一种可更换部件连接的预制混凝土柱-钢梁连接结构

1.本实用新型属于工程结构技术领域，尤其是涉及一种用于与钢梁端带可更换部件连接的预制混凝土柱-钢梁连接结构，适用于地震区装配式rcs框架-偏心支撑结构中。


背景技术：

2.装配式钢筋混凝土柱-钢梁（rcs）框架结合了混凝土和钢结构体系各自优势，可充分发挥材料性能，是一种高效经济的结构形式。以钢筋混凝土柱代替钢柱，提高了结构稳定性、耐火性和耐久性；采用钢梁作为水平构件，可充分发挥钢结构强度高、自重轻的特点，使该体系更具工业化建造特性，符合我国建筑工业化发展要求和现阶段“建筑业低碳减排”的政策导向。
3.装配式rcs框架是一种高效经济的结构体系，工业化建造特性突出，但在地震区尤其是高烈度地震区应用时尚存在以下问题：一是预制混凝土柱-钢梁连接节点区缺少有效约束，地震中容易发生破坏，不但降低了整体结构的安全性能，而且梁柱节点在震后修复难度大，修复成本较高；二是装配式rcs框架主要由预制混凝土柱和钢梁组成抗侧力体系，因此单一的装配式rcs框架整体刚度偏弱，地震反复作用下结构的水平侧向变形较大，震后残余变形显著，而较大的残余变形往往导致震后结构修复困难甚至无法修复。
4.综上所述，对于装配式rcs框架结构，在地震区尤其是高烈度地震区应用时，如何提高整体结构抗侧刚度，减小结构震后残余变形量，如何减轻预制混凝土柱-钢梁连接节点的损伤，以及如何在震后快速恢复结构的使用功能以及承载能力，是装配式rcs框架结构研究和设计中亟待解决的关键技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型要解决的问题是提供一种结构简单、受力合理、损伤可控、装配施工便捷以及震后可快速修复的用于与钢梁端带可更换部件连接的预制混凝土柱-钢梁连接结构。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种可更换部件连接的预制混凝土柱-钢梁连接结构，包括预制混凝土柱和钢梁，所述预制混凝土柱包括钢套筒，所述钢套筒预埋于预制混凝土柱中且位于每层梁柱连接处，该钢套筒内设置有十字形分仓板，所述十字形分仓板包括分仓板ⅰ和分仓板ⅱ，所述分仓板ⅰ一端伸出钢套筒设置，所述钢梁腹板一端通过可更换部件与分仓板ⅰ伸出端形成可拆卸连接。
7.所述预制混凝土柱内设置有纵筋和箍筋，所述箍筋固定于若干纵筋外围，若干所述纵筋分别穿过钢套筒。
8.所述钢梁腹板端部和分仓板ⅰ伸出端开设有若干螺栓孔，所述可更换部件设置有两个，对称布置在钢梁腹板两侧，该可更换部件腹板设置有与分仓板ⅰ和钢梁腹板相匹配的螺栓孔，通过高强螺栓与分仓板ⅰ和钢梁腹板连接。
9.所述钢梁下部翼缘固定有支撑筋，该钢梁腹板上设置有钢梁竖向加劲肋；所述可
更换部件腹板上设置有部件竖向加劲肋；所述分仓板ⅰ伸出端上下两侧对称设置有水平加劲肋。
10.所述钢套筒与十字形分仓板焊接设置。
11.所述钢套筒内壁及其内部的十字形分仓板上分别焊接有多个抗剪键。
12.所述钢套筒内壁及其内部的十字形分仓板上分别设置有若干栓钉。
13.由于采用上述技术方案，本实用新型整体结构简单，rcs节点采用十字形分仓板加钢套筒的形式，一方面预制混凝土柱中设置的钢套筒能有效约束节点区混凝土，显著提高装配式rcs节点的受剪承载力，减小地震中节点的剪切变形，减轻节点在地震中的损伤，使震后装配式rcs节点处于无损伤或低损伤状态；另一方面，节点区十字形分仓板极大地提高了节点承载力，减小了节点区变形，可承担装配式rcs框架-偏心支撑结构中梁端耗能段传来的较大剪力，避免了传统rcs节点受剪承载力不足，易出现破坏的问题。
14.此外，本实用新型耗能段采用可更换部件与节点和钢梁腹板连接，地震中结构塑性变形耗能集中在可更换部件上，避免了主体结构发生严重损伤，且可更换部件采用高强螺栓连接，不仅安装便捷，而且在震后易于更换，可确保结构使用功能的快速恢复。
15.可见，本实用新型中rcs节点构造与可更换部件一体化连接结构构造简单，具有受力合理、损伤可控、装配施工便捷以及震后可快速修复等优点，在装配式rcs框架结构中应用前景广阔。
附图说明
16.下面通过参考附图并结合实例具体地描述本实用新型，本实用新型的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本实用新型的解释说明，而不构成对本实用新型的任何意义上的限制，在附图中：
17.图1是本实用新型的结构示意图；
18.图2是本实用新型的预制混凝土柱不含混凝土的三维结构示意图；
19.图3是本实用新型图1中的局部节点放大图；
20.图4是本实用新型图2中的局部节点放大图；
21.图5是本实用新型钢套筒的三维结构示意图；
22.图6是本实用新型钢套筒的三维结构分解示意图。
23.图中：
24.1. 预制混凝土柱，2. 纵筋，3. 箍筋，4. 钢套筒，5. 可更换部件，6. 钢梁，7. 支撑筋，8. 高强螺栓，41. 分仓板ⅰ，42. 分仓板ⅱ，43. 水平加劲肋，44. 栓钉，50. 部件竖向加劲肋，60. 钢梁竖向加劲肋，410. 螺栓孔。
具体实施方式
25.如图1至图6所示，本实用新型一种可更换部件连接的预制混凝土柱-钢梁连接结构，包括预制混凝土柱1和钢梁6，预制混凝土柱1包括钢套筒4，钢套筒4预埋于预制混凝土柱1中且位于每层梁柱连接处，该钢套筒4内设置有十字形分仓板，十字形分仓板包括分仓板ⅰ41和分仓板ⅱ42，分仓板ⅰ41一端伸出钢套筒4设置，钢梁6腹板一端通过可更换部件5与分仓板ⅰ41伸出端形成可拆卸连接。
26.预制混凝土柱1内设置有纵筋2和箍筋3，箍筋3固定于若干纵筋2外围，若干纵筋2分别穿过钢套筒4。
27.钢梁6腹板端部和分仓板ⅰ41伸出端开设有若干螺栓孔410，可更换部件5设置有两个，对称布置在钢梁6腹板两侧，该可更换部件5腹板设置有与分仓板ⅰ41和钢梁6腹板相匹配的螺栓孔，通过高强螺栓8与分仓板ⅰ41和钢梁6腹板连接。钢梁6下部翼缘固定有支撑筋7，该钢梁6腹板上设置有钢梁竖向加劲肋60；可更换部件5腹板上设置有部件竖向加劲肋50；分仓板ⅰ41伸出端上下两侧对称设置有水平加劲肋43。
28.钢套筒4与十字形分仓板焊接设置。
29.钢套筒4内壁及其内部的十字形分仓板上分别焊接有多个抗剪键。
30.钢套筒4内壁及其内部的十字形分仓板上分别设置有若干栓钉44。
31.本实用新型整体结构简单，rcs节点采用十字形分仓板加钢套筒4的形式，一方面预制混凝土柱1中设置的钢套筒4能有效约束节点区混凝土，显著提高装配式rcs节点的受剪承载力，减小地震中节点的剪切变形，减轻节点在地震中的损伤，使震后装配式rcs节点处于无损伤或低损伤状态；另一方面，节点区十字形分仓板极大地提高了节点承载力，减小了节点区变形，可承担装配式rcs框架-偏心支撑结构中梁端耗能段传来的较大剪力，避免了传统rcs节点受剪承载力不足，易出现破坏的问题。
32.此外，本实用新型耗能段采用可更换部件5与节点和钢梁6腹板连接，地震中结构塑性变形耗能集中在可更换部件5上，避免了主体结构发生严重损伤，且可更换部件5采用高强螺栓8连接，不仅安装便捷，而且在震后易于更换，可确保结构使用功能的快速恢复。
33.可见，本实用新型中rcs节点构造与可更换部件5一体化连接结构构造简单，具有受力合理、损伤可控、装配施工便捷以及震后可快速修复等优点，在装配式rcs框架结构中应用前景广阔。
34.以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。