一種適用于裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接裝置的制作方法

本實(shí)用新型涉及建筑領(lǐng)域，且特別涉及一種適用于裝配式結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點(diǎn)連接裝置，可應(yīng)用于在地震多發(fā)區(qū)的裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架-核心筒結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)，特別是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，為滿足等同現(xiàn)澆的要求，保證預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造非常復(fù)雜，這給設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工造成了很多困難，嚴(yán)重制約了建筑工業(yè)化的發(fā)展。

以現(xiàn)在常見的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)為例，說明當(dāng)前裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工和使用過程中遇到的四大技術(shù)難題。

1）建筑施工時(shí)，各類預(yù)制構(gòu)件需吊裝裝配，支撐系統(tǒng)必不可少。但繁雜的支撐會導(dǎo)致施工現(xiàn)場混亂，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度。

2）裝配式混凝土結(jié)構(gòu)與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)相比，其節(jié)點(diǎn)和整體性相對較弱。為保證與現(xiàn)澆混凝土等強(qiáng)，裝配式結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜。因此，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的傳力，特別是地震作用下的荷載傳遞備受關(guān)注。研究表明，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在地震下的破壞多為各構(gòu)件間的連接破壞，而預(yù)制構(gòu)件則較少發(fā)生損壞。目前常用方法中，對節(jié)點(diǎn)的處理一般通過增加構(gòu)造措施來提高節(jié)點(diǎn)的抗震能力，但與此同時(shí)則導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)施工復(fù)雜，并且越復(fù)雜的傳遞路徑實(shí)際上會降低傳力的效率以及傳力的不穩(wěn)定性。

3）消能減震技術(shù)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制理論應(yīng)用于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防中的一種有效方法，將其應(yīng)用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，可大大提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。但目前研發(fā)的絕大部分耗能器一般通過鋼支撐與主體結(jié)構(gòu)連接，支撐結(jié)構(gòu)形式主要有斜桿型、人字型等，這些額外的支撐構(gòu)件不但增加了耗能器安裝工序和時(shí)間，而且浪費(fèi)了材料；另一方面鋼支撐安裝于結(jié)構(gòu)中雖增加了抗側(cè)剛度，但結(jié)構(gòu)中也易產(chǎn)生附加內(nèi)力；再考慮到這樣會使得建筑結(jié)構(gòu)中門窗的布置受到限制，影響了結(jié)構(gòu)的使用功能。

4）根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，針對不同的結(jié)構(gòu)類型：框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)等，都有相應(yīng)的側(cè)移限制，即層間位移不能過大。在靜力作用下，層間位移往往可以滿足規(guī)范要求。由于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)區(qū)相對于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)弱許多，且建筑層間位移的大小通常由節(jié)點(diǎn)區(qū)的層間位移角所決定。因此罕遇地震發(fā)生時(shí)時(shí)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的層間位移很難保證規(guī)范要求，導(dǎo)致房屋倒塌。而過于復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和構(gòu)造則會大大增加施工難度，從而嚴(yán)重限制建筑工業(yè)化的發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種具有支撐、傳力、耗能以及限制位移四大功能的適用于裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接裝置，使節(jié)點(diǎn)區(qū)受力減小，增加節(jié)點(diǎn)區(qū)的耗能能力，達(dá)到簡化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與構(gòu)造的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

一種適用于裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接裝置，其特征在于：包括第一連接板、第二連接板以及中間部，所述中間部包括第一連接片組、第二連接片組以及將所述第一連接片組與第二連接片組連接的抗剪拉錨固件，所述第一連接片組由一組平行的第一連接片構(gòu)成，所述第二連接片組由一組平行的第二連接片構(gòu)成，所述第一連接片一端固定在所述第一連接板上，所述第一連接片的另一端為與所述第二連接板相間隔的自由端，所述第二連接片一端固定在所述第二連接板上，所述第二連接片的另一端為與所述第一連接板相間隔的自由端，所述第一連接片和第二連接片相間布置，在所述第一連接片組和第二連接片組之間留有間隙。

所述第一連接片和第二連接片均為變厚度連接片，所述第一連接片和第二連接片的連接端厚度大于自由端厚度。

抗剪拉錨固件由抗剪拉件和限位套箍件組成，所述抗剪拉件的兩端伸出外連接片部分用限位套箍件錨固，且焊接在外鋼板的外側(cè)面上。

所述抗剪拉件由金屬層和纖維層疊而成，或由樹脂層和纖維層疊而成。

所述抗剪拉錨固件在未發(fā)生地震時(shí)通過金屬或樹脂層傳遞荷載，在發(fā)生多遇地震時(shí)通過金屬層或樹脂層變形耗能，在發(fā)生罕遇地震時(shí)通過纖維層限制結(jié)構(gòu)水平位移。

所述連接片為金屬片或纖維復(fù)合材料片。

所述連接片形狀為扇形或多邊形。

在所述連接片上設(shè)置有所述抗剪拉錨固件穿過的連接孔。

本實(shí)用新型中的抗剪拉錨固件通過分別充分發(fā)揮金屬層的抗剪作用以及纖維層的抗拉作用，實(shí)現(xiàn)從多遇地震作用下的抗剪件到罕遇地震作用下抗拉件的變化，使得本實(shí)用新型具有支撐、傳力、耗能、限制位移四大功能：1）在施工階段，該連接可為預(yù)制構(gòu)件的安裝提供臨時(shí)支撐，預(yù)制梁在吊裝時(shí)直接擱置在節(jié)點(diǎn)裝置的連接鋼板上并用螺栓進(jìn)行固定，無需再設(shè)支撐，大大改善施工現(xiàn)場雜亂的狀況和提高施工效率；2）在正常使用階段，可通過該連接為結(jié)構(gòu)提供傳力，簡化節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)；3）多遇地震時(shí)，利用連接裝置的耗能性能減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，從而保護(hù)主體建筑不發(fā)生破壞；4）罕遇地震時(shí)，通過本實(shí)用新型的高性能連接裝置對節(jié)點(diǎn)區(qū)的層間位移角進(jìn)行限制，從而保證裝配式結(jié)構(gòu)不發(fā)生過大的水平側(cè)移，以保證規(guī)范中“大震不倒”的抗震設(shè)計(jì)要求。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型示意圖(以扇形連接片為例)。

圖2為圖1的正視圖。

圖3為圖1的側(cè)視圖。

圖4為本實(shí)用新型中連接片開孔位置示意圖。

圖5為本實(shí)用新型中抗剪拉錨固件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實(shí)用新型中抗剪拉件金屬層與纖維疊層示意圖（以金屬層與纖維層疊為例）。

圖7為圖6的A部放大示意圖。

圖8為本實(shí)用新型中抗剪拉件靜力荷載下受力分析。

圖9為本實(shí)用新型中抗剪拉件動(dòng)力荷載下受力分析。

圖10為本實(shí)用新型四邊形連接片時(shí)節(jié)點(diǎn)連接裝置示意圖。

圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例的節(jié)點(diǎn)連接裝置布局示意圖（以框架結(jié)構(gòu)為例）。

圖中編號：1為連接片；2為抗剪拉錨固件；3為連接板；4為螺栓；5為連接片開孔；6為抗剪拉件；7為錨固端；8為金屬層或樹脂層；9為纖維層；10為四邊形連接片；11為框架梁；12為框架柱；13為本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)連接裝置的安裝位置，其兩側(cè)連接板，一個(gè)連接梁，另一個(gè)連接柱。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式及工作原理。附圖均采用簡化形式，僅用于方便說明本實(shí)用新型實(shí)施例。

本實(shí)用新型一種適用于裝配式結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點(diǎn)連接裝置如圖1、圖2和圖3所示，包括：連接片1、抗剪拉錨固件2、連接板3以及螺栓4。其中，圖示中的連接板3為兩個(gè)即第一連接板和第二連接板，在每個(gè)連接板上分別連接有一組連接片，其中連接在第一連接板上的為第一連接片組，第一連接片組的連接片為4個(gè)；連接在第二連接板上的為第二連接片組，第二連接片組的連接片也為4個(gè)。在本實(shí)施例中，連接片采用連接片，每個(gè)連接片交錯(cuò)組合，且相互之間留有間隙，如圖2所示。進(jìn)一步的，每塊連接片靠近與之連接的端板一側(cè)較厚，遠(yuǎn)離端板一側(cè)較薄。這是因?yàn)榭紤]到荷載作用下，連接片與連接板連接處的彎矩最大，為了防止連接片1發(fā)生屈曲變形。從而連接片1采用變厚度連接片，且與連接板3連接處較厚。進(jìn)一步的，在每個(gè)連接片上根據(jù)抗剪拉錨固件的形狀進(jìn)行開孔5，如圖4所示。開孔5沿其圓弧角度設(shè)置，且開孔長軸垂直于圓弧方向?？辜衾^固件2由抗剪拉件6和錨固端7組成，如圖5所示。其中抗剪拉件6由金屬層8與纖維層9層層相疊而成，如圖6、圖7所示。金屬主要抵抗連接片傳來的剪力，纖維主要承受抗剪拉件變形后產(chǎn)生的拉力。安裝時(shí)，抗剪拉件2垂直嵌入連接片，并在最外側(cè)鋼板處錨固，即在抗剪拉件2兩端形成錨固端7。每塊連接片1分別與兩塊連接板3固定相連，連接板3上設(shè)置用于安裝的螺孔，通過高強(qiáng)螺栓4與框架梁、框架柱、核心筒剪力墻連接。

以圖1所示的一種適用于裝配式結(jié)構(gòu)的新型節(jié)點(diǎn)連接裝置為例,通過闡述該節(jié)點(diǎn)裝置在靜力作用以及動(dòng)力作用下的工作原理，特別是抗剪拉錨固件在不同荷載下所起到的作用，來說明本實(shí)用新型的支撐、傳力、耗能、控制位移四大功能。

支撐：傳統(tǒng)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在施工過程中，梁下會設(shè)置很多支撐，影響施工速度。采用本實(shí)用新型的高性能的節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)，梁下可以免去支撐。在施工過程中，本實(shí)用新型的一側(cè)端板與框架柱或剪力墻的預(yù)埋件連接，無需設(shè)置支撐。然后吊裝預(yù)制框架梁，將預(yù)制梁擱置在本實(shí)用新型的另一側(cè)的端板上并用螺栓與預(yù)制梁的預(yù)埋件固定，可作為臨時(shí)支撐，這樣可以免去傳統(tǒng)支撐系統(tǒng)，減少施工工序和時(shí)間。

傳力：改變預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)梁柱、梁墻節(jié)點(diǎn)的內(nèi)力傳遞途徑，減小節(jié)點(diǎn)端部彎矩和剪力值，使裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系受力更為合理；進(jìn)一步的，改變梁柱、梁墻端的設(shè)計(jì)控制截面位置，使得實(shí)現(xiàn)抗震設(shè)計(jì)的“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”和“強(qiáng)剪弱彎”要求。由于本實(shí)用新型產(chǎn)生的外力相互平衡，因此對節(jié)點(diǎn)構(gòu)件的軸向力不會產(chǎn)生影響。本實(shí)用新型的傳力作用主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)連接裝置承受靜力作用時(shí)。由上述可知，當(dāng)靜力荷載傳遞至該新型連接裝置時(shí)，全部豎向荷載與水平荷載由抗剪拉錨固件承擔(dān)，其傳力路徑為：梁柱荷載—混凝土節(jié)點(diǎn)區(qū)—本實(shí)用新型新型節(jié)點(diǎn)—連接片——抗剪拉錨固件。將連接片傳至抗剪拉錨固件的作用力簡化為剪力Q，如圖8所示?？辜袅山饘俸屠w維疊層形成，其中金屬層（圖8 虛線箭頭）主要承擔(dān)連接片傳來的剪力Q。

耗能：地震作用分為多遇地震作用和罕遇地震作用。地震作用下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)側(cè)移變形使得梁柱、梁墻節(jié)點(diǎn)區(qū)產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)位移，帶動(dòng)新型節(jié)點(diǎn)連接的連接片轉(zhuǎn)動(dòng)。多遇地震作用下，由于抗剪拉錨固件循環(huán)剪力作用下會產(chǎn)生微小的剪切滯回變形，這成為保護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)區(qū)第一道抗震防線。此時(shí)仍主要依靠抗剪拉錨固件中的金屬層（圖9 虛線箭頭）抵抗剪力Q，從而耗散地震能量，減小結(jié)構(gòu)的側(cè)移及層間位移角，有效地保護(hù)梁柱、梁墻節(jié)點(diǎn)。即此時(shí)抗剪拉錨固件所起到的作用實(shí)際為抗剪件。

控制位移：罕遇地震作用下，上述連接片傳至抗剪拉連接錨固件的剪力Q很大，此時(shí)抗剪拉錨固件中金屬層的抗剪承載力已不足以承擔(dān)連接片傳來的剪力Q，這將導(dǎo)致其在循環(huán)強(qiáng)剪力Q作用下產(chǎn)生較大的剪切滯回變形，使得抗剪拉錨固件中各層金屬與纖維不再是直線分布，而呈現(xiàn)出波浪形分布，如圖9所示。此時(shí)抗剪拉錨固件中的傳力路徑也發(fā)生了變化。當(dāng)本實(shí)用新型新型節(jié)點(diǎn)連接裝置處于靜力作用或多遇地震作用時(shí)，其中的抗剪拉錨固件幾乎是直線型，此時(shí)抵抗連接片傳來的剪力Q主要通過其中的金屬層。但當(dāng)罕遇地震作用下，波浪型的抗剪拉錨固件則主要通過纖維層提供的拉力的合力F（圖9虛線箭頭）來抵抗連接片傳來的強(qiáng)剪力Q，即此時(shí)抗剪拉錨固件所起到的作用實(shí)際為抗拉件。在罕遇地震下，上述節(jié)點(diǎn)傳力機(jī)制的改變則構(gòu)成了節(jié)點(diǎn)區(qū)的第二道抗震防線。由于纖維的抗拉強(qiáng)度是金屬抗剪強(qiáng)度的10倍左右，因此當(dāng)抗剪拉錨固件的變形越大，纖維層所能提供的合力F（圖9虛線箭頭）就越大，耗能能力也越大，因此可顯著控制節(jié)點(diǎn)區(qū)的最大位移，從而滿足規(guī)范中“大震不倒”的抗震要求。

上述具體實(shí)施例是以扇形連接片1為主的。本實(shí)用新型中的連接片1也可以是多邊形，例如四邊形，如圖10所示。但是通常，為了不影響建筑結(jié)構(gòu)的正常使用，本實(shí)用新型安裝在梁柱、或梁與剪力墻之間時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡可能的小。在這種情況下，扇形連接片一方面可以提供更長的路徑用以設(shè)置更多的抗剪拉錨固件，另一方面也可以盡可能地減少連接片面積，使得材料性能充分利用。因此一般本實(shí)用新型中的連接片1優(yōu)先選用扇形連接片。但也有些建筑結(jié)構(gòu)的抗震要求不高，例如抗震等級為6級或七級，亦或是建筑結(jié)構(gòu)層高較低，不需要很多的抗剪拉錨固件就可以滿足其力學(xué)性能的要求。此時(shí)本實(shí)用新型中的連接片可選用四邊形連接片以減少連接片材料的使用，可節(jié)約材料成本和加工成本。

本實(shí)用新型一般安裝在裝配式框架結(jié)構(gòu)、裝配式框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式框架-核心筒結(jié)構(gòu)中?，F(xiàn)以裝配式框架結(jié)構(gòu)為例，說明本實(shí)用新型的安裝位置。如圖11中的框架結(jié)構(gòu)所示，11為框架梁，12為框架柱。而本實(shí)用新型裝置13則安裝在梁、柱連接的直角區(qū)域內(nèi)。

綜上所述，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)區(qū)處于不同的受力狀態(tài)以及受力大小時(shí)，本實(shí)用新型中的抗剪拉錨固件實(shí)際上通過分別充分發(fā)揮金屬層的抗剪作用以及纖維層的抗拉作用，實(shí)現(xiàn)從多遇地震作用下的抗剪件到罕遇地震作用下抗拉件的變化。但無論是靜力作用下的支撐、傳力作用，還是在多遇地震、罕遇地震水準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)耗能、限制位移的機(jī)制，都有效加強(qiáng)的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度，提高了建筑結(jié)構(gòu)的整體性。但具體操作時(shí)，只需在預(yù)制構(gòu)件制作時(shí)放置預(yù)埋件，安裝時(shí)將本實(shí)用新型節(jié)點(diǎn)裝置中的端板通過螺栓與預(yù)制構(gòu)件連接，操作簡單快速，符合裝配式建筑工業(yè)化的要求。