一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点

1.本发明属于装配式建筑技术领域，特别是涉及一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点。


背景技术：

2.传统现浇结构作为主流的结构形式，存在施工周期长、工业化程度低、环境污染严重等缺点，不符合国家节能减排政策，而预制装配式建筑近年来因施工方便、施工速度快、环境效益好的特点被国内外广泛接受，逐步替代传统现浇结构。其中梁柱节点作为主要受力部分就成为了研究重点，目前装配式梁柱节点连接分为湿式连接和干式连接两种，湿式连接是部分构件预制，在现场使用混凝土现浇连接，虽整体性更好，但是存在施工困难、混凝土难以振捣密实的缺点。目前干式连接是全部构件在工厂预制，现场使用螺栓、预应力钢绞线、槽键、焊接等方式连接，具有施工简便的特点，但存在对预制件精度要求高，延性较差的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点，用以解决现有技术中梁柱装配式节点预制件精度要求高，延性较差的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点，包括：柱体单元；四块与所述柱体单元相配合的梁板；
5.每个所述梁板上均设置有第一开口，所述第一开口的两个内壁上向内延伸开各设有一第一槽体，四块梁板平行设置拼接形成第二开口，所述柱体单元置于所述第二开口处，所述柱体单元内预制有若干个预制件组，每个预制件组包括一对预制件，所述第一槽体用于放置所述预制件，所述柱体单元、所述梁板上均开设有通孔，钢楔穿过所述通孔将梁板与柱体单元上的预制件组固定；
6.所述通孔的开口方向与第一槽体的开口方向垂直，两个所述第一槽体垂直设置。
7.可选的，所述柱体单元包括上柱、下柱，所述上柱与所述下柱接触连接。
8.可选的，所述预制件组包括上预制件、下预制件，所述上预制件部分预埋在上柱中，所述下预制件部分预埋在所述下柱中。
9.可选的，所述梁板上至少预埋有一固定件，所述固定件与所述第一槽体平行设置。
10.可选的，每个所述第一槽体的内侧均预埋有所述固定件，所述第一槽体的厚度为所述预制件厚度的一半。
11.可选的，所述固定件与所述第一槽体平行设置。
12.可选的，所述上预制件包括四个互相垂直设置的第一支板，每个所述第一支板上均开设有一个通孔；所述下预制件包括四个垂直设置的第二支板、第一翼缘板，每个所述第二支板上均开设有一个通孔，所述第一翼缘板与所述第二支板垂直设置。
13.可选的，所述固定件上开设有与柱体单元大小形状相匹配的通孔。
14.可选的，所述下预制件的通孔形成的槽口低于梁板中下方槽口的高度形成高度差，所述上预制件的通孔形成的槽口高于梁板中下方槽口的高度形成高度差。
15.本发明的技术效果为：本发明结构受力合理，传力途径明确，施工极其简便，能够产业化批量生产，并且具有可拆卸特点，可以循环使用，经济效益和环境效益高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是本发明一实施例提供的采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点的三维结构示意图；
18.图2是本发明一实施例提供的采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点的三维结构爆炸示意图；
19.图3是本发明一实施例提供的上柱的结构示意图；
20.图4是本发明一实施例提供的下柱的结构示意图；
21.图5是本发明一实施例提供的梁板结构示意图；
22.图6是本发明一实施例提供的梁板的剖面图；
23.图7是本发明一实施例提供的上预制件的结构示意图；
24.图8是本发明一实施例提供的下预制件的结构示意图；
25.图9是本发明一实施例提供的固定件的结构示意图；
26.图10是本发明一实施例提供的钢楔的结构示意图；
27.图11是本发明一实施例提供的钢楔连接过程图；
28.附图标记：
29.1、上柱；2、下柱；3、梁板；4、钢楔；5、上预制件；5.1、第一支板；6、下预制件；6.1、第二支板；6.2翼缘板；7、固定件；8、第一槽体；9、通孔。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.下面结合图1-11描述本发明的一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点。
32.如图1-6所示，本实施例中提供一种采用钢楔连接的梁板柱装配式十字节点，包括：柱体单元；四块与所述柱体单元相配合的梁板3；
33.每个所述梁板3上均设置有第一开口，所述第一开口的两个内壁上向内延伸开各设有一第一槽体8，四块梁板3平行设置拼接形成第二开口，所述柱体单元置于所述第二开口处，所述柱体单元内预制有若干个预制件组，每个预制件组包括一对预制件，所述第一槽体8用于放置所述预制件，所述柱体单元、所述梁板3上均开设有通孔9，钢楔4穿过所述通孔
9将梁板3与柱体单元上的预制件组固定；
34.所述通孔9的开口方向与第一槽体8的开口方向垂直，两个所述第一槽体8垂直设置。
35.所述柱体单元包括上柱1、下柱2，所述上柱1与所述下柱2接触连接。
36.本实施例中，上柱1、下柱2具体可为由混凝土预制成的，如图3-4所示，上柱1的底部设置有凸起部，凸起部的形状可以为球形、半球形、柱形、四面体结构等，同时下柱2的顶部设置有与凸起部形状大小相匹配的凹槽，优选为球形或半球形凹槽，安装时，上柱1吊装到下柱2的球形凹槽内，通过重力和凹槽内的弧度形成临时结点。梁板3为预制混凝土制成。第一开口为在梁板3的内侧开设的矩形开口，可贴合柱壁。水平方向的四块梁板相互配合贴合柱壁，上柱1与下柱2之间只需接触面搭接，无需进行连接，就可以将上柱1、下柱2与梁板3紧固到一起，形成十字节点，结构成形快速、施工简便，对于预制构件的生产精度要求低，可以进行产业化批量生产，具有较好的整体性和安全性，并且释放钢楔紧固力后，结构构件可进行拆卸，重复使用。
37.多层结构按照上骤将上柱1、下柱2进行拼接。
38.进一步的，上柱1、下柱2足够长，可以安装有多个第一梁板3，形成多层楼板结构。
39.进一步的，上柱1的凸起部符合下列公式：
[0040][0041]
式中：f
vd
是混凝土抗剪强度；ac是端头截面面积。
[0042]
在一个可选的实施例中，如图7-8所示，所述预制件组包括上预制件5、下预制件5，所述上预制件5部分预埋在上柱中，所述下预制件5部分预埋在所述下柱中。
[0043]
本实施例中，上预制件5、下预制件6预先埋在柱体单元中，由钢板制成。其中，下预制件6单侧伸出长度至少为梁高的一半，宽度不超过梁宽。
[0044]
进一步的，上预制件5和下预制件6符合下列公式：
[0045][0046]fvbg
hg≥ng[0047]
式中：fd是钢板抗拉强度设计值；fv是钢板抗剪强度设计值；bg是钢板厚度；hg是钢板高度；
[0048]
mg是弯矩设计值；ng是剪力设计值；
[0049]
其中：
[0050][0051][0052]
式中：as是单侧受拉钢筋面积；f
sd
是受拉钢筋抗拉强度设计值；
[0053]
ρ
sv
是箍筋配筋率f
sv
是箍筋抗拉强度设计值；l1是受拉钢筋至柱中线水平距离；l2是钢楔形心至柱中线水平距离；b是柱宽度；h1是钢楔形心至钢板上沿垂直距离；h2是钢楔形
心至钢板下沿垂直距离；
[0054]
在一个可选的实施例中，如图9所示，所述梁板3上至少预埋有一固定件7，所述固定件7与所述第一槽体8平行设置。本实施例中，固定件7由钢板制成。固定件7上开设有至少两个通孔9，所述梁板3上开设有至少四个通孔9。
[0055]
进一步的，每个所述第一槽体8的内侧均预埋有所述固定件7，所述第一槽体8的厚度为所述预制件厚度的一半。本实施例中，每侧预埋的所述固定件7的数量为一个。
[0056]
进一步的，所述固定件7与所述第一槽体8平行设置。
[0057]
在一个可选的实施例中，所述上预制件5包括四个互相垂直设置的第一支板5.1，每个所述第一支板5.1上均开设有一个通孔9；所述下预制件5包括四个垂直设置的第二支板6.1、第一翼缘板，每个所述第二支板6.1上均开设有一个通孔9，所述第一翼缘板与所述第二支板6.1垂直设置，翼缘板6.2固定安装在在第二支板6.1的下表面。
[0058]
进一步的，所述固定件7上开设有与柱体单元大小形状相匹配的通孔9。如图10所示，钢楔4的高度较低的一端设有螺纹，能够拧入螺母。
[0059]
安装时，梁板3吊装到翼缘板6.2上，内侧紧贴柱壁，使上预制件5和下预制件6通孔处的圆角矩形槽口与梁板3对齐，钢楔4具有一定的坡度，可以通过向内捶打，起到压紧作用，用两个钢楔4在圆角矩形槽口处对穿，将上柱1、下柱2通过上预制件5、下预制件6与相邻梁板3压紧，连接成统一整体，钢楔4一端用拧上螺母，相互抵住，防止钢楔4滑移。按照此做法，可吊装拼接形成多层结构，吊装时可用临时支撑进行固定，保证结构安全。拆卸时，可将钢楔一端螺母拧下，将钢楔敲出，对结构依次卸载。
[0060]
在一个可选的实施例中，所述下预制件5的通孔形成的槽口低于梁板3中下方槽口的高度形成高度差，所述上预制件5的通孔形成的槽口高于梁板3中下方槽口的高度形成高度差。
[0061]
具体地，如图11所示，下预制件6的通孔形成的圆角矩形槽口高度略低于梁板3中下方槽口的高度，上预制件5的圆角矩形槽口高度略高于梁板3中上方槽口的高度，钢楔4具有一顶坡度，在钢楔4打入槽口的过程中，钢楔4会抵住下预制件6槽口的上端，抵住梁板3下方槽口的下端，逐步压紧，直至将下柱2与梁板3牢牢拼接在一起；钢楔4会抵住上预制件5槽口的下端，抵住梁板3上方槽口的上端，逐步压紧，直至将上柱1与梁板3牢牢拼接在一起。所述方法可在钢楔4紧固的作用下将上柱1、下柱2与梁板3组合形成牢固节点。上预制件5、下预制件6与梁板槽口高度差为x，钢楔坡面角度为α，为保证节点具有足够的安全储备，设计时可以调整槽口高度差和钢楔坡面角度使节点更加紧固。
[0062]
进一步的，第一支板5.1、第二支板6.1、翼缘板6.2均开设有用于箍筋、钢筋孔洞。
[0063]
本实施例中，每个第一槽体8的一侧预埋了一块固定件7。
[0064]
在一个可选的实施例中，钢楔符合下列公式：
[0065][0066][0067]
式中：f
t
是钢楔抗拉强度设计值；a
x
是钢楔面积；n
x
是钢楔抗剪承载能力；
[0068]
其中：
[0069]nx
＝min{2a
xfv
,dbgfd}
[0070]
式中：d是钢楔高度；fd是钢楔抗拉强度设计值；fv是钢楔抗剪强度设计值。
[0071]
进一步的，所述在上述装配方法中，所述预制混凝土柱截面均为矩形其截面尺寸根据具体实际需求更改，不做指定要求；所述上柱十字钢板、下柱十字t形钢板为矩形钢板，其截面尺寸可根据实际情况和规范选取，不做指定要求。
[0072]
进一步的，钢楔大小、圆角矩形槽口大小，均根据实际需求选取，不做指定要求。
[0073]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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发明实施例和简化描述，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发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0074]
在本发明实施例的描述中，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。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发明实施例中的具体含义。
[0075]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“第一方面实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明实施例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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0076]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。