一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造的制作方法

本实用新型属于房屋建筑施工技术领域，涉及一种混凝土梁柱构件连接构造，具体涉及一种适用于组合混凝土结构中预制梁柱构件的双向榫卯连接构造。

背景技术：

混凝土材料是以水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水(可含外加剂和掺合料)按一定比例配合，经搅拌和养护而得。预制混凝土构件是使用混凝土材料在工厂或现场加工区加工制成的混凝土构件。采用预制混凝土构件进行混凝土结构施工的方法称为预制装配式施工方法，该方法可缩短混凝土结构施工时间，是房屋、桥梁等工程结构施工中常用的施工方式。然而，现有的装配式预制混凝土结构施工时需要浇筑大量的后浇混凝土，导致构件拆除时无法重复利用，且降低了施工速度。同时，如果采用钢板螺栓连接，其钢板与预制混凝土构件间界面的连接构造过于复杂。而采用水泥基材料与预制混凝土构件组合的构造可以简化其界面连接的构造，这个概念称为“组合混凝土”。为提高施工效率，减少现场湿作业，制成混凝土构件可重复利用的混凝土结构，需要设计一种无需现场湿作业，有利于拆除的预制混凝土构件节点。

榫卯是常用于木结构的一种连接方式，指的是一种通过构件外形上的凹凸设计，相互锁死完成连接，不通过任何其他的传力连接方式(如螺栓、铆钉、现浇混凝土、穿节点钢筋等)实现节点连接的施工与装配方式。但目前普通混凝土的材料性能并不能满足榫卯连接构造的受力要求。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，可最大限度地发挥组合混凝土结构与纤维增强水泥基材料的优势，免除现场后浇混凝土，节约现场施工工序、时间，帮助实现建筑工业化生产。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，包括有以下部件：

组合柱构件，所述组合柱构件包括有普通段和加强段，所述普通段沿垂直方向分别设于所述加强段的上下两端，所述加强段上沿水平方向设有贯穿加强段的穿心节点，所述穿心节点中空且两侧开口；

组合梁构件，所述组合梁构件包括第一梁段和第二梁段，所述第一梁段用以插入穿心节点的一端设有第一公榫及第一母槽，所述第二梁段用以插入穿心节点的一端设有第二公榫及第二母槽，所述第一公榫及第二母槽分别设有向内缩进的第一卡齿半槽，所述第二公榫及第一母槽分别设有向内缩进的第二卡齿半槽，所述第一公榫与第二母槽上的第一卡齿半槽匹配形成第一卡齿槽，所述第二公榫及第一母槽上的第二卡齿半槽匹配形成第二卡齿槽，所述第一公榫与第二母槽匹配以形成榫卯连接，所述第二公榫与第一母槽匹配以形成榫卯连接；

至少一个卡齿键，所述卡齿键的形状与第一卡齿槽和/或第二卡齿槽相配合用于沿垂直方向插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽内连接第一梁段及第二梁段；

至少一个托板，所述托板用于填充第一梁段和第二梁段榫卯连接后与穿心节点的上下端遗留的空隙，并固定所述卡齿键。

优选地，所述组合柱构件、组合梁构件、卡齿键均为预制混凝土结构，所述组合柱构件、组合梁构件及卡齿键采用纤维增强水泥基材料制得。

更优选地，所述纤维增强水泥基材料，按重量份计，包括以下组分：

水泥317-319份；

粉煤灰317-319份；

砂153-155份；

减水剂6.3-6.5份；

纤维5-50份；

纳米二氧化硅0-15份；

水216-218份。

进一步优选地，所述纤维增强水泥基复合材料，按重量份计，包括以下组分：

水泥318份；

粉煤灰318份；

砂154份；

减水剂6.4份；

纤维12.7份；

纳米二氧化硅5份；

水217份。

进一步优选地，所述水泥为po42.5硅酸盐水泥。

进一步优选地，所述粉煤灰为f类粉煤灰。

进一步优选地，所述砂为天然砂。

进一步优选地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。

进一步优选地，所述纤维为pe纤维，即聚乙烯纤维(polyethylenefiber)。

更优选地，所述纤维增强水泥基材料的抗拉强度ft≥10mpa。

更优选地，所述纤维增强水泥基材料的抗压强度fc≥30mpa。

更优选地，所述纤维增强水泥基材料的延性按公式(1)进行计算，所述公式(1)为：δd≥8％，其中，δd为混凝土抗拉试件达到承载力极限时的形变/试件受荷部分总长度。

优选地，所述托板为预制钢板。

更优选地，所述托板采用q235钢材制得。

进一步优选地，所述托板采用钢材的屈服强度fy＝215n·mm^-2。

优选地，所述组合柱构件、组合梁构件内均配制有钢筋。

优选地，所述穿心节点的宽度bb≥300mm。

优选地，所述穿心节点的高度h0与组合梁构件的高度相等。

优选地，所述第一公榫包括有第一榫舌及第一榫肩，所述第一榫舌凸起于两侧的第一榫肩；第二母槽包括有第二槽眼和第二槽肩，所述第二槽眼相对于两侧的第二槽肩向内缩进；所述第一榫舌及第二槽眼上分别设有向内缩进的第一卡齿半槽，所述第一榫舌及第二槽眼上相对的第一卡齿半槽匹配形成第一卡齿槽。

优选地，第一母槽包括有第一槽眼和第一槽肩，所述第一槽眼相对于两侧的第一槽肩向内缩进；所述第二公榫包括有第二榫舌及第二榫肩，所述第二榫舌凸起于两侧的第二榫肩；所述第二榫舌及第一槽眼上分别设有向内缩进的第二卡齿半槽，所述第二榫舌及第一槽眼上相对的第二卡齿半槽匹配形成第二卡齿槽。

优选地，所述第一公榫、第二公榫、第一母槽及第二母槽的径向长度ls为700mm-1000mm。更优选地，所述第一公榫、第二公榫、第一母槽及第二母槽的径向长度ls为800mm。

优选地，所述第一卡齿半槽及第二卡齿半槽向内缩进的齿槽深度lt不小于200mm，所述第一卡齿半槽及第二卡齿半槽向内缩进的最大宽度bt不小于150mm。

更优选地，所述第一卡齿半槽及第二卡齿半槽向内缩进的齿槽深度lt为200mm，所述第一卡齿半槽及第二卡齿半槽向内缩进的最大宽度bt为150mm。

优选地，所述卡齿键的尺寸与第一卡齿槽和/或第二卡齿槽的形状相匹配。

优选地，所述托板的长度lb为700mm-1000mm，厚度tb为20mm-40mm。

优选地，所述托板的宽度与第一梁段和/或第二梁段的宽度相等。

如上所述，本实用新型提供的一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，结合“组合混凝土”的概念并使用榫卯式传力方法将预制构件连接成整体结构，所构造的榫卯式连接节点，具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，现场操作工序简单，所需机械单一，免除了现场湿作业，可以在保证质量的同时加快预制结构的现场拼装速度，节省工期，降低成本。

(2)本实用新型提供的一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，将更需要精度的操作放在预制构件的过程中完成，更有效的保障构件质量，发挥装配式结构的优势，帮助实现建筑工业化。

(3)本实用新型提供的一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，采用具备高延性的纤维增强水泥基材料(engineeredcementitiouscomposite，ecc)，克服了传统混凝土拉伸延性小的缺点，提高节点处混凝土的受力性能，使节点构造设计相对简单。

附图说明

图1显示为本实用新型的组合梁构件中第一梁段的结构示意图，其中，图1a为第一梁段的俯视图，图1b为第一梁段的侧视图。

图2显示为本实用新型的组合梁构件中第二梁段的结构示意图，其中，图2a为第二梁段的俯视图，图2b为第二梁段的侧视图。

图3显示为本实用新型的卡齿键的结构示意图，其中，图3a为卡齿键截面示意图，图3b为卡齿键的侧视图。

图4显示为本实用新型的托板的结构示意图。

图5显示为本实用新型的组合柱构件中穿心节点区域的结构示意图。

图6显示为本实用新型的梁柱构件双向榫卯连接前的构造三维示意图。

图7显示为本实用新型的梁柱构件双向榫卯连接后的构造三维俯视图。

图8显示为本实用新型的梁柱构件双向榫卯连接后的构造三维侧视意图。

图9显示为本实用新型的梁柱构件双向榫卯连接构造在工业厂房中应用实例的平面图。

图10显示为本实用新型的梁柱构件双向榫卯连接构造在框架结构中应用实例的平面图。

附图标记

1组合梁构件

11第一梁段

111第一公榫

1111第一榫舌

1112第一榫肩

112第一母槽

1121第一槽眼

1122第一槽肩

12第二梁段

121第二公榫

1211第二榫舌

1212第二榫肩

122第二母槽

1221第二槽眼

1222第二槽肩

13第一卡齿半槽

14第二卡齿半槽

2组合柱构件

21普通段

22加强段

23穿心节点

3卡齿键

4托板

ls公榫和/或母槽的径向长度

lt卡齿半槽的深度

b1卡齿键的薄弱截面宽度

ht公榫的高度

hs母槽的高度

bt卡齿键的最大宽度

h组合柱构件的截面高度

h0在加强段中穿心节点区域的高度

b0组合柱构件的截面宽度

bb在加强段中穿心节点区域的宽度/组合梁构件的梁段截面宽度

lb托板的长度

tb托板的厚度

z1单层工业厂房柱

l1单层工业厂房梁

z21～3层建筑柱

l21～3层建筑梁

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图10。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-10所示，本实用新型提供一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，如图1-8所示，包括有以下部件：

组合柱构件2，所述组合柱构件2包括有普通段21和加强段22，所述普通段21沿垂直方向分别设于所述加强段22的上下两端，所述加强段22上沿水平方向设有贯穿加强段22的穿心节点23，所述穿心节点23中空且两侧开口；

组合梁构件1，所述组合梁构件1包括第一梁段11和第二梁段12，所述第一梁段11用以插入穿心节点23的一端设有第一公榫111及第一母槽112，所述第二梁段12用以插入穿心节点23的一端设有第二公榫121及第二母槽122，所述第一公榫111及第二母槽122分别设有向内缩进的第一卡齿半槽13，所述第二公榫121及第一母槽112分别设有向内缩进的第二卡齿半槽14，所述第一公榫111与第二母槽122上的第一卡齿半槽13匹配形成第一卡齿槽，所述第二公榫121及第一母槽112上的第二卡齿半槽14匹配形成第二卡齿槽，所述第一公榫111与第二母槽122匹配以形成榫卯连接，所述第二公榫121与第一母槽112匹配以形成榫卯连接；

至少一个卡齿键3，所述卡齿键3的形状与第一卡齿槽和/或第二卡齿槽相配合用于沿垂直方向插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽内连接第一梁段11及第二梁段12；

至少一个托板4，所述托板4用于填充第一梁段11和第二梁段12榫卯连接后与穿心节点23的上下端遗留的空隙，并固定所述卡齿键3。

在一个优选的实施例中，所述组合柱构件2、组合梁构件1、卡齿键3均为预制混凝土结构，所述组合柱构件2、组合梁构件1及卡齿键3采用纤维增强水泥基材料(engineeredcementitiouscomposite，ecc)制得。所述纤维增强水泥基材料为具有高抗拉强度、高延性的材料，能够传递、承担拉应力，并有一定的变形能力，可应用在普通混凝土梁柱构件的榫卯连接处，进行混凝土梁柱构件的榫卯连接。

具体来说，所述纤维增强水泥基材料，按重量份计，包括以下组分：水泥317-319份，优选为318份；粉煤灰317-319份，优选为318份；砂153-155份，优选为154份；减水剂6.3-6.5份，优选为6.4份；纤维5-50份，优选为12.7份；纳米二氧化硅0-15份，优选为5份；水216-218份，优选为217份。

其中，所述水泥为po42.5硅酸盐水泥。所述粉煤灰为f类粉煤灰。所述砂为天然砂。所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。所述纤维为pe纤维，即聚乙烯纤维(polyethylenefiber)。所述纤维掺入混凝土配合比中可大幅提高混凝土抗拉、抗折强度与抗裂能力，提高水泥基复合材料延性。

具体来说，所述纤维增强水泥基材料的抗拉强度ft≥10mpa。所述纤维增强水泥基材料的抗压强度fc≥30mpa。

所述纤维增强水泥基材料的延性按公式(1)进行计算，所述公式(1)为：δd≥8％，其中，δd为混凝土抗拉试件达到承载力极限时的形变/试件受荷部分总长度。

在一个优选的实施例中，所述托板4为预制钢板。所述托板4采用q235钢材制得。所述托板4采用钢材的屈服强度fy＝215n·mm^-2。

在一个优选的实施例中，所述组合柱构件2、组合梁构件1内均配制有钢筋。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述穿心节点23的宽度bb≥300mm。所述穿心节点23为组合柱构件2与组合梁构件1之间的连接空间。

在一个优选的实施例中，如图5所示，所述穿心节点23的高度h0与组合梁构件1的高度相等。

在一个优选的实施例中，如图6所示，所述第一公榫111包括有第一榫舌1111及第一榫肩1112，所述第一榫舌1111凸起于两侧的第一榫肩1112；第二母槽122包括有第二槽眼1221和第二槽肩1222，所述第二槽眼1221相对于两侧的第二槽肩1222向内缩进；所述第一榫舌1111及第二槽眼1221上分别设有向内缩进的第一卡齿半槽13，所述第一榫舌1111及第二槽眼1221上相对的第一卡齿半槽13匹配形成第一卡齿槽。

在一个优选的实施例中，如图6所示，第一母槽112包括有第一槽眼1121和第一槽肩1122，所述第一槽眼1121相对于两侧的第一槽肩1122向内缩进；所述第二公榫121包括有第二榫舌1211及第二榫肩1212，所述第二榫舌1211凸起于两侧的第二榫肩1212；所述第二榫舌1211及第一槽眼1121上分别设有向内缩进的第二卡齿半槽14，所述第二榫舌1211及第一槽眼1121上相对的第二卡齿半槽14匹配形成第二卡齿槽。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述第一公榫111、第二公榫121、第一母槽112及第二母槽122的径向长度ls为700mm-1000mm，优选为800mm。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述第一卡齿半槽13及第二卡齿半槽14向内缩进的齿槽深度lt不小于200mm，优选为200mm；所述第一卡齿半槽13及第二卡齿半槽14向内缩进的最大宽度bt不小于150mm，优选为150mm。

在一个优选的实施例中，如图1-3所示，所述卡齿键3的尺寸与第一卡齿槽和/或第二卡齿槽的形状相匹配。所述卡齿键3用于连接第一梁段11及第二梁段12，传递水平拉力或压力。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述托板4的长度lb为700mm-1000mm，厚度tb20mm-40mm。

在一个优选的实施例中，如图4所示，所述托板4的宽度与第一梁段11和/或第二梁段12的宽度相等。

下面结合图1-10，说明本实用新型中一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造的建造、使用过程。

在工厂或工地现场生产预制混凝土构件，具体为组合柱构件2、组合梁构件1、卡齿键3，组合柱构件2、组合梁构件1及卡齿键3采用纤维增强水泥基材料制得。纤维增强水泥基材料，按重量份计，包括以下组分：水泥317-319份；粉煤灰317-319份；砂153-155份；减水剂6.3-6.5份；纤维5-50份；纳米二氧化硅0-15份；水216-218份。其中，水泥为po42.5硅酸盐水泥。粉煤灰为f类粉煤灰。砂为天然砂。减水剂为聚羧酸高效减水剂。纤维为pe纤维。纤维增强水泥基材料的抗拉强度ft≥10mpa，抗压强度fc≥30mpa，延性按公式(1)进行计算，公式(1)为：δd≥8％，其中，δd为混凝土抗拉试件达到承载力极限时的形变/试件受荷部分总长度。组合柱构件2、组合梁构件1内均配制有钢筋。穿心节点23的高度h0与组合梁构件1的高度相等。第一公榫111、第二公榫121、第一母槽112及第二母槽122的径向长度ls为700mm-1000mm，第一卡齿半槽13及第二卡齿半槽14向内缩进的齿槽深度lt不小于200mm，第一卡齿半槽13及第二卡齿半槽14向内缩进的最大宽度bt不小于150mm。所述卡齿键3与第一卡齿槽13和/或第二卡齿槽14的形状相匹配。

再预制托板4，托板4为q235钢材制得钢板，fy＝215n·mm^-2。托板4的长度lb为700mm-1000mm，厚度tb20mm-40mm。托板4的宽度与第一梁段11和/或第二梁段12的宽度相等。

选择安装位置，起吊放置组合柱构件2，再起吊组合梁构件1的第一梁段11和第二梁段12至组合柱构件2的穿心节点23的两端对齐插入，使第一公榫111与第二母槽122的形状相匹配且使第一卡齿半槽13形成第一卡齿槽，使第二公榫121及第一母槽112的形状相匹配且使第二卡齿半槽14形成第二卡齿槽。其中，第一公榫111与第二母槽122的形状匹配时误差不大于5mm，第二公榫121及第一母槽112的的形状匹配时误差不大于5mm。

将卡齿键3插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽内，再移动匹配后的第一梁段11和第二梁段12使卡齿键3所在位置处于穿心节点23内。卡齿键3插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽时，卡齿键3与第一卡齿槽和/或第二卡齿槽之间的垂直误差不大于5mm，水平误差不大于2mm。

将托板4插入第一梁段11和第二梁段12在穿心节点23内上侧和/或下侧遗留的空隙内，完成节点拼装。托板4插插入空隙时，托板4与空隙之间的误差不大于5mm。托板4能够覆盖卡齿键3所在位置。节点拼装后要保证所述托板4做到压紧。防止组合梁构件1的活动。

完成节点拼装时，使组合柱构件在穿心节点榫槽连接处的局部受压承载力f不小于柱的削弱截面承载力设计值fhc，且fhc符合公式(2)，所述公式(2)为：fhc＝[h(b0-bb)fhc+fyas]×10^-3，其中fhc为柱的削弱截面承载力，kn；h为柱截面高度，mm；b0为柱截面宽度，mm；bb为穿柱的梁截面宽度，mm；fhc为纤维增强水泥基复合材料抗压强度设计值，n/mm²；fy为穿节点纵向钢筋抗拉强度设计值，n/mm²；as为穿节点纵向钢筋截面面积，mm²。

同时，使组合梁构件在穿心节点榫槽连接处的局部受剪承载力v不小于梁的削弱截面局部受剪承载力vhc，且vhc符合公式(3)，所述公式(3)为：vhc＝0.7fhtbb(h0-hj)×10^-3；其中，vhc为梁的削弱截面局部受剪承载力，kn；fht为纤维增强水泥基复合材料抗拉强度设计值，n/mm²；bb为梁截面宽度，mm；h0为梁截面高度，mm；hj为母槽削弱的截面高度，mm。

使组合柱构件在穿心节点榫槽连接处的局部受弯承载力m不小于柱的削弱截面受弯承载力mhc，且mhc符合公式(4)，所述公式(4)为：其中，mhc为柱的削弱截面受弯承载力，kn·m；h为柱截面高度，mm；b0为柱截面宽度，mm；bb为穿柱的梁截面宽度，mm；fht为纤维增强水泥基复合材料抗拉强度设计值，n/mm²。

使卡齿键在穿心节点榫槽连接处的受拉承载力t0不小于卡齿键的薄弱截面受拉承载力t，且t符合公式(5)，所述公式(5)为：t＝α1fhtb1ht×10^-3；其中，t为卡齿键的薄弱截面受拉承载力，kn；α1为无量纲参数，参照gb50010规范取值；fht为纤维增强水泥基复合材料抗拉强度设计值，n/mm²；b1为卡齿键的薄弱截面宽度，mm；ht为卡齿键的截面高度，mm。

使齿键在穿心节点榫槽连接处的局部受压承载力n不小于卡齿键的薄弱截面受压承载力n1，且n1符合公式(6)，所述公式(6)为：n1＝α1fhc(bt-b1)ht×10^-3；其中，n1为卡齿键的薄弱截面受压承载力，kn；α1为无量纲参数，参照gb50010规范取值；fhc为用纤维增强水泥基复合材料抗压强度设计值，n/mm²；bt为卡齿键的最大截面宽度，mm；b1为卡齿键的薄弱截面宽度，mm；ht为卡齿键的截面高度，mm。

使托板在穿心节点榫槽连接处的局部受压承载力n’不小于托板的截面受压承载力n2，且n2符合公式(7)，所述公式(7)为：n2＝fyb0h×10^-3；其中，n2为托板的截面受压承载力，kn；fy为穿节点纵向钢筋抗拉强度设计值，n/mm²；b0为托板截面宽度(同梁截面的穿心节点宽度)，mm；h为托板的承压截面高度(同柱截面高度)，mm。

再将设计结构应用于小型单层工业厂房建筑中，柱距6.0m，跨度10.0m，高6.0m。在工厂或工地现场生产预制构件，如图6所示，包括两端的组合梁构件1(如图1、图2)，卡齿键3(如图3)、组合柱构件2(如图5)，托板4(如图4)。梁柱构件双向榫卯连接构造装配过程如图7，连接构造装配完成时如图8，应用于单层工业厂房建筑，其结构布置与受力状态如图9。将预制组合柱构件2、组合梁构件1、卡齿键3、托板4运输到需安装的部位，将组合柱构件2起吊到安装位置，随后起吊组合梁构件1的第一梁段11和第二梁段12至组合柱构件2的穿心节点23的两端对齐插入，使第一公榫111与第二母槽122的形状相匹配且使第一卡齿半槽13形成第一卡齿槽，使第二公榫121及第一母槽112的形状相匹配且使第二卡齿半槽14形成第二卡齿槽，将卡齿键3插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽内，再移动匹配后的第一梁段11和第二梁段12使卡齿键3所在位置处于穿心节点23内，将托板4插入第一梁段11和第二梁段12在穿心节点23内上侧和/或下侧遗留的空隙内，完成节点拼装。

其中，组合梁构件1的第一梁段11和第二梁段12的截面尺寸为hb×bb＝600mm×250mm，组合柱构件2的截面尺寸为h×b0＝500mm×600mm，组合梁构件1的公榫、母槽径向长度ls＝750mm，卡齿槽3深度lt＝300mm，组合梁构件1的公榫、母槽高度ht＝hs＝300mm，卡齿槽最大宽度bt＝150mm，托板4的长度lb＝1100mm，托板4的厚度tb＝20mm，穿心节点23的高度h0＝640mm。预制构件中普通混凝土强度等级c30(fc＝14.3n·mm^-2,ft＝1.43n·mm^-2)，在梁截面受拉区、受压区分别设置纵向带肋钢筋，两根直径20mm，强度等级hrb400(fy＝360n·mm^-2)。根据说明书给定的取值范围选定强度，再根据试验情况确定纤维增强水泥基复合材料抗拉和抗压的设计强度，钢材设计强度根据gb50017《钢结构设计规范》选取。采用的纤维增强水泥基复合材料抗拉强度为fht＝10n·mm^-2，抗压强度为fhc＝40n·mm^-2，其设计抗拉强度取fht＝6.0n·mm^-2，设计抗压强度取fhc＝19.1n·mm^-2。托板所用q235b钢材抗压强度设计值fy＝205n·mm^-2。

根据gb50009《建筑结构荷载规范》，屋面恒载按5.0kn·m^-2估算，活载按0.5kn·m^-2估算，采用标准荷载组合，如图9，单柱受荷面积为30.0m²，计算荷载如下：

s1＝1.2g+1.4q＝(1.2×5.0+1.4×0.5)×30＝201kn

梁端承受剪力(简支梁)：

nl1＝s1/2＝100.5kn

按公式(2)计算穿心节点23榫槽连接处的组合柱构件2的局部受压承载力f≥fhc：

fhc＝h(b0-bb)fhc×10^-3+fyas×10^-3

＝500×(600-250)×19.1×10^-3+360×615.44×10^-3＝3564.1kn

按公式(3)计算穿心节点23榫槽连接处的局部受剪承载力v≥vhc：

vhc＝0.7fhtbb(h0-hj)×10^-3＝0.7×6.0×250×(600-300)×10^-3＝315.0kn

按公式(4)计算穿心节点23榫槽连接处的组合柱构件2的局部受弯承载力m≥mhc：

按公式(5)计算穿心节点23榫槽连接处的卡齿键3的受拉承载力t0≥t：

t＝α1fhtb1ht×10^-3＝1.0×6×100×300×10^-3＝180.0kn

按公式(6)计算穿心节点23榫槽连接处的卡齿键3的局部受压承载力n≥n1：

n1＝α1fhc(bt-b1)ht×10^-3＝1.0×19.1×(150-100)×300×10^-3＝286.5kn

按公式(7)计算穿心节点23榫槽连接处的托板4的局部受压承载力n’≥n2：

n2＝fybbh×10^-3＝205×250×500×10^-3＝25625kn

根据上述荷载、承载力计算结果，s1≤min{fhc,n2},nl1≤n1，故榫卯式节点可以完成上述功能。

还可将设计结构应用于1～3层建筑中，柱距4.8m，跨度4.8m，结构平面见图10。在工厂或工地现场生产预制构件，如图6所示，包括两端的组合梁构件1(如图1、图2)，卡齿键3(如图3)、组合柱构件2(如图5)，托板4(如图4)。梁柱构件双向榫卯连接构造装配过程如图7，连接构造装配完成时如图8，应用于单层工业厂房建筑，其结构布置与受力状态如图10。将预制组合柱构件2、组合梁构件1、卡齿键3、托板4运输到需安装的部位，将组合柱构件2起吊到安装位置，随后起吊组合梁构件1的第一梁段11和第二梁段12至组合柱构件2的穿心节点23的两端对齐插入，使第一公榫111与第二母槽122的形状相匹配且使第一卡齿半槽13形成第一卡齿槽，使第二公榫121及第一母槽112的形状相匹配且使第二卡齿半槽14形成第二卡齿槽，将卡齿键14插入第一卡齿槽和/或第二卡齿槽内，再移动匹配后的第一梁段11和第二梁段12使卡齿键3所在位置处于穿心节点23内，将托板4插入第一梁段11和第二梁段12在穿心节点23内上侧和/或下侧遗留的空隙内，完成节点拼装。

其中，组合梁构件1的第一梁段11和第二梁段12的截面尺寸为hb×bb＝500mm×250mm，组合柱构件2的截面尺寸为h×b0＝500mm×500mm，穿心节点23部位上下各布置两根φ14的hrb400带肋钢筋；组合梁构件1的公榫、母槽径向长度ls＝700mm，卡齿槽深度lt＝300mm，组合梁构件1的公榫、母槽高度ht＝hs＝250mm，卡齿槽3最大宽度bt＝150mm，托板4的长度lb＝1100mm，托板4的厚度tb＝20mm，穿心节点23的高度h0＝540mm。预制构件中普通混凝土强度等级c30(fc＝14.3n·mm^-2,ft＝1.43n·mm^-2)，在梁截面受拉区、受压区分别设置纵向带肋钢筋，两根直径20mm，强度等级hrb400(fy＝360n·mm^-2)，根据说明书给定的取值范围选定强度，再根据试验情况确定纤维增强水泥基复合材料抗拉和抗压的设计强度，钢材设计强度根据gb50017《钢结构设计规范》选取，采用的纤维增强水泥基复合材料抗拉强度为fht＝10n·mm^-2，抗压强度为fhc＝40n·mm^-2，其设计抗拉强度取fht＝6.0n·mm^-2，设计抗压强度取fhc＝19.1n·mm^-2。托板4所用q235b钢材抗压强度设计值fy＝205n·mm^-2。

根据gb50009《建筑结构荷载规范》，屋面恒载按7.0kn·m^-2估算，活载按2.5kn·m^-2估算，采用标准荷载组合，如图10，单柱受荷面积为11.5m²，计算荷载如下：

s2＝1.2g+1.4q＝(1.2×7.0+1.4×2.5)×11.5＝136.9kn

梁端承受剪力(简支梁)：

nl1＝s1/2＝68.5kn

按公式(2)计算穿心节点23榫槽连接处的组合柱构件2的局部受压承载力f≥fhc：

fhc＝h(b0-bb)fhc×10^-3+fyas×10^-3

＝500×(500-250)×19.1×10^-3+360×615.44×10^-3＝2609.1kn

按公式(3)计算穿心节点23榫槽连接处的局部受剪承载力v≥vhc：

vhc＝0.7fhtbb(h0-hj)×10^-3＝0.7×6.0×250×(500-250)×10^-3＝262.5kn

按公式(4)计算穿心节点23榫槽连接处的组合柱构件2的局部受弯承载力m≥mhc：

按公式(5)计算穿心节点23榫槽连接处的卡齿键3的受拉承载力t0≥t：

t＝α1fhtb1ht×10^-3＝1.0×6×100×300×10^-3＝180kn

按公式(6)计算穿心节点23榫槽连接处的卡齿键3的局部受压承载力n≥n1：

n1＝α1fhc(bt-b1)ht×10^-3＝1.0×19.1×(150-100)×300×10^-3＝286.5kn

按公式(7)计算穿心节点23榫槽连接处的托板4的局部受压承载力n’≥n2：

n2＝fybbh×10^-3＝205×250×500×10^-3＝25625kn根据上述荷载、承载力计算结果，s2≤min{fhc,n2},nl2≤n1，故榫卯式节点可以完成上述功能。

综上所述，本实用新型提供的一种混凝土梁柱构件双向榫卯连接构造，可进行快速施工，相比于普通混凝土预制构件施工更为简便。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。