一种带摩擦耗能连接节点的预制混凝土结构体系的制作方法

本实用新型涉及一种采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点，属于建筑结构技术领域。

背景技术：

我国是能耗大国，建筑耗能大约占总耗能的30％，围护结构(主要是外墙)不仅是建筑结构的重要组成部分，也是占建筑能耗比重最大的部分。在预制装配式混凝土结构中，选择适合工业化生产，且具有良好保温、防火、耐久性能的围护墙体是提高建筑的工业化率、降低建筑能耗的重要途径。预制混凝土夹心保温外墙板正是一种符合上述特征的构件。但是现有通用的三明治保温外墙板为了获得足够的刚度和强度，通常将内叶板设计得较厚，不仅减少了建筑有效使用空间，而且由于混凝土用量较大，导致三明治保温外墙板自重过大，对连接结点的安全性和抗震不利。为尽量减小预制混凝土外墙板与主体结构的相互作用，降低外墙板对主体结构变形的敏感性，美国预制预应力混凝土协会(PCI)建议从外墙板到主体结构的传力路径应为静定，即每块墙板用于承重的连接节点不应超过两个，且应放置在同一水平位置。因此，国外的整间外墙板与主体结构往往采用四点连接的方式。

尽管预制外墙板与主体结构间采用四点连接的方式具有理论上的优越性，但这一方式对连接的安全性有较高的要求。目前我国的预制夹心保温外墙板与主体结构间常用的连接方式为顶部通过钢筋与上层梁板线连接，底部与下层梁板采用侧向摩擦耗能角钢连接，与四点连接相比，采用上部线连接时，外墙板与主体结构的连接不再是静定结构，二者间的相互作用更为突出。这一相互作用对直接与墙板相连的构件的受力性能、整个主体结构的动力特性和损伤机制以及外墙板本身的受力性能有不可忽视的影响。如果在设计过程中不考虑这一影响，则设计模型与结构实际受力情况不相符，必将导致严重的震害。尽管预制混凝土外墙板在我国已经进行了一定程度的应用，但相关的研究并不充分。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点，以解决现有技术存在的问题。

根据本实用新型的一种带摩擦耗能连接节点的预制混凝土结构体系，包括：主体结构；三明治保温外墙板，所述三明治保温外墙板设在所述主体结构的外侧，所述三明治保温外墙板由内到外依次包括内侧预制混凝土叶板、位于中间层的保温层和外侧预制混凝土叶板，所述内侧预制混凝土叶板的内侧带肋，所述三明治保温外墙板通过FRP棒状拉结件连接，所述FRP棒状拉结件穿过所述保温层连接所述内侧预制混凝土叶板和所述外侧预制混凝土叶板，所述三明治保温外墙板的顶部预设有连接插筋，所述连接插筋可伸入所述主体结构的现浇层以线连接；摩擦耗能组件，所述摩擦耗能组件位于所述三明治保温外墙板的下部，且与所述主体结构之间采用摩擦耗能的方式连接，其中，所述摩擦耗能组件包括：摩擦耗能角钢，所述摩擦耗能角钢具有水平钢板和竖向钢板，所述水平钢板通过螺栓连接所述主体结构，所述竖向钢板通过螺栓连接所述内侧预制混凝土叶板，所述竖向钢板上用于连接所述螺栓的连接孔为长孔；方钢管，所述方钢管连接在所述内侧预制混凝土叶板和所述水平钢板之间。

根据本实用新型实施例的预制混凝土结构体系，通过采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点，将预制混凝土夹心保温外墙板下部传统采用的两个普通摩擦耗能角钢水平滑动连接改为摩擦耗能角钢连接，通过连接材料接触面之间的摩擦来耗散地震能量，有效降低结构的地震反应，减轻主体结构构件的地震损伤。

根据本实用新型的一些示例，所述内侧预制混凝土叶板、所述外侧预制混凝土叶板、所述保温层和所述FRP棒状拉结件预制为一体。

根据本实用新型的一些示例，相邻所述三明治保温外墙板的所述内侧预制混凝土叶板之间设有坐浆层，所述坐浆层的外侧采用建筑密封胶密封。

具体地，所述坐浆层的厚度为20-40mm，所述坐浆层位于所述内侧预制混凝土叶板的顶部和底部的宽度位置。

根据本实用新型的一些示例，所述FRP棒状连结件采用点状分布，且所述FRP棒状连结件沿所述内侧预制混凝土叶板的肋设置。

根据本实用新型的一些示例，所述竖向钢板与所述内侧预制混凝土叶板之间通过高强度螺栓连接，在所述三明治保温外墙板的长度范围内设置有两个或者两个以上间隔开的摩擦耗能组件。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的带摩擦耗能连接节点的预制混凝土结构体系在主视图中的结构位置示意图。

图2为本实用新型实施例的带摩擦耗能连接节点的预制混凝土结构体系在侧视图中的结构位置示意图。

图3为本实用新型实施例的带摩擦耗能连接节点的预制混凝土结构体系在侧视图中的局部放大图。

附图标记：

内侧预制混凝土叶板1、外侧预制混凝土叶板2、保温层3、梁4、板5、摩擦耗能角钢6、高强度螺栓7、方钢管8、钢合金垫片9、钢垫片10、连接孔11、连接插筋12、FRP棒状拉结件13、竖向肋14、水平肋15。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本实用新型实施例的一种采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点。

如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的一种采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点，包括：内侧预制混凝土叶板1、外侧预制混凝土叶板2、保温层3、坐浆层、FRP棒状拉结件13、连接插筋12和摩擦耗能角钢6。

其中，保温层3夹设在内侧预制混凝土叶板1和外侧预制混凝土叶板2之间，内侧预制混凝土叶板1、外侧预制混凝土叶板2和保温层3构成三明治保温外墙板。内侧预制混凝土叶板1是三明治保温外墙板的内层，外侧预制混凝土叶板2是三明治保温外墙板的外层，保温层3是三明治保温外墙板的中间层。可选地，保温层3可为挤塑聚苯乙烯泡沫板。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

三明治保温外墙板设在主体结构的外侧，内侧预制混凝土叶板1的朝向主体结构的内侧带肋，如图1的示例中，内侧预制混凝土叶板1的内侧设有竖向肋14和水平肋15。

相邻三明治保温外墙板的内侧预制混凝土叶板1之间填充有坐浆层，坐浆层的外侧采用建筑密封胶密封，即外侧预制混凝土叶板2和保温层3的顶部和底部均采用建筑密封胶密封。

FRP棒状拉结件13穿过保温层3，连接在内侧预制混凝土叶板1和外侧预制混凝土叶板2之间。

三明治保温外墙板的顶部预留有连接插筋12，连接插筋12可伸入楼面现浇层，使得三明治保温外墙板的上部能够与主体结构之间采用线连接方式进行连接。

三明治保温外墙板的下部与主体结构之间采用摩擦耗能的方式连接，在本实用新型实施例中，三明治保温外墙板的下部设有与主体结构相连的摩擦耗能组件，摩擦耗能组件包括：摩擦耗能角钢6和方钢管8，摩擦耗能角钢6具有水平钢板和竖向钢板，水平钢板通过螺栓连接主体结构，竖向钢板通过螺栓连接内侧预制混凝土叶板1，竖向钢板上用于连接螺栓的连接孔为长孔，方钢管8连接在内侧预制混凝土叶板1和水平钢板之间。

由于竖向钢板上连接螺栓的连接孔为长孔，螺栓受力后可沿长孔滑动，从而方钢管8与摩擦耗能角钢6之间发生摩擦。可以理解的是，方钢管8与摩擦耗能角钢6之间的配合面积大、摩擦耗能可观，且由于螺栓能够相对摩擦耗能角钢6滑动，因此方钢管8的设置恰可缓冲滑动引起的力学变化，对三明治保温外墙板起到保护作用。

通过采用摩擦耗能的连接方式，可有效利用三明治保温外墙板与主体结构之间的相互作用来提升结构的抗震性能，即通过三明治保温外墙板与主体结构之间的相对水平滑移来提供刚度和阻尼，从而达到有效降低结构地震反应的目的，属于结构的被动控制方法。

根据本实用新型实施例的预制混凝土结构体系，通过采用上部线连接的带肋预制混凝土三明治保温外墙板与主体结构间的摩擦耗能连接节点，将预制混凝土夹心保温外墙板下部传统采用的两个普通摩擦耗能角钢水平滑动连接改为摩擦耗能角钢连接，通过连接材料接触面之间的摩擦来耗散地震能量，有效降低结构的地震反应，减轻主体结构构件的地震损伤。

在本实用新型实施例中，可将内侧预制混凝土叶板1、外侧预制混凝土叶板2、保温层3和FRP棒状拉结件13预制为一体。

根据本实用新型的一个示例，连接插筋12为两排。如图2和图3的示例中，主体结构具有梁4和板5，连接插筋12应锚入板5和梁4内。可选地，连接插筋12为钢筋。

根据本实用新型的一个示例，所述坐浆层厚度为20-40mm；坐浆层位置为带肋的内侧预制混凝土叶板1的顶部和底部的宽度位置。

根据本实用新型的一个示例，FRP棒状拉结件13采用点状分布，且FRP棒状连结件13沿内侧预制混凝土叶板1的肋设置，以确保连接可靠、锚固良好。如图1中，内侧预制混凝土叶板1的内侧设有竖向肋14和水平肋15，沿着竖向肋14和水平肋15，分别设置多个FRP棒状连结件13以连接外侧预制混凝土叶板2。FRP棒状连结件13的间距和锚固长度可根据实际情况计算确定。

根据本实用新型的一个示例，所述摩擦耗能角钢6与内侧预制混凝土叶板1之间通过高强度螺栓7连接，墙体长度范围内放置两个或者两个以上的摩擦耗能角钢6。

在本实用新型的一些实施例中，如图3所示，摩擦耗能角钢6具有水平钢板和竖向钢板，水平钢板紧贴在主体结构的板5上，竖向钢板朝向内侧预制混凝土叶板1设置，内侧预制混凝土叶板1与竖向钢板之间夹设在方钢管8。

其中，主体结构上设有L形的连接孔11，内侧预制混凝土叶板1上也设有L形的连接孔，摩擦耗能角钢6的水平钢板通过螺栓连接主体结构上的连接孔11，方钢管8通过螺栓连接内侧预制混凝土叶板1上的连接孔，摩擦耗能角钢6的竖向钢板通过高强度螺栓7连接方钢管8，竖向钢板上用于连接高强度螺栓7的连接孔为长孔，这样在受力时高强度螺栓7可沿该长孔相对摩擦耗能角钢6滑动，利用连接结构的滑动摩擦消耗震动。

在一个示例中，所述摩擦耗能角钢6与高强度螺栓7之间填有钢合金垫片9和钢垫片10。具体地，高强度螺栓7的头部与竖向钢板之间夹设有钢垫片10，方钢管8与高强度螺栓7的螺母之间夹设有钢垫片10，钢垫片10与竖向钢板之间、方钢管8与竖向钢板之间、方钢管8与钢垫片10之间分别夹设有钢合金垫片9。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。