一种预制梁柱节点及其新型装配式钢筋混凝土建筑的制作方法

1.本发明涉及建筑工程技术领域，尤其是涉及一种预制梁柱节点及其新型装配式钢筋混凝土建筑。


背景技术：

2.目前，建筑业是我国国民经济产业支柱之一，对我国经济做出了巨大贡献，然而，目前我国建筑业也面临严峻的现实问题，主要包括生产效率低、资源浪费严重，建筑垃圾问题突出等。为此，国家对建筑业进行了改革，推进我国建筑工业化的发展，而建筑工业化与装配式建筑密切相关。
3.相比于传统的现浇建筑，装配式建筑具有生产效率高、建筑垃圾少、构件质量好等优势。由于住宅建筑在国内需求量极大，因此发展装配式住宅顺应了社会发展的需求。从结构形式看，装配式住宅建筑可分为装配式框架结构、装配式剪力墙结构、装配式框架-剪力墙结构等。装配式框架结构由梁、柱构件及其连接节点组成，由于梁、柱构件几何上具有规则性，适合在预制工厂内进行批量化生产。同时框架结构本身具有空间分隔灵活、自重轻、节省材料、可以较灵活地配合建筑平面布置等优点，因此，装配式框架结构在我国住宅建筑领域具有较大的应用潜力。
4.装配式钢筋混凝土框架结构中存在柱-柱连接节点、梁-梁连接节点和梁-柱连接节点，连接节点将各个预制构件组成形成整体，因此，节点的连接性能往往决定了结构整体的承载能力、结构刚度和抗震性能等。对于柱-柱节点和梁-梁节点的连接，我国工程上多采用灌浆套筒或约束浆锚等形式对构件间的钢筋进行连接。然而，由于套筒灌浆属于隐蔽工程，其灌浆质量难以得到有效监管，因此节点的连接性能无法得到保证。
5.另外，灌浆套筒或约束浆锚连接技术对预制构件加工精度要求高，对现场施工精度要求极高，工程上常常出现因为钢筋对位偏差而导致其无法穿入套筒的情况。梁-柱节点的连接，可分为节点后浇的湿式连接和干式连接。对于节点后浇的湿式连接，我国工程上多采用底筋锚入式连接，即预制梁底部预埋纵筋外伸到节点核心区进行锚固，梁顶部纵筋现场施工，节点区现场浇筑混凝土后形成梁-柱连接节点。这种连接形式容易导致节点核心区钢筋的堵塞，影响节点连接质量。对于节点干式连接形式，目前有预应力压接连接、预应力混合连接和由销栓、螺栓、钢板焊接、机械连接等组成的干式连接节点。这些干式连接技术，需要进行预应力筋的张拉，或者现场施焊等，增加了现场的施工工序，复杂了施工流程，不利于施工效率的提高和施工成本的降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种预制梁柱节点及其新型装配式钢筋混凝土建筑，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
7.为解决上述技术问题，本发明提供的一种预制梁柱节点，用于同时与预制梁和预制柱连接;所述预制梁柱节点包括用于与预制柱连接的柱连接部和用于与预制梁连接的梁
连接部；所述柱连接部和梁连接部相互垂直设置；所述柱连接部内埋设有连接钢板，连接钢板的外伸段伸出柱连接部的端面，外伸段的端部设置有连接端板；所述梁连接部内埋设有梁钢筋，梁钢筋的外侧段伸出梁连接部的端面，外侧段的端部设置有梁锚固板。
8.其中，柱连接部上的连接钢板和连接端板呈t型垂直固定连接。连接端板的面积约为柱连接部截面的1/3~1/4。
9.进一步地，所述预制梁柱节点为t形、 l形或十字形；所述预制梁柱节点为t形时，包括一个所述柱连接部和两个所述梁连接部，或者两个所述柱连接部和一个所述梁连接部；所述预制梁柱节点为l形时，包括一个所述柱连接部和一个所述梁连接部；所述预制梁柱节点为十字形时，包括两个所述柱连接部和两个所述梁连接部。
10.预制梁柱节点构造形式灵活，可形成t形、 l形 或十字形等节点形式，从而可以满足框架结构体系中的不同布置要求。
11.进一步地，所述柱连接部内埋设有柱钢筋，柱钢筋的外部段伸出柱连接部的端面，外部段的端部设置有柱锚固板。
12.进一步地，所述柱钢筋的外部段以及梁钢筋的外侧段的长度为150~250mm。
13.进一步地，所述连接端板上设置有螺栓孔。
14.其中，柱锚固板面积不小于柱钢筋截面积的6倍；同理，梁锚固板面积不小于梁钢筋截面积的6倍。
15.进一步地，所述柱钢筋和/或所述梁钢筋外围设置有箍筋。箍筋形式可以为矩形箍筋，也可以为螺旋箍筋，箍筋对搭接区混凝土起到约束作用，能够提高钢筋在现浇混凝土单元中的锚固性能，从而提高钢筋连接接头传力性能。
16.进一步地，所述梁锚固板和柱锚固板通过穿孔塞焊或螺纹连接方式分别固定在所述梁钢筋和所述柱钢筋上。
17.进一步地，每根所述梁钢筋的外侧段上设置有多个且沿轴向间隔布设的所述梁锚固板；和/或，每根所述柱钢筋的外部段上设置有多个且沿轴向间隔布设的所述柱锚固板。
18.沿钢筋的轴向方向设置2-5个甚至更多个锚固板，可进一步提高钢筋的锚固性能，进而提高间接搭接钢筋的传力性能。
19.进一步地，还包括梁螺旋钢筋；梁螺旋钢筋一端预埋在所述梁连接部内，梁螺旋钢筋另一端伸出所述梁连接部的端面且套装在所述梁钢筋外；和/或，还包括柱螺旋钢筋；柱螺旋钢筋一端预埋在所述柱连接部内，柱螺旋钢筋另一端伸出所述柱连接部的端面且套装在所述柱钢筋外。
20.进一步地，还包括梁外套管；梁外套管一端预埋在所述梁连接部内，梁外套管另一端伸出所述梁连接部的端面且套装在所述梁钢筋外；和/或，还包括柱外套管；柱外套管一端预埋在所述柱连接部内，柱外套管另一端
伸出所述柱连接部的端面且套装在所述柱钢筋外。
21.进一步地，所述外套管为钢管、金属波纹管或frp管。
22.另外，本技术还公开了一种采用上述预制梁柱节点的新型装配式钢筋混凝土建筑。
23.进一步地，在高度方向上，相邻两个所述预制梁柱节点的柱连接部之间直接或间接连接；在水平方向上，相邻的两个所述预制梁柱节点的梁连接部之间直接或间接连接。
24.进一步地，还包括预制柱构件，预制柱构件的连接端部埋设有连接钢板，连接钢板的外伸段伸出预制柱构件连接端部，外伸段的端部设置有连接端板。
25.进一步地，所述预制柱构件的连接端部埋设有柱钢筋，柱钢筋的外部段伸出预制柱构件连接端部，外部段的端部设置有柱锚固板。
26.即，预制柱构件连接端部与柱连接部的结构基本相同，从而可实现预制柱构件与预制梁柱节点上柱连接部的连接。
27.预制柱构件与柱连接部，或者两个柱连接部之间连接时，对接的两个部件上的连接端板通过螺栓或焊接方式固定连接，两者上的柱钢筋交错布设，形成间接搭接，后浇筑混凝土形成现浇混凝土单元。
28.当柱连接部设置有箍筋、螺旋钢筋或外套管时，预制柱构件上的柱钢筋插入箍筋、螺旋钢筋或外套管内，并与箍筋、螺旋钢筋或外套管内的柱连接部的柱钢筋形成间接搭接。
29.进一步地，还包括预制梁构件，所述预制梁构件的连接端部埋设有梁钢筋，梁钢筋的外侧段伸出预制梁构件连接端部，外侧段的端部设置有梁锚固板。
30.预制梁构件与梁连接部，或者两个梁连接部之间连接时，两者上的梁钢筋交错布设，形成间接搭接，后浇筑混凝土形成现浇混凝土单元。
31.当梁连接部设置有箍筋、螺旋钢筋或外套管时，预制梁构件上的梁钢筋插入箍筋、螺旋钢筋或外套管内，并与箍筋、螺旋钢筋或外套管内的梁连接部的梁钢筋形成间接搭接。
32.其中，钢筋锚固板可显著提高钢筋在现浇混凝土单元中的锚固能力，从而减少钢筋间接搭接的长度。
33.优选的，所述连接钢板的预埋部分开设通孔，或焊接栓钉等，从而与柱连接部的混凝土形成抗剪连接键。
34.优选的，混凝土现浇段采用c30及以上等级的混凝土，能够增强钢筋与混凝土间的粘结作用，进而提高钢筋间接搭接传力性能。
35.优选的，所述梁柱连接节点混凝土现浇段处于一榀框架中梁跨中的位置，即地震荷载作用下框架梁反弯点位置处。
36.优选的，所述梁连接部的长度为一榀框架中梁跨度1/5；所述柱连接部的高度为一榀框架中柱体高度的1/2。
37.在地震荷载作用下，梁-柱节点区受力复杂，且梁的最大弯矩和剪力出现在梁端面而非跨中截面；将梁单元间和柱单元间的连接节点布置在结构跨中位置，远离梁-柱节点区；应用在受竖向均布荷载为主的梁构件，将梁-梁连接节点布置在梁跨度1/5处（反弯点处），符合强连接，弱构件的设计原则。
38.优选的，所述预制梁构件和/或所述梁连接部在顶部设置凹口。
39.其中凹口高度大于等于50mm，预制梁构件和/或所述梁连接部顶部负弯矩区钢筋现场施工，可与板构件或次梁构件形成叠合梁构造。
40.采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：本发明提供的一种预制梁柱节点及其新型装配式钢筋混凝土建筑，构造简单，使用方便，并且具有构件预制化程度高，连接节点构造简单，现场施工效率高，现场湿作业较少、施工成本低。
41.梁、柱节点由于采用钢筋间接搭接的基本构造形式和现场浇筑混凝土的施工方法，无需额外的现场灌浆施工操作，预制构件也无需预留灌浆孔道，既节省了现场施工成本，也降低了预制构件的加工成本。
42.新型装配式钢筋混凝土框架结构的梁-柱连接节点的施工在预制加工厂内进行，能保证节点区的施工质量，从而保证节点区的受力性能，对框架结构整体受力性能有利。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
44.图1为本发明实施例1提供的预制梁柱节点的主视图；图2为图1所示的梁连接部的结构示意图；图3为图1所示的柱连接部的结构示意图；图4为实施例1中两个梁连接部连接时的结构示意图；图5为图4的分解示图；图6为实施例1中两个柱连接部连接时的结构示意图；图7为图6的分解示图；图8为本发明实施例2提供的框架第一种实施方式的结构图；图9为本发明实施例2提供的框架第二种实施方式的结构图；图10为实施例3提供梁连接节点或柱连接节点的结构示意图；图11为本发明实施例4中梁连接部或预制梁构件的结构示意图；图12为本发明实施例4中梁柱节点的结构示意图；图13为本发明实施例5中钢筋连接结构的立体图；图14为本发明实施例5中第一扣板的结构示意图；图15为本发明实施例6中钢筋连接结构的立体图；图16为本发明实施例6中第一扣板的结构示意图；图17为本发明实施例6中钢筋连接结构第二种实施方式的立体图。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
46.下面结合具体的实施方式对本发明做进一步的解释说明。
47.实施例1如图1-3所示，本实施例提供的一种预制梁柱节点100，用于同时与预制梁和预制柱连接;所述预制梁柱节点100包括用于与预制柱连接的柱连接部110和用于与预制梁连接的梁连接部120；所述柱连接部110和梁连接部120相互垂直设置；所述柱连接部110内埋设有连接钢板111，连接钢板111的外伸段伸出柱连接部110的端面，外伸段的端部设置有连接端板112；所述连接端板112上设置有螺栓孔。
48.所述梁连接部120内埋设有梁钢筋121，梁钢筋121的外侧段伸出梁连接部120的端面，外侧段的端部设置有梁锚固板122。
49.其中，柱连接部110上的连接钢板111和连接端板112呈t型垂直固定连接。连接端板112的面积约为柱连接部110截面的1/3~1/4。
50.其中，所述预制梁柱节点100可以为t形、 l形或十字形；所述预制梁柱节点100为t形时，包括一个所述柱连接部110和两个所述梁连接部120，或者两个所述柱连接部110和一个所述梁连接部120；所述预制梁柱节点100为l形时，包括一个所述柱连接部110和一个所述梁连接部120；所述预制梁柱节点100为十字形时，包括两个所述柱连接部110和两个所述梁连接部120。
51.预制梁柱节点100构造形式灵活，可形成t形、 l形 或十字形等节点形式，从而可以满足框架结构体系中的不同布置要求。
52.更为优选地，所述柱连接部110内埋设有柱钢筋113，柱钢筋113的外部段伸出柱连接部110的端面，外部段的端部设置有柱锚固板114。所述柱钢筋113的外部段以及梁钢筋121的外侧段的长度为150~250mm。其中，柱锚固板114面积不小于柱钢筋113截面积的6倍；同理，梁锚固板122面积不小于梁钢筋121截面积的6倍。
53.优选的，所述连接钢板111的预埋部分开设通孔，或焊接栓钉等，从而与柱连接部110的混凝土形成抗剪连接键。
54.参照图4和5所示，梁钢筋121外围设置有箍筋130。箍筋130形式可以为矩形箍筋，也可以为螺旋箍筋。两个梁连接部120对接时，或者，一个梁连接部120和其他梁构件连接时，梁钢筋121间接搭接，箍筋130对搭接区混凝土起到约束作用，能够提高钢筋在现浇混凝土单元140中的锚固性能，从而提高钢筋连接接头传力性能。
55.参照图6和7所示，所述柱钢筋113外围设置有箍筋130。箍筋130形式可以为矩形箍筋，也可以为螺旋箍筋，两个柱连接部110对接时，或者，一个柱连接部110和其他柱构件连接时，两个连接端板112通过螺栓115固定连接，柱钢筋113间接搭接，箍筋130对搭接区混凝土起到约束作用，能够提高钢筋在现浇混凝土单元140中的锚固性能，从而提高钢筋连接接头传力性能。
56.现浇混凝土单元140优选采用c30及以上等级的混凝土，能够增强钢筋与混凝土间的粘结作用，进而提高钢筋间接搭接传力性能。
57.而所述梁锚固板122和柱锚固板114通过穿孔塞焊或螺纹连接方式分别固定在所述梁钢筋121和所述柱钢筋113上。每根所述梁钢筋121的外侧段上设置有多个且沿轴向间隔布设的所述梁锚固板122；每根所述柱钢筋113的外部段上设置有多个且沿轴向间隔布设
的所述柱锚固板114。沿钢筋的轴向方向设置2-5个甚至更多个锚固板，可进一步提高钢筋的锚固性能，进而提高间接搭接钢筋的传力性能。
58.本发明提供的一种预制梁柱节点100构造简单，使用方便，并且具有构件预制化程度高，连接节点构造简单，现场施工效率高，现场湿作业较少、施工成本低。
59.实施例2本实施例公开了一种采用实施例1中预制梁柱节点100的新型装配式钢筋混凝土建筑。
60.参照图8所示，四个预制梁柱节点100拼接成建筑物的一榀框架，在高度方向上，相邻两个所述预制梁柱节点100的柱连接部110之间直接连接；在柱连接部110的连接节点上柱钢筋113间接搭接，且外围设置有箍筋130。
61.在水平方向上，相邻的两个所述预制梁柱节点100的梁连接部120之间直接连接。在梁连接部120的连接节点上梁钢筋121间接搭接，且外围设置有箍筋130。
62.参照图9所示，可选地，还可包括预制梁构件200，所述预制梁构件200的连接端部结构与梁连接部120相似，同样埋设有梁钢筋121，梁钢筋121的外侧段伸出预制梁构件200连接端部，外侧段的端部设置有梁锚固板122。
63.预制梁构件200与梁连接部120，或者两个梁连接部120之间连接时，两者上的梁钢筋121交错布设，形成间接搭接，后浇筑混凝土形成现浇混凝土单元。
64.同理，还可以包括预制柱构件，预制柱构件的连接端部埋设有连接钢板111，连接钢板111的外伸段伸出预制柱构件连接端部，外伸段的端部设置有连接端板112。所述预制柱构件的连接端部埋设有柱钢筋113，柱钢筋113的外部段伸出预制柱构件连接端部，外部段的端部设置有柱锚固板114。即，预制柱构件连接端部与柱连接部110的结构基本相同，从而可实现预制柱构件与预制梁柱节点100上柱连接部110的连接。
65.预制柱构件与柱连接部110，或者两个柱连接部110之间连接时，对接的两个部件上的连接端板112通过螺栓或焊接方式固定连接，两者上的柱钢筋113交错布设，形成间接搭接，后浇筑混凝土形成现浇混凝土单元。
66.优选的，所述梁柱连接节点混凝土现浇段处于一榀框架中梁跨中的位置，即地震荷载作用下框架梁反弯点位置处。
67.优选的，所述梁连接部120的长度为一榀框架中梁跨度1/5；所述柱连接部110的高度为一榀框架中柱体高度的1/2。
68.在地震荷载作用下，梁-柱节点区受力复杂，且梁的最大弯矩和剪力出现在梁端面而非跨中截面；将梁单元间和柱单元间的连接节点布置在结构跨中位置，远离梁-柱节点区；应用在受竖向均布荷载为主的梁构件，将梁-梁连接节点布置在梁跨度1/5处（反弯点处），符合强连接，弱构件的设计原则。
69.本发明中梁、柱节点由于采用钢筋间接搭接的基本构造形式和现场浇筑混凝土的施工方法，无需额外的现场灌浆施工操作，预制构件也无需预留灌浆孔道，既节省了现场施工成本，也降低了预制构件的加工成本。
70.新型装配式钢筋混凝土框架结构的梁-柱连接节点的施工在预制加工厂内进行，能保证节点区的施工质量，从而保证节点区的受力性能，对框架结构整体受力性能有利。
71.实施例3
本实施例与实施例1或2基本相同，不同之处在于：参照图10所示，两个梁连接部120连接时，或者梁连接部120和预制梁构件200连接时，还设置有梁螺旋钢筋150；梁螺旋钢筋150一端预埋在所述梁连接部120内，梁螺旋钢筋150另一端伸出所述梁连接部120的端面且套装在两个间接搭接的梁钢筋121外。
72.以及参照图10所示，两个柱连接部110连接时，还包括柱螺旋钢筋151；柱螺旋钢筋151一端预埋在一个柱连接部110内，柱螺旋钢筋151另一端伸出所述柱连接部110的端面且套装在两个间接搭接的柱钢筋113外。
73.其中，钢筋锚固板可显著提高钢筋在现浇混凝土单元中的锚固能力，从而减少钢筋间接搭接的长度。
74.螺旋钢筋对搭接区混凝土起到约束作用，能够提高钢筋在现浇混凝土单元140中的锚固性能，从而提高钢筋连接接头传力性能。
75.实施例4本实施例与实施例1-3基本相同，不同之处在于：参照图11所示，本实施例中，预制梁构件200和/或所述梁连接部120在顶部设置凹口160。更为优选地，其中凹口160高度大于等于50mm，预制梁构件200和/或所述梁连接部120顶部负弯矩区钢筋现场施工，可与板构件或次梁构件形成叠合梁构造。
76.参照图12所示，本实施例梁柱节点包括上下对接的两个柱连接部110（或预制柱构件）、左右对接的两个梁连接部120（或预制梁构件200）。
77.两个柱连接部110（或预制柱构件与柱连接部110）之间连接时，两个对接构件上的连接端板112通过螺栓或焊接方式固定连接，两个对接构件上的柱钢筋113交错布设，形成间接搭接；上下间接搭接的每对柱钢筋113外套装有螺旋箍筋131；两个梁连接部120（或预制梁构件200与梁连接部120）之间连接时，两个对接构件上的梁钢筋121交错布设，形成间接搭接；左右间接搭接的每对梁钢筋121外套装有螺旋箍筋131。
78.后在预制梁构件200或所述梁连接部120顶部及其凹口160内、两个柱连接部110（或预制柱构件与柱连接部110）之间现场浇筑混凝土梁单元141，现场浇筑混凝土梁单元141内埋设贯通左右的纵钢筋170。
79.现场浇筑混凝土梁单元141形成叠合梁构造，抗剪和抗震能力大大增强。
80.实施例5本实施例与实施例1-4基本相同，不同之处在于：参照图13所示，本实施例中还包括用于间接搭接的一对梁钢筋121或柱钢筋113连接的第一扣板60。参照图14所示，第一扣板60包括连接孔61和楔形连接槽62（开口较大的连接槽）。
81.以下柱钢筋113为例，进行结构说明。
82.参照图13所示，上下相邻的两个柱连接部110包括上柱连接部110a和下柱连接部110b。下柱连接部110b上的下柱钢筋113b在下柱锚固板114b外侧设置有凸出的尾部114c，连接时，连接孔61套装在下柱钢筋113b的尾部114c上，通过旋转第一扣板60，使得上柱连接部110a上的上柱钢筋113a滑入楔形连接槽62内，楔形连接槽62中心线为以连接孔61的中心半径逐渐增大的渐开线形式，且楔形连接槽62开口大，槽底部窄，上柱钢筋113a在滑入楔形连接槽62过程中，逐渐被卡紧，或者被抵靠在楔形连接槽62的一侧壁上，从而实现上柱钢筋
113a和下柱钢筋113b在横向上的刚性连接，增加了两者剪切力的传递能力。
83.以及，楔形连接槽62左右两侧的侧壁上间隔设置有卡槽63，上柱钢筋113a滑入卡槽63后，进一步锁定上柱钢筋113a，增加两者的连接强度。
84.实施例6本实施例与实施例5基本相同，不同之处在于：参照图15所示，本实施例中包括用于连接相邻两个上柱钢筋113a和下柱钢筋113b的第二扣板60a。第二扣板60a的两端分别被夹持在两个上柱锚固板114a和两个下柱锚固板114b之间。从而实现上柱钢筋113a和下柱钢筋113b在轴向上的刚性或半刚性连接，进一步地增加了上下两个混凝土单元的连接力。
85.参照图16所示，第二扣板60a包括两个相互垂直设置的u形长槽64，两个相互垂直设置的u形长槽64使得本实施例第二扣板60a具有非常大的通用性，即使上柱钢筋113a和下柱钢筋113b之间间距变化巨大，都可以采用同一第二扣板60a快速实现相邻两个上柱钢筋113a和下柱钢筋113b的连接。
86.更优选地，参照图17所示，相邻两个上柱钢筋113a和下柱钢筋113b直接通过第一扣板60和第二扣板60a连接。
87.上柱钢筋113a上间隔设置有两个上柱锚固板114a；下柱钢筋113b上设置有间隔布设的下柱锚固板114b，且下柱钢筋113b在下柱锚固板114b外侧设置有尾部114c，第一扣板60一端通过连接孔61套装在下柱钢筋113b的尾部114c上，第一扣板60另一端通过楔形连接槽62与上柱钢筋113a连接。
88.第二扣板60a则通过两端的u形长槽64分别与上柱钢筋113a和下柱钢筋113b连接，且，第二扣板60a的两端分别被夹持在两个上柱锚固板114a和两个下柱锚固板114b之间。由此兼具直接搭接的传力能力和间接搭接简单、效率高的优点，极大的提高了两个混凝土单元的之间的抗剪能力和抗拉能力，且便于实施推广，操作简单，效率高。
89.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。