一種適用于裝配式結構的節點連接裝置的制作方法

本實用新型涉及建筑領域，且特別涉及一種適用于裝配式結構的新型節點連接裝置，可應用于在地震多發區的裝配式框架結構、裝配式框架-剪力墻結構、裝配式框架-核心筒結構。

背景技術：

當前預制裝配式結構，特別是預制裝配式混凝土結構，為滿足等同現澆的要求，保證預制裝配式混凝土結構的整體性能，節點構造非常復雜，這給設計、生產、施工造成了很多困難，嚴重制約了建筑工業化的發展。

以現在常見的裝配式混凝土結構為例，說明當前裝配式結構設計、施工和使用過程中遇到的四大技術難題。

1）建筑施工時，各類預制構件需吊裝裝配，支撐系統必不可少。但繁雜的支撐會導致施工現場混亂，嚴重影響施工進度。

2）裝配式混凝土結構與現澆混凝土結構相比，其節點和整體性相對較弱。為保證與現澆混凝土等強，裝配式結構節點構造復雜。因此，裝配式混凝土結構的傳力，特別是地震作用下的荷載傳遞備受關注。研究表明，裝配式混凝土結構在地震下的破壞多為各構件間的連接破壞，而預制構件則較少發生損壞。目前常用方法中，對節點的處理一般通過增加構造措施來提高節點的抗震能力，但與此同時則導致節點施工復雜，并且越復雜的傳遞路徑實際上會降低傳力的效率以及傳力的不穩定性。

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

4）根據混凝土結構設計規范，針對不同的結構類型：框架結構、框架-剪力墻結構、框架-核心筒結構等，都有相應的側移限制，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范要求。由于裝配式混凝土結構節點區相對于現澆混凝土結構弱許多，且建筑層間位移的大小通常由節點區的層間位移角所決定。因此罕遇地震發生時時，裝配式混凝土結構的層間位移很難保證規范要求，導致房屋倒塌。而過于復雜的節點設計和構造則會大大增加施工難度，從而嚴重限制建筑工業化的發展。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的不足，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構的節點連接裝置，使節點區受力減小，增加節點區的耗能能力，達到簡化節點設計與構造的目的。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：

一種適用于裝配式結構的節點連接裝置，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成，所述第二連接片組由一組平行的第二連接片構成，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生地震時通過金屬或樹脂層傳遞荷載，在發生多遇地震時通過金屬層或樹脂層變形耗能，在發生罕遇地震時通過纖維層限制結構水平位移。

所述連接片為金屬片或纖維復合材料片。

所述連接片形狀為扇形或多邊形。

在所述連接片上設置有所述抗剪拉錨固件穿過的連接孔。

本實用新型中的抗剪拉錨固件通過分別充分發揮金屬層的抗剪作用以及纖維層的抗拉作用，實現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，該連接可為預制構件的安裝提供臨時支撐，預制梁在吊裝時直接擱置在節點裝置的連接鋼板上并用螺栓進行固定，無需再設支撐，大大改善施工現場雜亂的狀況和提高施工效率；2）在正常使用階段，可通過該連接為結構提供傳力，簡化節點設計；3）多遇地震時，利用連接裝置的耗能性能減小結構的地震反應，從而保護主體建筑不發生破壞；4）罕遇地震時，通過本實用新型的高性能連接裝置對節點區的層間位移角進行限制，從而保證裝配式結構不發生過大的水平側移，以保證規范中“大震不倒”的抗震設計要求。

附圖說明

圖1為本實用新型示意圖(以扇形連接片為例)。

圖2為圖1的正視圖。

圖3為圖1的側視圖。

圖4為本實用新型中連接片開孔位置示意圖。

圖5為本實用新型中抗剪拉錨固件結構示意圖。

圖6為本實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為本實用新型中抗剪拉件靜力荷載下受力分析。

圖9為本實用新型中抗剪拉件動力荷載下受力分析。

圖10為本實用新型四邊形連接片時節點連接裝置示意圖。

圖11為本實用新型實施例的節點連接裝置布局示意圖（以框架結構為例）。

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為本實用新型節點連接裝置的安裝位置，其兩側連接板，一個連接梁，另一個連接柱。

具體實施方式

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

本實用新型一種適用于裝配式結構的新型節點連接裝置如圖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為兩個即第一連接板和第二連接板，在每個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；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。在本實施例中，連接片采用連接片，每個連接片交錯組合，且相互之間留有間隙，如圖2所示。進一步的，每塊連接片靠近與之連接的端板一側較厚，遠離端板一側較薄。這是因為考慮到荷載作用下，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。進一步的，在每個連接片上根據抗剪拉錨固件的形狀進行開孔5，如圖4所示。開孔5沿其圓弧角度設置，且開孔長軸垂直于圓弧方向。抗剪拉錨固件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生的拉力。安裝時，抗剪拉件2垂直嵌入連接片，并在最外側鋼板處錨固，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上設置用于安裝的螺孔，通過高強螺栓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構的新型節點連接裝置為例,通過闡述該節點裝置在靜力作用以及動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，來說明本實用新型的支撐、傳力、耗能、控制位移四大功能。

支撐：傳統的裝配式混凝土結構在施工過程中，梁下會設置很多支撐，影響施工速度。采用本實用新型的高性能的節點連接技術，梁下可以免去支撐。在施工過程中，本實用新型的一側端板與框架柱或剪力墻的預埋件連接，無需設置支撐。然后吊裝預制框架梁，將預制梁擱置在本實用新型的另一側的端板上并用螺栓與預制梁的預埋件固定，可作為臨時支撐，這樣可以免去傳統支撐系統，減少施工工序和時間。

傳力：改變預制裝配式混凝土結構梁柱、梁墻節點的內力傳遞途徑，減小節點端部彎矩和剪力值，使裝配式混凝土結構體系受力更為合理；進一步的，改變梁柱、梁墻端的設計控制截面位置，使得實現抗震設計的“強節點、弱構件”和“強剪弱彎”要求。由于本實用新型產生的外力相互平衡，因此對節點構件的軸向力不會產生影響。本實用新型的傳力作用主要體現在節點連接裝置承受靜力作用時。由上述可知，當靜力荷載傳遞至該新型連接裝置時，全部豎向荷載與水平荷載由抗剪拉錨固件承擔，其傳力路徑為：梁柱荷載—混凝土節點區—本實用新型新型節點—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。抗剪力件由金屬和纖維疊層形成，其中金屬層（圖8 虛線箭頭）主要承擔連接片傳來的剪力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構側移變形使得梁柱、梁墻節點區產生相對轉動位移，帶動新型節點連接的連接片轉動。多遇地震作用下，由于抗剪拉錨固件循環剪力作用下會產生微小的剪切滯回變形，這成為保護結構節點區第一道抗震防線。此時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，減小結構的側移及層間位移角，有效地保護梁柱、梁墻節點。即此時抗剪拉錨固件所起到的作用實際為抗剪件。

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，此時抗剪拉錨固件中金屬層的抗剪承載力已不足以承擔連接片傳來的剪力Q，這將導致其在循環強剪力Q作用下產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，而呈現出波浪形分布，如圖9所示。此時抗剪拉錨固件中的傳力路徑也發生了變化。當本實用新型新型節點連接裝置處于靜力作用或多遇地震作用時，其中的抗剪拉錨固件幾乎是直線型，此時抵抗連接片傳來的剪力Q主要通過其中的金屬層。但當罕遇地震作用下，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剪力Q，即此時抗剪拉錨固件所起到的作用實際為抗拉件。在罕遇地震下，上述節點傳力機制的改變則構成了節點區的第二道抗震防線。由于纖維的抗拉強度是金屬抗剪強度的10倍左右，因此當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，因此可顯著控制節點區的最大位移，從而滿足規范中“大震不倒”的抗震要求。

上述具體實施例是以扇形連接片1為主的。本實用新型中的連接片1也可以是多邊形，例如四邊形，如圖10所示。但是通常，為了不影響建筑結構的正常使用，本實用新型安裝在梁柱、或梁與剪力墻之間時，應當盡可能的小。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。因此一般本實用新型中的連接片1優先選用扇形連接片。但也有些建筑結構的抗震要求不高，例如抗震等級為6級或七級，亦或是建筑結構層高較低，不需要很多的抗剪拉錨固件就可以滿足其力學性能的要求。此時本實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，可節約材料成本和加工成本。

本實用新型一般安裝在裝配式框架結構、裝配式框架-剪力墻結構、裝配式框架-核心筒結構中。現以裝配式框架結構為例，說明本實用新型的安裝位置。如圖11中的框架結構所示，11為框架梁，12為框架柱。而本實用新型裝置13則安裝在梁、柱連接的直角區域內。

綜上所述，當建筑結構節點區處于不同的受力狀態以及受力大小時，本實用新型中的抗剪拉錨固件實際上通過分別充分發揮金屬層的抗剪作用以及纖維層的抗拉作用，實現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、罕遇地震水準下實現耗能、限制位移的機制，都有效加強的預制裝配式結構的節點強度，提高了建筑結構的整體性。但具體操作時，只需在預制構件制作時放置預埋件，安裝時將本實用新型節點裝置中的端板通過螺栓與預制構件連接，操作簡單快速，符合裝配式建筑工業化的要求。