可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)包括有直立的框架柱和設置在所述框架柱底面的淺杯口柱基；在所述淺杯口柱基的頂面設有承接所述框架柱的凹形杯口；在所述框架柱的底面設有鋼制底板，在所述鋼制底板上焊接有若干直立的鋼管，所述鋼管預埋在所述框架柱的柱體中，在每個所述鋼管中穿接有高強鋼筋，所述高強鋼筋的上段錨固在所述框架柱的柱體中，所述高強鋼筋的下段錨固在所述淺杯口柱基的基體中。本實用新型突破了傳統(tǒng)框架的設計思路，能夠使得框架柱基節(jié)點具有良好的自復位性能，使框架柱底具有彈性轉(zhuǎn)動能力和自復位能力，提高了框架柱的抗震性能。
【專利說明】可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種建筑結(jié)構(gòu)，具體地說是一種可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)。

【背景技術】
[0002]地球上近期頻發(fā)的強烈地震，既造成了重大財產(chǎn)損失，也嚴重威脅到了廣大民眾的生命安全。而作為人民生產(chǎn)生活主要場所的建筑物，在地震等自然災害中發(fā)生損壞，會帶來巨大的損失。因此，研究建筑物新型抗震體系的意義十分重大?，F(xiàn)有基于延性設計的混凝土框架柱或鋼柱結(jié)構(gòu)中，預設的截面延性變形機制主要是通過框架柱的結(jié)構(gòu)材料如鋼材或者混凝土的屈服形成截面塑性鉸來實現(xiàn)，在中等地震強度的情況下就會發(fā)生，導致不可忽略的殘余變形，由此帶來以下四點不足:
[0003]1、截面延性變形過大且難以局部恢復，導致被整體拆除；
[0004]2、即便延性變形在限值以內(nèi)，但設計截面的承載力和剛度都出現(xiàn)明顯的下降，對繼續(xù)服役造成不利影響；
[0005]3、直接造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0006]4、結(jié)構(gòu)進入彈塑性破壞狀態(tài)之后很難修復。
[0007]在這樣的現(xiàn)實狀況下，建筑工程界需要尋求更加先進的設計方案以及更為嚴格的建筑抗震設計規(guī)范準則。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型就是提供一種可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，以解決傳統(tǒng)框架柱在地震過后具有較大殘余變形從而影響建筑結(jié)構(gòu)強度的問題。
[0009]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:一種可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，包括有直立的框架柱和設置在所述框架柱底面的淺杯口柱基；在所述淺杯口柱基的頂面設有承接所述框架柱的凹形杯口 ；在所述框架柱的底面設有鋼制底板，在所述鋼制底板上焊接有若干直立的鋼管，所述鋼管預埋在所述框架柱的柱體中，在每個所述鋼管中穿接有高強鋼筋，所述高強鋼筋的上段錨固在所述框架柱的柱體中，所述高強鋼筋的下段錨固在所述淺杯口柱基的基體中。
[0010]在所述淺杯口柱基的凹形杯口的側(cè)壁與所述框架柱的側(cè)壁之間留有間隙，在該間隙中充填有無收縮砂漿，形成隔絕空氣的無收縮砂漿層，以防止鋼制底板的銹蝕。
[0011]所述高強鋼筋在所述框架柱中有至少2/3柱高的埋入長度，在所述框架柱的柱體內(nèi)按照受力配有相應的縱筋和箍筋。
[0012]所述高強鋼筋在所述淺杯口柱基內(nèi)有足夠的埋入長度或者采用90°彎鉤的錨固方式固定。
[0013]所述高強鋼筋與所述鋼管內(nèi)壁無粘結(jié)，以保證柱基節(jié)點柱鉸具有足夠的彈性轉(zhuǎn)動能力；在所述鋼管內(nèi)注有油脂，以防止銹蝕。
[0014]所述淺杯口柱基為預制混凝土結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，其凹形杯口具有足夠的抗剪強度，以約束所述框架柱的水平位移，并保證柱基節(jié)點具有足夠的轉(zhuǎn)動空間。
[0015]本實用新型中的高強鋼筋與淺杯口柱基構(gòu)成一種彈性復位組件，其受力特點，一是布置于框架柱截面周邊位置的高強鋼筋將原本分開澆筑的框架柱與淺杯口柱基牢固連接在一起，在地震過后，由于高強鋼筋的線彈性特性，可以產(chǎn)生足夠的恢復力，使自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)重新回到初始位形，而不產(chǎn)生或者減少轉(zhuǎn)動殘余變形；二是框架柱底端始終處于彈性階段，不發(fā)生彈塑性或塑性破壞。通過理論研究和試驗表明，本實用新型擁有穩(wěn)定的自復位能力，可以保證框架柱底端始終處于彈性轉(zhuǎn)動，這樣，既能避免底層柱底出現(xiàn)塑性破壞，又能有效地減小塑性殘余變形，由此實現(xiàn)了預設的彈性一復位的抗震自復位機制。
[0016]本實用新型與傳統(tǒng)框架柱基節(jié)點相比，具有如下優(yōu)點:
[0017]1、彈性復位功能，錨固于框架柱柱體中的高強鋼筋可以產(chǎn)生恢復力，使得該節(jié)點可重新回到初始位形，而不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動殘余變形，由此很好地解決了傳統(tǒng)框架柱在地震過后具有較大殘余變形的問題。
[0018]2、本實用新型設計靈活，結(jié)構(gòu)受力明確，建筑結(jié)構(gòu)在預先設定部位(柱底)通過布置于框架柱柱體中的高強鋼筋組件實現(xiàn)自復位，且能夠保證框架柱具有足夠的強度和剛度。
[0019]3、本實用新型采用現(xiàn)澆構(gòu)件體系，現(xiàn)場施工，不增加施工難度和工序，體系明確、性能優(yōu)越。
[0020]本實用新型突破了傳統(tǒng)框架的設計思路，能夠使得框架柱基節(jié)點具有良好的自復位性能，以滿足越來越多的對于框架柱震后殘余變形的要求。
[0021]本實用新型可以采用預制構(gòu)件施工或者現(xiàn)澆施工。預制構(gòu)件施工只需現(xiàn)場作業(yè)拼裝，施工清晰、簡便、快速，可保證框架柱類建筑結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛度，是一種先進實用的新型框架柱體系。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是圖1的A— A向剖面圖。
[0024]圖中:1、框架柱，2、淺杯口柱基，4、鋼制底板，5、鋼管，6、高強鋼筋，7、縱筋，8、無收縮砂漿層，9、箍筋。

【具體實施方式】
[0025]如圖1、圖2所示，本實用新型包括有直立的框架柱I和淺杯口柱基2。在淺杯口柱基2的頂面設有承接框架柱的凹形杯口。在框架柱I的柱體內(nèi)按照受力配有相應的縱筋7和箍筋9。在框架柱I的底面設有鋼制底板4，在鋼制底板4上焊接有若干直立的鋼管5，鋼管5預埋在框架柱I的柱體中。在每個鋼管5中穿接有高強鋼筋6，高強鋼筋6的上段錨固在框架柱I的柱體中，高強鋼筋6在框架柱中有至少2/3柱高的埋入長度。高強鋼筋5的下段錨固在淺杯口柱基2的基體中。高強鋼筋6在淺杯口柱基2內(nèi)有足夠的埋入長度，或者采用90°彎鉤的錨固方式固定。高強鋼筋6與鋼管5的內(nèi)壁無粘結(jié)，以保證柱基節(jié)點柱鉸具有足夠的彈性轉(zhuǎn)動能力。在鋼管5內(nèi)注有油脂，以防止銹蝕。
[0026]框架柱下部的預埋件可起到分壓的作用，以防止后張拉預應力鋼筋在錨固端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土。
[0027]在淺杯口柱基2的凹形杯口的側(cè)壁與框架柱I的側(cè)壁之間留有間隙，在該間隙中充填有無收縮砂漿，形成隔絕空氣的無收縮砂漿層8，以防止鋼制底板的銹蝕。淺杯口柱基2為預制混凝土結(jié)構(gòu)或者現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，其凹形杯口具有足夠的抗剪強度，以約束框架柱的水平位移，并保證柱基節(jié)點具有足夠的轉(zhuǎn)動空間。
[0028]本實用新型是按以下方式制作:
[0029](I)預埋件的制作:按框架柱底面的設計形狀和尺寸截取一塊矩形鋼板，鋼板可采用Q235或以上等級的常規(guī)鋼板。在鋼板的板面四角用氣焊各開設I一2個孔眼，在鋼板的頂面對應每個孔眼處焊接一根直立的鋼管，所有型鋼焊縫均為雙面焊縫。鋼管的內(nèi)徑以及鋼板上孔眼的孔徑應略大于選用的高強鋼筋的直徑。鋼板與鋼管整體做防銹處理后，即成預埋件。預埋件中的鋼板置于框架柱的底面，在澆筑定型后，即成為框架柱的鋼制底板，用于與淺杯口柱基相接觸。由于框架柱在受到地震反復作用時會產(chǎn)生左右擺動，框架柱與淺杯口柱基制間會因擺動而產(chǎn)生夾角，混凝土的框架柱很容易因局部荷載過大而破碎、壓潰，預埋件中的鋼板恰為框架柱提供了良好的接觸表面，減緩了混凝土框架柱及淺杯口柱基在柱腳處的接觸破壞，改善了結(jié)構(gòu)的局部承壓性能。此外，預埋件中的鋼板與鋼管一起，還可起到連接和分壓的作用，以防止框架柱底端部產(chǎn)生過大的局部壓力而壓潰混凝土。
[0030](2)淺杯口柱基的制作:采用混凝土預制或現(xiàn)澆的方式制作淺杯口柱基，淺杯口柱基頂面制有凹形杯口，其口形與框架柱底面的形狀相同，但尺寸略大于框架柱底面的外周尺寸。淺杯口柱基上的凹形杯口具有足夠的抗剪強度，以約束框架柱的水平位移，并保證柱基節(jié)點具有足夠的轉(zhuǎn)動空間。在凹形杯口下部的淺杯口柱基的基體中錨固若干高強鋼筋，高強鋼筋在淺杯口柱基內(nèi)應有足夠的錨固，例如足夠的埋入長度，或者以90°彎鉤等錨固方式固定高強鋼筋，防止高強鋼筋從混凝土基體中拉脫。高強鋼筋的強度等級應在1320— 1860N/mm2之間，直徑可在8.6—15.2mm之間。每根高強鋼筋對應預埋件上的一個孔眼的位置。淺杯口柱基中錨固的高強鋼筋應與預埋件上的孔眼位置嚴格對齊，以保證高強鋼筋可沿預埋件上的孔眼順利穿過，在預埋件中沒有彎折。當澆筑的混凝土經(jīng)養(yǎng)護凝固后，即成淺杯口柱基。
[0031](3)框架柱的制作:先將淺杯口柱基上錨固的高強鋼筋一一通過預埋件上的孔眼和鋼管從下向上穿出，再將預埋件放入淺杯口柱基上的凹形杯口中，在每個鋼管內(nèi)灌入油脂并對鋼管上口塞入橡膠塞，進行封蓋處理，再在淺杯口柱基上架設框架柱澆筑模板，框架柱澆筑模板的下沿伸入凹形杯口的底部并與凹形杯口的內(nèi)壁相貼，然后即可采用現(xiàn)澆方式在預埋件上部澆筑框架柱，并使從預埋件上伸出的高強鋼筋錨固在框架柱的柱體中。在框架柱的柱體內(nèi)可按照受力配以相應的縱筋和箍筋。
[0032](4)當框架柱經(jīng)養(yǎng)護凝固后，拆除框架柱澆筑模板，在淺杯口柱基上的凹形杯口的側(cè)壁與框架柱的側(cè)壁之間形成間隙，在該間隙中充填無收縮砂漿，形成隔絕空氣的無收縮砂漿層，以防止鋼制底板的銹蝕，由此形成使框架柱節(jié)點具有自復位功能的自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，其特征是，包括有直立的框架柱和設置在所述框架柱底面的淺杯口柱基；在所述淺杯口柱基的頂面設有承接所述框架柱的凹形杯口 ；在所述框架柱的底面設有鋼制底板，在所述鋼制底板上焊接有若干直立的鋼管，所述鋼管預埋在所述框架柱的柱體中，在每個所述鋼管中穿接有高強鋼筋，所述高強鋼筋的上段錨固在所述框架柱的柱體中，所述高強鋼筋的下段錨固在所述淺杯口柱基的基體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，其特征是，在所述淺杯口柱基的凹形杯口的側(cè)壁與所述框架柱的側(cè)壁之間留有間隙，在該間隙中充填有無收縮砂漿，形成隔絕空氣的無收縮砂漿層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控轉(zhuǎn)動自復位彈性柱鉸結(jié)構(gòu)，其特征是，所述高強鋼筋在所述框架柱中有至少2/3柱高的埋入長度，在所述框架柱的柱體內(nèi)配有縱筋和箍筋。
【文檔編號】E04B1/21GK203947571SQ201420364682
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】楊樹標, 賈劍輝, 孫魁 申請人:河北工程大學