[实用新型]一种带节点的预制柱

说明书

技术领域

本实用新型属于结构工程领域，涉及一种带节点的预制柱，主要用于装配整体式框架结构中。

背景技术

预制混凝土结构具有施工速度快、环境污染小、经济效益高、耐久性好、保证产品质量以及节约大量劳动力和材料等优点，使其具备很好的发展和应用前景。积极发展预制混凝土结构也符合我国政府现阶段“节能省地”和“构建产业体系”的住宅产业化指导思想。

但是在预制混凝土结构的实际施工过程中，预制构件连接处的施工定位不易，因此降低了施工速度和效率；对于预制混凝土结构而言，构件的连接质量是否能得到保证是整个结构能否发挥设计功能的关键所在，而通常预制结构连接处的抗剪承载力和延性较差，容易成为结构体系中的薄弱部位，从而对整个结构的安全性造成威胁；已有的一些研究成果也表明，预制装配整体式结构的抗震性能与现浇混凝土结构相比也有所差别，所以如何进一步提高预制装配整体式结构的抗震性能仍然值得进行深入的研究。

现有的装配式结构的柱拆分部位也不利于结构的安全，因此需要选择更理想的柱拆分部位；水平地震作用下，框架底层柱将承受很大的地震剪力和倾覆弯矩，是结构受力不利部位，因此底层柱需要具有较大的抗弯、抗剪承载力、延性和耗能性能。

框架结构的梁柱节点及附近区域在地震作用下要承受很大的内力，而且一般结构为了实现“强柱弱梁”、 “强剪弱弯”和“强节点”的抗震设计概念和要求，在混凝土梁、柱及其梁柱节点处都配置了致密的箍筋，防止梁柱的剪切破坏，但是致密的箍筋给现场施工带来了极大的困难，容易造成节点或者关键部位混凝土振捣不密实，带来安全隐患。

ECC即Engineered Cementitious Composites，是一种具有超强韧性的新型水泥基复合材料，该材料以水泥和细沙为填料，然后加入合成纤维形成。已有的研究成果表明，该材料的极限拉应变值可稳定达到3%-5%，大约为普通的混凝土材料的100～300倍左右，为钢筋的5～10倍左右。ECC材料不但具有超高的韧性，其多缝稳态开裂的特点，在安全性、耐久性、适用性等方面有着优异的性能，可以很好地解决传统混凝土由于易脆性、弱拉伸性而导致的种种缺陷。同时ECC具有较强的能量吸收能力，较高的抗剪强度，也为结构抗震设计提供了新的选择。

实用新型内容

技术问题：本实用新型提供了一种施工方便、可提高装配整体式框架结构抗震性能的带节点的预制柱。

技术方案：本实用新型的一种带节点的预制柱，包括立柱和节点，节点设置在立柱的上下两端和层高整数倍处，立柱包括依次连接的底层柱、中间层柱和顶层柱，底层柱的柱体由工程用纤维水泥基复合材料浇筑而成，底层柱的柱体中预埋有纵筋和箍筋，底层柱的高度为层高的3/2，所述中间层柱和顶层柱的柱体均由混凝土浇筑而成，柱体中预埋有纵筋和箍筋，中间层柱的高度为1或2倍层高，顶层柱的高度为层高的3/2。

本实用新型中，底层柱与中间层柱之间，上下两相邻的中间层柱之间，以及中间层柱与顶层柱之间的连接段采用工程用纤维水泥基复合材料浇筑，连接段的高度为400~600mm。

本实用新型中，底层柱和中间层柱的上端面预埋有H型钢，顶层柱和中间层柱的下端面预埋有角钢，两上下相邻端面的H型钢和角钢之间搭接后用高强螺栓固定。

本实用新型中，两上下相邻端面的纵筋之间采用直螺纹套筒连接。

本实用新型中，底层柱、中间层柱和顶层柱与梁相交的节点区域由工程用纤维水泥基复合材料浇筑而成，节点区域为柱与梁相交点的上下200~300mm的区域。

有益效果：本实用新型和现有的装配整体式框架结构体系相比，具有如下优点：

1.现有装配式结构多把柱拆分位置选在楼层处，但是楼层处位于节点区附近，内力复杂并且较大，同时构件拼接处又是结构的薄弱部位，如果在地震或是风等水平荷载的作用下，可能使结构处于极不安全的状态。通过有限元软件进行内力分析可知，框架柱在竖向和水平荷载作用下，距柱端1/3至1/2处为弯矩较小处，因此本实用新型提出将柱的拆分位置选为层高的1/2处，能使薄弱部位避开内力最大处，提高结构构件的安全性。同时在这个高度上，也很利于施工，给施工带来了便捷。

2.柱与柱连接处采用型钢连接，能够保证施工拼装时获得一定的刚度，方便定位和固定；型钢间采用螺栓连接，施工非常方便，可以提高施工速度；而且在水平地震作用下，型钢处也能提供一定的抗剪承载力，从而提高连接区的承载力。