高精度鋼連梁與混凝土剪力墻裝配式單向螺栓連接體系的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于裝配式組合結(jié)構(gòu)連接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及單向螺栓在組合結(jié)構(gòu)中的高精度連接的實(shí)現(xiàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]單向螺栓是一種擠壓型單向緊固螺栓，單方向放入即可擰緊的螺栓裝置，可用于建筑中封閉截面的鋼構(gòu)件在單側(cè)擰緊以完成連接。本單向螺栓可以對(duì)連接構(gòu)件施加預(yù)緊力，工作狀態(tài)類似普通高強(qiáng)螺栓，承載力較高，連接構(gòu)件間不易發(fā)生滑移。
[0003]混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式是非常重要的結(jié)構(gòu)形式，該種結(jié)構(gòu)形式具有很好的剛度和延性。其中，鋼連梁不僅構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，而且可以提供很大的剪力，在地震作用下可以耗散大量能量，對(duì)混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)起到很好的控制作用，因此相比于混凝土連梁就具有極大的優(yōu)越性。
[0004]組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件在安裝定位時(shí)，由于混凝土澆筑時(shí)的各種不確定因素，使得構(gòu)件之間的尺寸精度差，和預(yù)定尺寸存在較大差異，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響構(gòu)件的安裝。
[0005]傳統(tǒng)鋼連梁與混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)施工時(shí)，需要先將鋼連梁固定在鋼筋籠中，然后饒筑混凝土，模板支護(hù)非常復(fù)雜造成施工麻煩，影響工期。
[0006]鋼連梁在大震下耗能能力顯著，但是地震過(guò)后由于連梁發(fā)生嚴(yán)重塑性變形使得結(jié)構(gòu)無(wú)法繼續(xù)使用，維修和更換都非常困難。
[0007]傳統(tǒng)鋼連梁聯(lián)肢剪力墻在節(jié)點(diǎn)區(qū)的連接形式有多種多樣，根據(jù)節(jié)點(diǎn)傳力特性可分為剛接節(jié)點(diǎn)、鉸接節(jié)點(diǎn)和半剛接節(jié)點(diǎn)三類。連接方式主要有直插式連接和端板錨筋連接等。
[0008]現(xiàn)有鋼連梁與混凝土剪力墻連接體系存在一些缺點(diǎn)，例如:
[0009]1、傳統(tǒng)的端板錨筋式節(jié)點(diǎn)剛度小，延性差，往復(fù)荷載作用下剛度和強(qiáng)度退化明顯，只適用于對(duì)延性要求較低的低層建筑中。
[0010]2、傳統(tǒng)直插式節(jié)點(diǎn)剛度雖然大、延性好，但是震后無(wú)法更換，混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)無(wú)法得到有效修復(fù)。
[0011]3、上述兩種連接體系無(wú)法滿足震后塑性變形嚴(yán)重的鋼連梁可更換需求，無(wú)法延長(zhǎng)混凝土聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)壽命，特別是對(duì)于重要建筑，耗能構(gòu)件的無(wú)法可更換顯得更加局限。與此同時(shí)傳統(tǒng)連接體系施工過(guò)程極其繁瑣，混凝土剪力墻和鋼連梁需要同時(shí)施工，對(duì)于構(gòu)件的尺寸和定位要求較高，否則會(huì)出現(xiàn)安裝定位不上的問(wèn)題。另外鋼筋綁扎、混凝土澆筑等問(wèn)題都大大影響著混凝土聯(lián)肢墻結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，尤其在高層及超高層中，這種問(wèn)題帶來(lái)的弊端極其明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題提出了一種新型的裝配式連接體系，即采用端板9和單向螺栓8解決鋼連梁7與混凝土剪力墻I現(xiàn)場(chǎng)連接問(wèn)題，并在牛腿鋼梁段4和鋼連梁7端部的端板9開(kāi)設(shè)不等直徑圓螺栓孔12來(lái)解決由于制造誤差導(dǎo)致構(gòu)件軸向和橫向誤差較，構(gòu)件安裝定位不上的問(wèn)題。其主要技術(shù)思路闡述為:在混凝土剪力墻I的暗柱區(qū)域內(nèi)設(shè)置鋼骨柱3，鋼骨柱3與牛腿鋼梁段4的焊接在工廠內(nèi)制作完成并運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)；同時(shí)，在工廠內(nèi)完成鋼連梁7的制作(包含端板9)。由于單向螺栓8對(duì)于精度要求比較高，開(kāi)設(shè)螺栓孔12需要提高精度控制，首先與牛腿鋼梁段4相連的端板9螺栓孔直徑大于與鋼連梁7相連的端板9螺栓孔直徑2毫米，然后構(gòu)件需先在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝，如發(fā)現(xiàn)孔位不對(duì)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)救，最終使鋼骨柱3與鋼連梁7在工廠可以拼裝在一起。在施工現(xiàn)場(chǎng)，用泡沫預(yù)留出單向螺栓8的位置，等暗柱區(qū)域內(nèi)含鋼骨柱3的混凝土剪力墻I施工完成后，用單向螺栓8將鋼連梁7兩端端板9和與混凝土剪力墻I平齊的端板9拼接，并通過(guò)墊板5和不等直徑圓螺栓孔12進(jìn)行安裝調(diào)節(jié)。這種裝配式連接體系采用與混凝土剪力墻墻面平齊端板和單向螺栓的拼接，端板中間插入墊板，以此大大提高了施工效率和安裝準(zhǔn)確度，同時(shí)也保證了鋼連梁的快速可更換能力。
[0013]基于上述思路，本發(fā)明需要保護(hù)表征的技術(shù)方案為:
[0014]本發(fā)明提出的裝配式連接體系，其特征在于，由混凝土剪力墻1、預(yù)埋于混凝土剪力墻中的鋼骨柱3、牛腿鋼梁段4、鋼連梁7、和兩個(gè)開(kāi)設(shè)不等直徑圓螺栓孔的與混凝土剪力墻I表面平齊的端板9以及墊板5組成；
[0015]所述牛腿鋼梁段4全部埋入混凝土剪力墻中；
[0016]所述端板9采用外伸式；所述牛腿鋼梁段4與混凝土剪力墻暗柱區(qū)域內(nèi)設(shè)置的鋼骨柱3焊接，牛腿鋼梁段4與鋼連梁7端部分別焊接端板9，端板9之間內(nèi)插墊板5使鋼連梁?頂緊在牛腿鋼梁段4之間，最后用單向螺栓8通過(guò)不等直徑圓螺栓孔12將端板9和墊板5連接在一起；
[0017]與牛腿鋼梁段4相連的端板9，其外表面與混凝土剪力墻I墻表面平齊；
[0018]與牛腿鋼梁段4相連的端板9開(kāi)設(shè)圓孔比與鋼連梁7相連端板大一級(jí)別螺栓孔；
[0019]所述鋼連梁7試件以一定的負(fù)公差制作，預(yù)留施工余量，使試件長(zhǎng)度稍短于牛腿鋼梁段4之間的距離，而由所述負(fù)公差導(dǎo)致的端板9之間的間隙可以用內(nèi)插墊板5填充。
[0020]綜上技術(shù)方案，混凝土剪力墻暗柱區(qū)域內(nèi)設(shè)置的鋼骨柱與牛腿鋼梁段采用焊縫連接，牛腿鋼梁段和鋼連梁通過(guò)端板和單向螺栓拼接而成，以梁端焊接的端板作為拼接構(gòu)件，以單向螺栓作為緊固件。在現(xiàn)場(chǎng)安裝或者更換鋼連梁時(shí)，首先確定墊板數(shù)量保證鋼連梁兩端頂緊，其次滑動(dòng)墊板以及微調(diào)鋼連梁使端板和墊板上的螺栓孔對(duì)齊并允許螺栓穿入。最后擰緊高強(qiáng)螺栓完成安裝。
[0021]本發(fā)明保證鋼連梁7的可更換性以及方便施工。
[0022]為了滿足強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件的原則，保證鋼連梁屈服時(shí)節(jié)點(diǎn)區(qū)仍保持彈性，本發(fā)明將牛腿鋼梁段4全部埋入混凝土剪力墻中使得牛腿鋼梁段得到充分的約束作用，提高節(jié)點(diǎn)的承載能力；端板9采用外伸式，以此增加單向螺栓8的數(shù)量，提高端板9連接的承載力。與牛腿鋼梁段4相連的端板9外表面與混凝土剪力墻I表面平齊，澆筑混凝土?xí)r可以采用滑模技術(shù)對(duì)剪力墻I進(jìn)行澆筑，然后再用單向螺栓8將鋼連梁進(jìn)行安裝，提高施工效率。
[0023]本發(fā)明的技術(shù)難點(diǎn)是構(gòu)件的尺寸精度要求高，混凝土結(jié)構(gòu)的誤差對(duì)于鋼構(gòu)件的安裝產(chǎn)生嚴(yán)重影響，有時(shí)會(huì)影響構(gòu)件安裝。這里安裝誤差包括鋼連梁軸向誤差和兩側(cè)對(duì)應(yīng)端板的螺栓孔平面內(nèi)誤差，消除第一個(gè)誤差方法是以一定負(fù)公差來(lái)制作試件(一般為2?3mm)，預(yù)留安裝余量，保證試件只會(huì)短不會(huì)長(zhǎng)，然后通過(guò)在構(gòu)件兩端的端板9中間分別插入墊板5來(lái)填充端板9中的縫隙，使構(gòu)件頂緊在牛腿鋼梁段4之間再進(jìn)行拼裝；消除第二個(gè)誤差的方法是利用單向螺栓8自身特點(diǎn)，當(dāng)其擰緊端部會(huì)張開(kāi)，單向螺栓的直徑沿軸向變大，因此與牛腿鋼梁段4相連的端板9開(kāi)設(shè)圓孔比與鋼連梁7相連端板大一級(jí)別螺栓孔，不影響螺栓承載力，而且可以消除端板9上的螺栓孔在平面內(nèi)兩個(gè)方向上產(chǎn)生的誤差，只要同側(cè)端板9處相應(yīng)螺栓孔位置可以穿過(guò)螺栓8即可連接。需要注意此時(shí)墊板5的平面尺寸應(yīng)稍微小于端板9尺寸，以保證在調(diào)節(jié)墊板5位置以適應(yīng)兩邊螺栓孔時(shí)，