；

图19为图16的O-O剖面图；

图20为图16的P-P剖面图；

图中，1预制混凝土柱、2预制混凝土梁、3预应力筋、4加腋、5缺口、6普通耗能钢筋、7预应力孔道、8锚固槽口、9高强砂浆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1：

一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，如图1～5所示，包括预制混凝土柱1、预制混凝土梁2、预应力筋3、加腋4、缺口5和耗能普通钢筋6。

预制混凝土柱1及其相对两侧的预制混凝土梁2由预应力筋3穿过设置于三者内部构成的预应力孔道7进行张拉，形成全干式连接梁柱节点。张拉前，预制混凝土梁2与预制混凝土柱1的连接面之间灌注高强砂浆9。预制混凝土梁2上下部纵向贯穿多根耗能普通钢筋6，耗能普通钢筋6不通过预制混凝土柱1的节点柱段，通过弯折的形式直接锚固在梁端。预制混凝土梁2与预制混凝土柱1连接端的端部底缘设有加腋4，加腋4长度为预制混凝土梁2梁高的0.8～1.2倍；预制混凝土梁2顶底面均局部开设有缺口5，缺口5到预制混凝土梁2梁端的距离为预制混凝土梁2的梁高的0.8～1.2倍。预应力筋3采用直线局部或多跨连续布置在梁高中部，多跨连续布置，预应力管道7内不灌浆，张拉后锚固在边跨的柱侧。

实施例2：

一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，如图6～10所示，包括预制混凝土柱1、预制混凝土梁2、预应力筋3、加腋4和耗能普通钢筋6。

预制混凝土柱1及其相对两侧的预制混凝土梁2由预应力筋3穿过设置于三者内部构成的预应力孔道7进行张拉，形成全干式连接梁柱节点。张拉前，预制混凝土梁2与预制混凝土柱1的连接面之间灌注高强砂浆9。预制混凝土梁2上下部纵向贯穿多根耗能普通钢筋6，耗能普通钢筋6不通过预制混凝土柱1的节点柱段，通过弯折的形式直接锚固在梁端。预制混凝土梁2与预制混凝土柱1连接端的端部顶底缘均设有加腋4，加腋4长度为预制混凝土梁2梁高的0.8～1.2倍。预应力筋3采用在垂直平面内为向上弯曲和向下弯曲的弧形曲线交叉结构布置，局部布置时仅布置在梁端部附近，预应力筋3的端部锚固在预制混凝土顶缘和底缘的锚固槽口8内，张拉后封锚，向下弯曲的预应力筋3贯穿顶缘的加腋4，向上弯曲的预应力筋3贯穿底缘的加腋4，预应力管道7内不灌浆，交叉点距离柱边的距离为梁高的1～1.5倍。此外，预应力筋3还可多跨连续布置锚固在边跨的柱侧。

实施例3：

一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，如图11～15所示，包括预制混凝土柱1、预制混凝土梁2、预应力筋3、缺口5和耗能普通钢筋6。

预制混凝土柱1及其相对两侧的预制混凝土梁2由预应力筋3穿过设置于三者内部构成的预应力孔道7进行张拉，形成全干式连接梁柱节点。张拉前，预制混凝土梁2与预制混凝土柱1的连接面之间灌注高强砂浆9。预制混凝土梁2上下部纵向贯穿多根耗能普通钢筋6，耗能普通钢筋6不通过预制混凝土柱1的节点柱段，通过弯折的形式直接锚固在梁端。预制混凝土梁2顶底面局部开缺口5，缺口5到预制混凝土梁2梁端的距离为预制混凝土梁2的梁高的0.8～1.2倍。预应力筋3采用在垂直平面内为向上弯曲和向下弯曲的弧形曲线交叉结构布置，局部布置时仅布置在梁端部附近，交叉点距离柱边的距离为梁高的1～1.5倍，预应力筋3的端部锚固在预制混凝土顶缘和底缘的锚固槽口8内，张拉后封锚，预应力管道7内不灌浆。此外，预应力筋3还可多跨连续布置锚固在边跨的柱侧。

实施例4：

一种预应力全干式连接装配式混凝土框架梁柱节点，如图16～20所示，包括预制混凝土柱1、预制混凝土梁2、预应力筋3、加腋4、缺口5和耗能普通钢筋6。

预制混凝土柱1及其相对两侧的预制混凝土梁2由预应力筋3穿过设置于三者内部构成的预应力孔道7进行张拉，形成全干式连接梁柱节点。张拉前，预制混凝土梁2与预制混凝土柱1的连接面之间灌注高强砂浆9。预制混凝土梁2上下部纵向贯穿多根耗能普通钢筋6，耗能普通钢筋6不通过预制混凝土柱1的节点柱段，通过弯折的形式直接锚固在梁端。预制混凝土梁2与预制混凝土柱1连接端的端部底缘设有加腋4，加腋4长度为预制混凝土梁2梁高的0.8～1.2倍；预制混凝土梁2底面局部开设有缺口5，缺口5到预制混凝土梁2梁端的距离为预制混凝土梁2的梁高的0.8～1.2倍。预应力筋3采用在垂直平面内为向上弯曲和向下弯曲的弧形曲线交叉结构布置，局部布置时仅布置在梁端部附近，交叉点距离柱边的距离为梁高的1～1.5倍，向上弯曲的预应力筋3贯穿底缘的加腋4，预应力筋3的端部锚固在预制混凝土顶缘和底缘的锚固槽口8内，张拉后封锚，预应力管道7内不灌浆。此外，预应力筋3还可多跨连续布置锚固在边跨的柱侧。