一种波纹板-ECC装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的制作方法

一种波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点
技术领域
1.本实用新型属于建筑技术领域，尤其涉及一种建筑结构的连接节点。


背景技术：

2.近年来，随着建筑产业结构的转型升级，在提升建筑质量、加快建设速度、实现节能环保、降低工程造价的需求推动下，装配式建筑越来越受到工程界的关注。相较于传统建筑结构施工形式，装配式建筑有着明显的技术优势，其节省人工、节省模板、节省机械，提高存货质量，减少排放，减少污染，节约工期。但现今预制装配式建筑还存在许多问题，例如工业化程度低，建筑结构的各个部件并没有形成标准化，同时装配式建筑结构的连接节点是整体建筑结构的薄弱环节，无论从施工还是力学角度都存在较多的障碍。


技术实现要素：

3.鉴于现今的装配式建筑结构的连接节点是整体建筑结构的薄弱环节，无论从施工还是力学角度都存在较多的障碍的问题，本实用新型提出了以下技术方案。
4.一种波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点，所述连接节点包括从上至下的上波纹板-ecc叠合柱、工字形组合钢梁和下波纹板-ecc叠合柱；所述上波纹板-ecc叠合柱包括上柱体和第一预埋螺杆，所述第一预埋螺杆沿所述上柱体的轴向穿出所述上柱体的上端；所述下波纹板-ecc叠合柱包括下柱体和第二预埋螺杆；所述第二预埋螺杆沿所述下柱体的轴向穿出所述下柱体的上端，并且所述第二预埋螺杆继续向上穿过所述工字形组合钢梁，最后固定连接于所述上柱体的下端。
5.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述上柱体包括柱状的第一ecc外壳体、柱状中空的第一波纹板内壳和两块第一端板；两块所述第一端板分别焊接在所述第一波纹板内壳的两端；所述第一ecc外壳体凝固包裹所述第一波纹板内壳的外侧壁，所述第一ecc外壳体的两端凝固连接于两块所述第一端板；所述第一预埋螺杆埋设于所述第一ecc外壳体中，并穿出上端的所述第一端板。所述下柱体包括柱状的第二ecc外壳体、柱状中空的第二波纹板内壳和两块第二端板；两块所述第二端板分别焊接在所述第二波纹板内壳的两端；所述第二ecc外壳体凝固包裹所述第二波纹板内壳的外侧壁，所述第二ecc外壳体的两端凝固连接于两块所述第二端板；所述第二预埋螺杆埋设于所述第二ecc外壳体中，并穿出上端的所述第二端板，以及穿过所述工字形组合钢梁和穿入下端的所述第一端板并固定。
6.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述第一ecc外壳体和所述第一波纹板内壳均大致为四棱柱形，所述第一波纹板内壳的截面四条边均呈现为波浪形；所述第一端板大致为回字形；所述第二ecc外壳体和所述第二波纹板内壳均大致为四棱柱形，所述第二波纹板内壳的截面四条边均呈现为波浪形；所述第二端板大致为回字形。
7.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步
改进，所述上波纹板-ecc叠合柱具有四根所述第一预埋螺杆，分别穿出上端的所述第一端板的四个角；所述下波纹板-ecc叠合柱具有四根所述第二预埋螺杆，分别穿出上端的所述第二端板的四个角。
8.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述第一ecc外壳体的下端有四条边，每条边上各设置两个缺角；下端的第一端板连接于所述第一ecc外壳体的下端，其相对于每个缺角的位置分别设置有螺杆孔；四根所述第二预埋螺杆分别穿过所述螺杆孔并进入缺角中，并在螺杆孔位置用螺母相互固定。
9.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述工字形组合钢梁包括两个工字形的钢梁主体、多个加劲肋和多个抗剪栓钉；每个钢梁主体均包括上端板、竖板和下端板，所述竖板的上、下两端分别垂直焊接于所述上端板和所述下端板。在所述工字形组合钢梁中，两个所述钢梁主体均以上端板水平朝上且位于同等高度的位置关系进行十字交叉焊接，交叉后的两个所述钢梁主体的竖板相互垂直；所述抗剪栓钉固定于交叉处的上端板的上表面；每个所述加劲肋的侧边焊接于所述竖板，加劲肋的上、下边分别焊接于所述上端板和所述下端板。
10.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述工字形组合钢梁包括八块所述加劲肋；每个钢梁主体的竖板两侧各焊接有两块所述加劲肋；八块所述加劲肋分布于两个所述钢梁主体交叉处的周侧，围成一个半封闭的腔体；所述第二预埋螺杆依次穿过所述下端板、所述腔体和所述上端板，最后固定连接于所述上柱体的下端。
11.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述连接节点还包括设置于所述腔体中的节点箍筋；所述节点箍筋绑扎所述第二预埋螺杆。
12.作为本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的进一步改进，所述连接节点还包括预制板，所述预制板的一端凝结于所述工字形组合钢梁的上端板之上。
13.本实用新型的有益效果是：本实用新型的波纹板-ecc装配式叠合柱是一种新型预制叠合柱构件，其上、下柱体之间通过工字形组合钢梁和预埋螺杆装配连接，节点施工效率高，连接后的内部空间作为现浇混凝土的模板，降低了用钢量、防止钢板局部屈曲。该连接构造可以保证波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁之间的荷载的传递，具有良好的力学性能和耐候性能，增强了连接结构的整体性和稳定性。ecc包裹在波纹板外侧，使得该连接节点还具有良好的防火性能、无需钢筋绑扎、提高施工便捷性等多种作用。本实用新型的连接节点在预制装配式建筑中具有普遍的适用性，应用前景广阔。
附图说明
14.图1为波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的一种结构示意图。
15.图2为图1的连接节点中的上波纹板-ecc叠合柱的结构示意图。
16.图3为图1的连接节点中的下波纹板-ecc叠合柱的结构示意图。
17.图4为图1的连接节点中的工字形组合钢梁的结构示意图。
18.图5为图4的工字形组合钢梁拆开后的单体结构示意图。
19.附图标记：上波纹板-ecc叠合柱1、下波纹板-ecc叠合柱2、工字形组合钢梁3、节点箍筋4、预制板5；第一预埋螺杆101、第一ecc外壳体102、第一波纹板内壳103、第一端板104、第二预埋螺杆201、第二ecc外壳体202、第二波纹板内壳203、第二端板204、钢梁主体301、加劲肋302、抗剪栓钉303；缺角1021、螺杆孔1041、上端板3011、竖板3012、下端板3013、穿孔3014。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的实施例进行阐述。
21.如图1所示，为波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的一种实施方式结构图。该连接节点包括上波纹板-ecc叠合柱1、下波纹板-ecc叠合柱2和工字形组合钢梁3。
22.如图2所示，所述上波纹板-ecc叠合柱1包括上柱体和第一预埋螺杆101，所述第一预埋螺杆101沿所述上柱体的轴向穿出所述上柱体的上端。
23.如图3所示，所述下波纹板-ecc叠合柱2包括下柱体和第二预埋螺杆201，所述第二预埋螺杆201沿所述下柱体的轴向穿出所述下柱体的上端，并且所述第二预埋螺杆201继续向上穿过所述工字形组合钢梁3，最后固定连接于所述上波纹板-ecc叠合柱1的下端。
24.其中，ecc的英文全称是engineered cementitious composites，即是“高延性纤维增强水泥基复合材料”，可采用北京亿实筑业技术开发有限公司出产的ecc混凝土吸声板。ecc是以水泥、砂、水、矿物掺合料和化学外加剂构成基体，用纤维体积掺量低于3％高强高弹模短纤维做增韧材料，硬化后具有应变硬化性和多重稳定开裂特征的新型高性能纤维增韧水泥基复合材料。其作为一种具有一定应变硬化性能的混凝土材料，自身具有比较高的应变能力，与pva纤维(聚乙烯醇纤维)、钢纤维相结合，可以进一步提高抗压强度和韧性，而且声屏障混凝土单元板与吸声层可以实现一次性浇筑，有利于混凝土界面结合，提高混凝土的耐久性，同时便于混凝土声屏障的一次性安装，省时省力，提高了安装的效率，节约了人工成本。
25.本实施方式的波纹板-ecc装配式叠合柱是一种新型预制叠合柱构件，上、下柱体之间通过工字形组合钢梁和预埋螺杆装配连接，节点施工效率高，连接后的内部空间作为现浇混凝土的模板，降低了用钢量、防止钢板局部屈曲。该连接构造可以保证波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁之间的荷载的传递，具有良好的力学性能和耐候性能，增强了连接结构的整体性和稳定性。ecc包裹在波纹板外侧，使得该连接节点还具有良好的防火性能、无需钢筋绑扎、提高施工便捷性等多种作用。
26.如图2所示，具体的，所述上柱体包括四棱柱形的第一ecc外壳体102、四棱柱形中空的第一波纹板内壳103和两块回字形的第一端板104。该回字形的第一端板104的内边缘轮廓和第一波纹板内壳103的端面尺寸一致，促成了两块所述第一端板104分别能适配的焊接在所述第一波纹板内壳103的两端。所述第一端板104和所述第一波纹板内壳103均可以是钢材质。所述第一ecc外壳体102具有一定厚度，其凝固包裹在所述第一波纹板内壳103的外侧壁，所述第一ecc外壳体102的两端凝固连接于两块所述第一端板104，且第一ecc外壳体102的外壁和回字形的第一端板104的外部轮廓平齐。所述第一预埋螺杆101埋设于所述第一ecc外壳体102中，并穿出上端的所述第一端板104。在一些实施例中，第一预埋螺杆101
可以穿出上柱体的上、下两端。
27.其中，以上所述的四棱柱形中空的第一波纹板内壳103，可以是大致为四棱柱形，在其细微结构中，第一波纹板内壳103的截面四条边均可以是波浪形，该波纹板可以和内部浇筑的混凝土以及ecc外壳牢固结合，还便于加装对拉螺杆，该对拉螺杆穿过两相对面的波纹板，对拉螺杆两端通过环扣固定在波纹板外壁上，在波纹板上安装纵横交错的多根对拉螺杆，可以约束波纹板，达到对核心混凝土进行环向约束的作用，抗剪力强。相应的，由于第一波纹板内壳103的截面四条边是波浪形，第一ecc外壳体102凝固包裹在所述第一波纹板内壳103的外侧壁，故该第一ecc外壳体102的内侧面也呈现为波浪形，而第一ecc外壳体102的外侧面可以制备为平整的四棱柱形。相应的，回字形的第一端板104的内边缘形状可以和第一波纹板内壳103的截面形状相同，外边缘形状可以和第一ecc外壳体102的外侧面截面形状相同。
28.请参阅图3，和上柱体相同的是，所述下柱体包括四棱柱形的第二ecc外壳体202、四棱柱形中空的第二波纹板内壳203和两块回字形的第二端板204。两块所述第二端板204分别焊接在所述第二波纹板内壳203的两端。所述第二ecc外壳体202凝固包裹所述第二波纹板内壳203的外侧壁，所述第二ecc外壳体202的两端凝固连接于两块所述第二端板204。第二ecc外壳体202、第二波纹板内壳203、第二端板204的结构可以和第一ecc外壳体102、第一波纹板内壳103、第一端板104分别相同。例如，所述第二波纹板内壳203的截面四条边均呈现为波浪形。所述第二预埋螺杆201埋设于所述第二ecc外壳体202中，并穿出上端的所述第二端板204，以及穿过所述工字形组合钢梁3和穿入下端的所述第一端板104并固定。在一些实施例中，第二预埋螺杆201可以穿出下柱体的上、下两端，当两端穿出柱体时，均可以和其他预埋螺杆对齐并绑扎固定。
29.上波纹板-ecc叠合柱1和下波纹板-ecc叠合柱2可以是重复的结构，以实现多个连接节点的构造。但在施工时，应注意每个叠合柱的上、下端，优选上波纹板-ecc叠合柱1的下端和下波纹板-ecc叠合柱2的上端通过预埋螺杆连接。
30.如图2所示，在其中，所述上波纹板-ecc叠合柱1具有四根所述第一预埋螺杆101，分别穿出上端的所述第一端板104的四个角，且四根所述第一预埋螺杆101高度平齐，有利于装配施工。所述下波纹板-ecc叠合柱2具有四根所述第二预埋螺杆201，分别穿出上端的所述第二端板204的四个角，同样的，四根所述第二预埋螺杆201高度平齐，有利于装配施工。
31.下波纹板-ecc叠合柱2的设置可以和上波纹板-ecc叠合柱1完全相同。
32.请继续参阅图2，所述第一ecc外壳体102的下端有四条边，每条边上各设置两个缺角1021。下端的第一端板104连接于所述第一ecc外壳体102的下端，其相对于每个缺角1021的位置分别设置有螺杆孔1041。四根所述第二预埋螺杆201分别穿过所述螺杆孔1041并进入缺角1021中，并在螺杆孔1041位置用螺母相互固定。
33.如图4所示，所述工字形组合钢梁3包括两个工字形的钢梁主体301、多个加劲肋302和多个抗剪栓钉303。
34.如图5所示，每个钢梁主体301均包括上端板3011、竖板3012和下端板3013。所述竖板3012的上、下两端分别垂直焊接于所述上端板3011和所述下端板3013。
35.在所述工字形组合钢梁3中，两个所述钢梁主体301均以上端板3011水平朝上且位
于同等高度的位置关系进行十字交叉焊接，交叉后的两个所述钢梁主体301的竖板3012相互垂直。所述抗剪栓钉303固定于交叉处的上端板3011的上表面。每个所述加劲肋302的侧边焊接于所述竖板3012，加劲肋302的上、下边分别焊接于所述上端板3011和所述下端板3013。
36.结合图4和图5可以看出，所述工字形组合钢梁3包括八块所述加劲肋302。每个钢梁主体301的竖板3012两侧各焊接有两块所述加劲肋302。八块所述加劲肋302分布于两个所述钢梁主体交叉处的周侧，围成一个半封闭的腔体。所述第二预埋螺杆201依次穿过所述下端板3013、所述腔体和所述上端板3011，最后固定连接于所述上柱体的下端。因此，所述工字形组合钢梁3在制备时需要预留第二预埋螺杆201穿过的穿孔3014。
37.如图1和图4所示，所述连接节点还包括设置于所述腔体中的节点箍筋4。所述节点箍筋4绑扎所述第二预埋螺杆201，并可以浇筑混凝土于该腔体中以固定节点。预埋螺杆均可以是高强度的螺杆。节点箍筋4可以由四个“l”形箍筋组合而成，以第二预埋螺杆201作为架立筋搭接在一起，起到节点抗剪以及传力的作用，同时提高连接节点的整体性，可以有效防止工字形组合钢梁3的局部屈曲、抵抗节点变形。
38.该连接节点除了上述基本结构外，还可以包括灌注于所述第一波纹板内壳103、所述第二波纹板内壳203以及节点箍筋4围成的腔体之内的混凝土。
39.进一步的，该连接节点还可以包括预制板5，所述预制板5的一端凝结于所述工字形组合钢梁3的上端板3011之上。
40.以上所述的波纹板-ecc装配式叠合柱与钢梁的装配式连接节点的施工方法包括以下步骤：
41.s1，上波纹板-ecc叠合柱1和下波纹板-ecc叠合柱2的预制：首先根据柱截面设计要求，分别将四块方形的波纹板焊接得到柱状中空的第一波纹板内壳103和柱状中空的第二波纹板内壳203，波纹板应满足截面尺寸、含钢率、受力等要求；然后在第一波纹板内壳103的两端分别焊接第一端板104，在第二波纹板内壳203的两端分别焊接第二端板204；接着将四根所述第一预埋螺杆101置于所述第一波纹板内壳103的外侧，并穿过上端的第一端板104，接着将所述第二预埋螺杆201穿过上端的第二端板204，并置于所述第二波纹板内壳203的外侧；最后将第一波纹板内壳103和第二波纹板内壳203分别侧卧支模，分别在两块第一端板104之间、两块第二端板204之间各自浇灌ecc并养护完成。其中，第一波纹板内壳103的外侧包裹了第一ecc外壳体102，所述第一预埋螺杆101埋设于第一ecc外壳体102中，得到了上波纹板-ecc叠合柱1。第二波纹板内壳203的外侧包裹了第二ecc外壳体202，所述第二预埋螺杆201埋设于第二ecc外壳体202中，得到了下波纹板-ecc叠合柱2。其中，在一个优选实施例中，在制备第一波纹板内壳103和第二波纹板内壳203时，还可以在波纹板的径向上穿过多根纵向、横向的对拉螺杆。对拉螺杆的设置可以进一步满足波纹板结构预制阶段稳定性的要求。
42.s2，工字形组合钢梁3的预制：请参阅图4和图5，首先制备钢梁主体301，即完成上端板3011、竖板3012、下端板3013的焊接，上端板3011和下端板3013要预留第二预埋螺杆201穿过的穿孔3014；再焊接加劲肋302于钢梁主体301中；接着在上端板3011上、位于两块加劲肋302中间的位置安装多个抗剪栓钉303；最后将两块钢梁主体十字交叉焊接。
43.s3，现场施工：将上波纹板-ecc叠合柱1、下波纹板-ecc叠合柱2、工字形组合钢梁3
进行组装施工。首先，将工字形组合钢梁3移动至下波纹板-ecc叠合柱2的上方，使所述第二预埋螺杆201依次穿过十字交叉处的上端板3011、竖板3012的侧边、下端板3013；再使用节点箍筋4将十字交叉处的所述第二预埋螺杆201绑扎；然后将所述第二预埋螺杆201的上端插入上波纹板-ecc叠合柱1的下端螺杆孔1041并通过螺母固定；最后将混凝土浇筑入上波纹板-ecc叠合柱1、下波纹板-ecc叠合柱2、工字形组合钢梁3的内部以及节点箍筋4围成的腔体处，养护后完成现场施工。在浇筑混凝土之前，还可以在工字形组合钢梁3的上端板3011的上表面安装预制板5。
44.上述步骤s1、s2均可以由工厂预制完成，预制后，可以将上波纹板-ecc叠合柱1、下波纹板-ecc叠合柱2、工字形组合钢梁3、节点箍筋4运输至施工现场进行步骤s3的组装固定。在预制阶段，还可以在工厂中制作预制板5，该预制板5可以安装于工字形组合钢梁3上，作为楼板的模板以及施工平台，并布设钢筋保证楼板的可靠性以及连接的稳定性。
45.通过以上施工方法得到的波纹板-ecc装配式叠合柱，能保证叠合柱与工字形组合钢梁3之间的荷载传递，例如，荷载传递路线为：钢筋混凝土楼板
→
工字形组合钢梁3
→
节点箍筋4
→
第二预埋螺杆201
→
上、下端板
→
波纹板
→
现浇核心混凝土
→
ecc外壳。
46.本实施方式提出的波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁的装配式连接节点的突出特点一是波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁间采用节点箍筋4、第二预埋螺杆201复合装配式连接节点，节点施工效率高，螺杆承担了纵筋的作用，可以有效地抵抗变形并传力。钢梁预留螺杆穿过通道，加强了节点的整体性。钢梁顶部抗剪栓钉303起到了传递剪力的作用，可以抵抗钢梁与上柱的相对滑移，增强了节点的整体性。波纹板-ecc装配式叠合柱作为工字形组合钢梁3的支撑固件，工字形组合钢梁3可以作为预制板5支撑平台，预制板5可以作为钢筋混凝土楼板底模、支撑平台以及钢筋绑扎作业平台，不同构件间相互支撑，极大地提高了施工便携性。该连接构造可以保证波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁3之间的荷载的传递，具有良好的受力性能，增强了连接结构的整体性和稳定性。同时，该连接节点构造简单、施工方便，可以方便地实现波纹板-ecc装配式叠合柱与工字形组合钢梁3的连接，提高了其在装配式建筑中的适用性，在预制装配式建筑中具有广阔的应用前景。
47.以上实施例仅用以示例性的说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型要求保护的范围进行限制，对于本领域技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同替换，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。