專利名稱：內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，屬于建筑結構工程領域。
背景技術：
強烈地震引起的人員傷亡及財產(chǎn)損失是十分巨大的，抗震減災的關鍵在于增強建筑物的抗震能力。鋼筋混凝土短柱是建筑結構特別是高層建筑結構的關鍵抗震部件。然而，短柱的延性較差，影響了其結構整體抗震性能的充分發(fā)揮。因此，改善短柱的延性和綜合抗震性能一直是國內(nèi)外十分關注的問題。現(xiàn)有的改善短柱的方案1采用高強高性能混凝土或纖維混凝土；2采用配置加密螺旋箍筋；3采用分體柱。其存在的問題是，1和2方案中，建筑成本高，性價比低；3方案雖然能夠改善延性，可是以承載力、剛度的大幅降低為代價。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術問題是顯著提高短柱抗震能力的問題，為了解決上述問題，設計了內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱。本實用新型從提高短柱的剛度、延性、承載力等抗震性能以及自身耗能能力角度考慮，提出了內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面短柱，這同樣也是一種性價比高的方法。這種內(nèi)藏“斜向勁性核心束”短柱，是在普通短柱配筋基礎上，在矩形截面兩個主軸方向上均加設內(nèi)藏“斜向勁性核心束”。內(nèi)藏“斜向勁性核心束”的方案有三種，方案1加配型鋼、縱筋和箍筋形成斜向勁性復合核心束，并呈X形；方案2是方案1中不加配縱筋和箍筋后，退化為型鋼作為斜向勁性鋼骨核心束，并呈X形；方案3是方案1中不加配型鋼后，退化為斜向勁性鋼筋核心束，并呈X形。
本實用新型采用的具體技術方案參見圖1～圖12短柱中配置縱筋2和橫向復合箍筋，橫向復合箍筋由矩形箍筋1和六邊形箍筋3組成，在縱筋2和橫向復合箍筋之間配有斜向勁性核心束。
所述的斜向勁性核心束可由核心束縱筋5和固接在其上的核心束箍筋4形成鋼筋骨架，組成斜向勁性核心束呈X形。在上梁9和下梁10與短柱相交部分，鋼筋骨架中核心束縱筋5上端和下端分別沿著上梁9和下梁10的高度豎向伸入且錨固，錨固長度分別為上梁9和下梁10高度的2/3～1倍。鋼筋骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2；核心束中的核心束縱筋5的總配筋率為0.6％～1.2％，核心束箍筋4采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。
所述的斜向勁性核心束可由核心束型鋼8形成鋼骨架，呈X形。在上梁9和下梁10與短柱相交部分，鋼骨架中核心束型鋼8中的上端和下端分別沿著上梁9和下梁10的高度豎向伸入且錨固，錨固長度分別為上梁9和下梁10高度的2/3～1倍。鋼骨架的橫截面為兩個工字形，這兩個工字形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2；核心束中的核心束型鋼8總配鋼率為0.6％～1.2％。
所述的斜向勁性核心束可由核心束型鋼8加包裹著核心束型鋼8的核心束縱筋5和固接在核心束縱筋5上的核心束箍筋4形成復合鋼骨架，組成斜向勁性核心束呈X形。在上梁9和下梁10與短柱相交部分，復合鋼骨架中的核心束型鋼8和核心束縱筋5上端和下端分別沿著上梁9和下梁10的高度豎向伸入且錨固，錨固長度分別為上梁9和下梁10高度的2/3～1倍。復合鋼骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的長寬比為1～3/2；核心束中的核心束縱筋5和核心束型鋼8的總配鋼率為0.8％～1.8％，核心束箍筋4采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。
內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，比已有的普通短柱、分體柱，可以顯著提高短柱的抗震能力，即顯著提高了剛度、承載力、延性，后期抗震性能相對穩(wěn)定，底部剪切滑移破壞減輕。呈X形的斜向勁性核心束可限制或推遲斜裂縫向主斜裂縫的發(fā)展，可引導水平彎曲裂縫從底部向上多條分布以增大了塑性鉸耗能區(qū)域高度，比普通短柱裂縫細而密且分布域廣，破壞程度較輕，承載力和剛度衰減慢，尤為重要的是可以避免脆性破壞。


圖1是“斜向勁性核心束”混凝土短柱，核心束縱筋5和固接在其上的核心束箍筋4形成斜向勁性鋼筋核心束并呈X形的一個結構單元配筋示意圖；圖2是圖1中A-A剖面放大示意圖；圖3是圖1中B-B剖面放大示意圖；圖4是圖1中C-C剖面放大示意圖；圖5是“斜向勁性核心束”混凝土短柱，核心束型鋼8形成斜向勁性鋼骨核心束并呈X形的一個結構單元配筋示意圖；圖6是圖5中A-A剖面放大示意圖；圖7是圖5中B-B剖面放大示意圖；圖8是圖5中C-C剖面放大示意圖；圖9是“斜向勁性核心束”混凝土短柱，核心束型鋼8加核心束縱筋5和固接在核心束縱筋5上的核心束箍筋4形成斜向勁性復合核心束并呈X形的一個結構單元配筋示意圖；圖10是圖9中A-A剖面放大示意圖；圖11是圖9中B-B剖面放大示意圖；圖12是圖9中C-C剖面放大示意圖；圖1～圖12中，1表示矩形箍筋，2表示縱筋，3表示六邊形箍筋，4表示核心束箍筋，5表示核心束縱筋，6表示混凝土，7上下梁的箍筋，8表示核心束型鋼，9表示上梁，10表示下梁，11表示梁上部筋，12表示梁底部筋，13表示上翼緣，14表示下翼緣。
具體實施方式
實施例1內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱中核心束縱筋5和固接在其上的核心束箍筋4形成勁性鋼筋核心束并呈X形，一個結構單元的配筋示意圖如圖1、圖2、圖3和圖4所示，它是內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱和上梁9和下梁10構成的單元。短柱的配筋是在短柱四側沿高度方向均配有縱筋2和橫向復合箍筋，并在交叉點綁扎固定，縱筋2的上下端分別插入上梁9和下梁10中錨固，分別滿足錨固長度的要求。斜向勁性核心束的配筋是在短柱縱筋2和橫向復合箍筋之間，在短柱截面的兩個主軸方向均配有呈X形的由核心束縱筋5和核心束箍筋4構成的鋼筋支撐骨架。鋼筋骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2。核心束中的核心束縱筋5的總配筋率為0.6％～1.2％，核心束箍筋4采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。在一個主軸方向上，X形鋼筋骨架中的兩個斜向鋼骨架在短柱1/2高處相交，其中一個斜向骨架的四根縱筋5與另一個斜向骨架的四根核心束縱筋5交錯相交，然后在兩個斜向骨架相交處配置核心束箍筋4，因此僅在相交處核心束箍筋4形成了復合箍筋。在另一個主軸方向上，X形鋼筋骨架中的兩個斜向鋼筋骨架相交處高于前一個相交處。這個斜向鋼筋支撐骨架的上端和下端在短柱與上梁9和下梁10相交區(qū)，分別沿著上梁9從梁底到梁端高度方向和沿著下梁10從梁端到梁底高度方向上豎向伸入且錨固，錨固長度均為上梁9和下梁10高度的2/3～1倍。最后將短柱與上梁9和下梁10整體澆搗混凝土6成型，即構成內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱。
實施例2內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱的第二種結構形式，即由型鋼構成勁性鋼骨核心束并呈X形，結構單元配筋如圖5、圖6、圖7、圖8所示。由核心束型鋼8構成斜向鋼骨，鋼骨架的橫截面為兩個工字形。斜向鋼骨的配鋼是這兩個工字形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2。核心束中的核心束型鋼8總配鋼率為0.6％～1.2％。在一個主軸方向上，X形鋼骨架中的兩個斜向鋼骨架在短柱1/2高處相交，其中一兩個斜向骨架中的核心束型鋼8僅在相交處均切割掉上翼緣13、下翼緣14各一半，形成一個“”字形截面和另一個“”字形截面，然后在此相交處焊接在一起，近似形成了“工”字形截面。在另一個主軸方向上，X形鋼骨架中的兩個斜向鋼骨架相交處高于前一個相交處。只是斜向鋼骨配鋼與實施例1中不同，其它方面均與實施例1中相同。
實施例3內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱的第三種結構形式，即由核心束型鋼8加核心束縱筋5和固接在核心束縱筋5上的核心束箍筋4形成斜向勁性復合鋼骨核心束并呈X形，單元配筋如圖9、圖10、圖11、圖12所示。復合鋼骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2。核心束中的核心束縱筋5和核心束型鋼8的總配鋼率為0.8％～1.8％，核心束箍筋4采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。在一個主軸方向上，X形復合鋼骨架中的兩個斜向鋼骨架在短柱1/2高處相交，其中一個斜向骨架的四根核心束縱筋5與另一個斜向骨架的四根核心束縱筋5交錯相交，兩個斜向骨架中的工字形型鋼8僅在相交處均切割掉上翼緣13、下翼緣14各一半，形成一個“”字形截面和另一個“”字形截面，然后在兩個斜向骨架相交處配置核心束箍筋4，因為僅在相交處核心束箍筋4交錯綁扎，形成了復合箍筋。在另一個主軸方向上，X形復合鋼骨架中的兩個斜向鋼骨架相交處高于前一個相交處。只是斜向復合鋼骨架配筋與實施例1中不同，其它方面均與實施例1中相同。
權利要求1.內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，短柱中配置縱筋(2)和橫向復合箍筋，橫向復合箍筋包括矩形箍筋(1)和六邊形箍筋(3)，其特征在于在短柱截面的兩個主軸方向、縱筋(2)和橫向復合箍筋之間配有斜向勁性核心束，該核心束上端和下端分別沿著上梁(9)和下梁(10)的高度豎向伸入且錨固；所述的斜向勁性核心束是由核心束型鋼(8)和包裹著核心束型鋼(8)的核心束縱筋(5)以及固接在核心束縱筋(5)上的核心束箍筋(4)組合形成X形復合鋼骨架或是由核心束型鋼(8)形成X形鋼骨架或是由核心束縱筋(5)和固接在其上的核心束箍筋(4)組合形成X形鋼筋骨架中的一種。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，其特征在于所述的斜向勁性核心束的上端和下端在短柱與上梁(9)和下梁(10)相交區(qū)，分別沿著上梁(9)從梁底到梁端高度方向和沿著下梁(10)從梁端到梁底高度方向上豎向伸入且錨固，錨固長度均為上梁(9)和下梁(10)高度的2/3～1倍。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，其特征在于所述的斜向勁性核心束由核心束型鋼(8)加核心束縱筋(5)和固接在核心束縱筋(5)上的核心束箍筋(4)組成時，復合鋼骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的長寬比為1～3/2；核心束中的核心束縱筋(5)和核心束型鋼(8)的總配鋼率為0.8％～1.8％，核心束箍筋(4)采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，其特征在于所述的斜向勁性核心束由核心束型鋼(8)組成時，鋼骨架的橫截面為兩個工字形，這兩個工字形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2；核心束中的核心束型鋼(8)總配鋼率為0.6％～1.2％。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，其特征在于所述的斜向勁性核心束是由核心束縱筋(5)和固接在其上的核心束箍筋(4)組合形成X形鋼筋骨架組成時，鋼筋骨架的橫截面為兩個矩形，這兩個矩形面積為短柱橫截面積的1/10～1/6，每個矩形的高寬比為1～3/2；核心束中的核心束縱筋(5)的總配筋率為0.6％～1.2％，核心束箍筋(4)采用直徑為6～8mm的鋼筋，箍筋間距100～150mm。
專利摘要本實用新型為內(nèi)藏“斜向勁性核心束”矩形截面混凝土短柱，屬于建筑結構工程領域。采用的技術方案為在短柱截面的兩個主軸方向、縱筋(2)和橫向復合箍筋之間配有斜向勁性核心束，該核心束上端和下端分別沿著上梁(9)和下梁(10)的高度豎向伸入且錨固；所述的斜向勁性核心束是由核心束型鋼(8)和包裹著核心束型鋼(8)的核心束縱筋(5)以及固接在核心束縱筋(5)上的核心束箍筋(4)組合形成X形復合鋼骨架或是由核心束型鋼(8)形成X形鋼骨架或是由核心束縱筋(5)和固接在其上的核心束箍筋(4)組合形成X形鋼筋骨架中的一種。本實用新型可以顯著提高短柱的抗震能力，尤為重要的是可以避免脆性破壞。
文檔編號E04B1/58GK2856238SQ20052014688
公開日2007年1月10日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權日2005年12月28日
發(fā)明者曹萬林, 盧智成, 宋義平, 范燕飛 申請人:北京工業(yè)大學