專利名稱：自適應(yīng)分體柱及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
自適應(yīng)分體柱屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于多層、高層結(jié)構(gòu)的柱子及其制造方法。
背景技術(shù)：
在鋼筋混凝土多層和高層建筑結(jié)構(gòu)中，由于使用功能要求以及軸壓比的限制等，在結(jié)構(gòu)中經(jīng)常形成短柱甚至超短柱。鋼筋混凝土短柱的破壞一般是剪切破壞或粘結(jié)破壞，都是延性很差的脆性破壞，破壞過程短暫突然，耗能很小，在地震中易于導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌。為了提高短柱特別是極短柱的抗震性能，出現(xiàn)了一種分體柱，即用分隔材料將柱子分隔成若干個(gè)小柱的組合體，每個(gè)小柱的剪跨比較大，從而提高柱子的抗震性能。分體柱的分隔材料貫通柱子的截面，使用性能受到影響，而且正常使用階段的剛度比整體柱小。自適應(yīng)分體柱的分隔材料沒有貫通柱子截面，因此在正常使用階段表現(xiàn)為整體柱。隨著水平荷載的提高，自適應(yīng)分體柱經(jīng)歷從整體柱到分體柱的演變過程荷載較小時(shí)，柱子處于彈性階段，表現(xiàn)為整體柱的受力特性，剛度大；隨著荷載增大，柱子沿板材與混凝土的界面處出現(xiàn)豎縫，豎縫寬度、長度隨著柱子側(cè)移的增大逐漸增大，不同部位豎縫的開展過程不同，豎縫具有根據(jù)柱子受力自動(dòng)出現(xiàn)和改變性態(tài)的特點(diǎn)；達(dá)到峰值承載力后，豎縫的性態(tài)趨于穩(wěn)定，將柱子分割為分體柱，大大提高了柱子的延性和耗能能力。自適應(yīng)分體柱將短柱或超短住的脆性剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榉煮w柱的延性破壞，使柱子抗震性能得到顯著提高

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有自適應(yīng)分縫功能的加筋混凝土柱，可以提高短柱或超短柱的延性，改善其受力性能。本發(fā)明的特征在于所述自適應(yīng)分體柱是整體柱，含有一個(gè)鋼筋混凝土配筋單元和分隔材料，分隔材料僅占柱子截面的一部分，其尺寸不超過柱子截面周邊箍筋，主要作用是削弱混凝土截面，至少使柱子截面中周邊縱筋的保護(hù)層處混凝土未被分隔開，柱子的混凝土是一個(gè)整體；柱子截面周邊箍筋是連續(xù)的。所述鋼筋混凝土配筋單元由兩個(gè)或四個(gè)等截面體配筋子單元組成，所述分隔材料是在所述鋼筋混凝土配筋單元中設(shè)定的分縫位置垂直布置的，并布置在等截面體配筋子單元之間，所述分縫位置是指隨著荷載增大在所述的鋼筋混凝土柱子內(nèi)沿著所述的分隔材料與混凝土的界面處出現(xiàn)至少一個(gè)豎縫，將柱子至少分割為2個(gè)等截面單元柱，所述分隔材料是板材，所述板材為金屬板或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)板或石膏板或木板等類似材料。為了調(diào)整柱子性能，在需要的時(shí)候，可以在分隔材料上開孔洞。隨著荷載增大，所述自適應(yīng)分體柱能把剪跨比較小的整截面柱轉(zhuǎn)變?yōu)榧艨绫容^大的分體柱，從而顯著的提高了柱子破壞時(shí)的延性。本發(fā)明自適應(yīng)分體柱的制造方法概述如下
(I)綁扎組成自適應(yīng)分體柱的兩個(gè)或四個(gè)單元柱的箍筋和縱筋；(2)將分隔材料置于綁扎完畢后的單元柱間，分隔材料僅占自適應(yīng)分體柱截面的一部分，尺寸不超過柱子截面外圍箍筋，上述分隔材料采用板材；(3)綁扎外圍箍筋將所有單元柱圍束在一起；(4)將模板固定在鋼筋骨架外圍；(5)澆筑混凝土并保證混凝土密實(shí)；(6)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，拆模后即制得自適應(yīng)分體柱。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)勢(shì) (I)本發(fā)明自適應(yīng)分體柱可以顯著提高短柱和超短柱的延性和耗能能力，改善其抗震性能。(2)本發(fā)明自適應(yīng)分體柱在正常使用階段為整截面柱，剛度大，使用性能好。(3)本發(fā)明自適應(yīng)分體柱基本不增加施工難度和造價(jià)。


圖1.本發(fā)明自適應(yīng)分體柱截面圖，I為分隔材料，2為單元柱，3為柱子外圍箍筋，4單元柱箍筋；圖2.本發(fā)明自適應(yīng)分體柱外圍箍筋和單元柱箍筋結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。在圖中，本發(fā)明自適應(yīng)分體柱被分隔材料I分成4個(gè)等截面單元柱2，每個(gè)單元柱2的縱筋和箍筋4的配置滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010) 6. 3. 7,6. 3. 8和6. 3. 9條的規(guī)定。分隔材料I為是板材，其尺寸不超過柱子外圍箍筋3。柱子外圍箍筋3圍束4個(gè)單元柱2和整個(gè)柱子的混凝土。本發(fā)明自適應(yīng)分體柱的混凝土未被分隔材料I完全分隔開，4個(gè)單元柱2的混凝土在保護(hù)層和分隔材料I范圍外連接在一起。自適應(yīng)分體柱適用于地震區(qū)的框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)以及框支剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪跨比彡2柱子。本發(fā)明自適應(yīng)分體柱的制作過程如下(I)綁扎單元柱2的縱筋和箍筋4，每個(gè)單元柱2的縱筋采用對(duì)稱配筋，縱筋和箍筋4的配置滿足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)6. 3. 7、6· 3. 8和6. 3. 9條的規(guī)定。(2)將分隔材料I置于單元柱2的鋼筋網(wǎng)架之間。(3)綁扎柱子外圍箍筋3，將單元柱2圍束在一起。(4)支模板、澆筑混凝土，然后養(yǎng)護(hù)，拆模后即制得自適應(yīng)分體柱。在建造過程中，自適應(yīng)分體柱與普通柱子施工工藝基本相同，僅在需要分縫的部位布置分隔材料。自適應(yīng)分體柱是在普通鋼筋混凝土柱內(nèi)沿豎向配置分隔材料以分隔混凝土，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)分縫功能。分隔材料為板材，板材可以是薄金屬板、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(即FRP)薄板或高分子塑料板或石膏板或木板等類似材料。
權(quán)利要求
1.自適應(yīng)分體柱，其特征是含有鋼筋混凝土配筋單元和分隔材料的整截面柱，所述鋼筋混凝土配筋單元有2個(gè)或4個(gè)子單元，子單元間布置有分隔材料，所述分隔材料占柱子截面的一部分，是沿著所述鋼筋混凝土配筋單元在設(shè)定的分縫位置垂直布置的，保證柱子截面中周邊縱筋的保護(hù)層處混凝土未被分隔開，所述分縫位置是指隨著荷載增大在所述的鋼筋混凝土柱子內(nèi)沿著所述的分隔材料與混凝土的界面處出現(xiàn)至少一個(gè)豎縫，所述分隔材料是板材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材是薄金屬板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材是纖維增強(qiáng)復(fù)合復(fù)合材料(FRP)薄板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材是高分子塑料薄板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材是石膏板或木板等類似材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材上沒有孔洞。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分體柱，其特征在于所述板材上開有孔洞。
8.自適應(yīng)分體柱的制造方法，其特征是在于包括下列步驟(1)綁扎組成自適應(yīng)分體柱的兩個(gè)或四個(gè)單元柱的箍筋和縱筋；(2)將分隔材料置于綁扎完畢后的單元柱間，分隔材料僅占自適應(yīng)分體柱截面的一部分，尺寸不超過柱子截面外圍箍筋；(3)綁扎外圍箍筋將所有單元柱圍束在一起；(4)將模板固定在整體柱鋼筋骨架外圍；(5)澆筑混凝土并保證混凝土密實(shí)；(6)對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，拆模后即制得自適應(yīng)分體柱。
全文摘要
自適應(yīng)分體柱，屬于加筋混凝土柱技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于是含有鋼筋混凝土配筋單元和分隔材料的整截面柱，所述鋼筋混凝土配筋單元由2個(gè)或4個(gè)配筋子單元組成，配筋子單元間布置有分隔材料，所述分隔材料是沿著所述鋼筋混凝土配筋單元在設(shè)定的分縫位置垂直布置的，至少保證柱子截面中周邊縱筋的保護(hù)層處混凝土未被分隔開，所述分縫位置是指隨著荷載增大在所述的鋼筋混凝土柱子內(nèi)沿著所述的分隔材料與混凝土的界面處出現(xiàn)至少一個(gè)豎縫，所述分隔材料是板材。本發(fā)明的自適應(yīng)分體柱的制造方法包括綁扎鋼筋、放置分隔材料、支模板、澆筑混凝土、養(yǎng)護(hù)、拆模等過程。本發(fā)明的自適應(yīng)分體柱可把柱子的脆性破壞變成了延性破壞，顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震性能。
文檔編號(hào)E04C3/36GK102995830SQ20111029024
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月18日
發(fā)明者初明進(jìn), 周新剛, 孫志娟 申請(qǐng)人:煙臺(tái)大學(xué)