新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，屬于防震減災(zāi)【技術(shù)領(lǐng)域】；嵌合式杯形基礎(chǔ)的初始剛度與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的剛度基本相當(dāng)，在層間位移角較小的情況下，預(yù)應(yīng)力鋼筋仍保持彈性，耗能鋼筋則進入塑性狀態(tài)以耗散能量，地震作用后嵌合式杯形基礎(chǔ)可以回復(fù)到其初始位置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)是對傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)的顛覆，基本解決了混凝土結(jié)構(gòu)的不易裝配、延性差的難題；與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相比，它具有安全性能高，環(huán)境污染小，安全事故少和工程造價低等諸多優(yōu)點。
【專利說明】新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，屬于防震減災(zāi)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]地震中建筑結(jié)構(gòu)的倒塌是威脅人民生命安全和造成財產(chǎn)損失最主要的原因。汶川及雅安地震表明混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能不佳，基礎(chǔ)薄弱，目前我國混凝土結(jié)構(gòu)是主要的建筑結(jié)構(gòu)形式，尤其是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)處于國際先進水平，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用可以減少梁的撓度，增加梁的跨度，也可以起到震后自復(fù)位的效果。發(fā)揮預(yù)應(yīng)力技術(shù)優(yōu)勢，將其應(yīng)用到混凝土框架基礎(chǔ)上，會提高杯形基礎(chǔ)的抗震性能及自復(fù)位能力，而混凝土框架基礎(chǔ)設(shè)計得好壞直接影響到混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。倘若混凝土構(gòu)件未破壞而基礎(chǔ)已經(jīng)失效，就達不到結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的初衷，更不能滿足“強基礎(chǔ)”的設(shè)計理念。
[0003]近年來，基于性能設(shè)計的混凝土抗震研究和設(shè)計越來越多地著眼于提升混凝土結(jié)構(gòu)震后性能，以保證我國主要結(jié)構(gòu)形式一混凝土結(jié)構(gòu)的安全性，以期通過對結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計，最大限度地減少地震損失。與上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)相比，上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)連接處的抗震性能更加重要。但是，在地震中連接處并沒有表現(xiàn)出應(yīng)有的延性與良好的抗震性能，而過早地出現(xiàn)了離縫、裂紋等現(xiàn)象。在地震過后，即便結(jié)構(gòu)不發(fā)生倒塌，也會因為發(fā)生了過大的不可恢復(fù)的塑性殘余變形，而最終仍然需要被拆除、重建。目前，混凝土上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接已成為混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的重點研究內(nèi)容之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出了一種屬于防震減災(zāi)【技術(shù)領(lǐng)域】的一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其目的在于提高混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能，減少震后修復(fù)難度與維護費用。新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)基本構(gòu)成包括框架柱、杯形基礎(chǔ)、預(yù)應(yīng)力鋼筋、耗能鋼筋等構(gòu)件。具體構(gòu)造是在施工過程中，杯形基礎(chǔ)與框架柱均為預(yù)制構(gòu)件，框架柱在車間施工時已經(jīng)貫穿了耗能鋼筋，將耗能鋼筋穿過杯形基礎(chǔ)的預(yù)留孔洞，并施加預(yù)應(yīng)力，利用永久錨具固定于杯形基礎(chǔ)的底部，再用高性能預(yù)應(yīng)力鋼筋穿過框架柱與杯形基礎(chǔ)的預(yù)留孔洞，此預(yù)應(yīng)力鋼筋使框架柱與基礎(chǔ)的連接更加緊密?？蚣苤撞坑型怀龅腻F形端頭，杯形基礎(chǔ)在相應(yīng)位置設(shè)有錐形槽，這樣的嵌合式接頭可以確保框架柱與杯形基礎(chǔ)連接緊密，提供較大的抵抗剪力。耗能鋼筋為此連接形式的主要耗能構(gòu)件，使其具有更好的滯回性能，延性系數(shù)大為提聞。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，嵌合式杯形基礎(chǔ)的初始剛度與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的剛度基本相當(dāng)，在層間位移角較小的情況下，預(yù)應(yīng)力鋼筋仍保持彈性，耗能鋼筋則進入塑性狀態(tài)以耗散能量，地震作用后嵌合式杯形基礎(chǔ)可以回復(fù)到其初始位置。
[0006]預(yù)應(yīng)力的施加使混凝土框架結(jié)構(gòu)能夠得到較高的安全系數(shù)。預(yù)應(yīng)力嵌合式杯形基礎(chǔ)的主要優(yōu)點:擁有自定心的能力，從而大大減小了震后殘余變形；初始剛度較大與現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)剛度相似；地震作用下預(yù)應(yīng)力鋼筋保持彈性，非彈性變形集中在耗能鋼筋，并通過耗能鋼筋的非彈性變形來耗散能量；大大降低了震后修復(fù)難度及成本。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0008]1、在新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)中，所采用的杯形基礎(chǔ)、框架柱都是預(yù)制構(gòu)件，可以在工廠加工，施工現(xiàn)場進行組裝，這樣的施工方法可以解決裝配式混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不易裝配的難題。
[0009]2、所述新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，完全采用預(yù)制構(gòu)件進行現(xiàn)場組裝，取消了施工現(xiàn)場澆筑混凝土的傳統(tǒng)方式，有效地保證了施工質(zhì)量，完全避免了混凝土澆筑造成的環(huán)境污染，實現(xiàn)現(xiàn)場施工的“無水、無火、無塵”的三無標準，減少了火災(zāi)等危害事故的發(fā)生。本發(fā)明在構(gòu)件拆除時，可以高效地回收利用，減少了建筑垃圾，真正的實現(xiàn)了綠色環(huán)保的理念，是一種綠色的、可持續(xù)發(fā)展的混凝土框架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
[0010]3、所述新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，采用預(yù)應(yīng)力自復(fù)位基礎(chǔ)形式，實現(xiàn)了震后節(jié)點的自復(fù)位，大大減少了震后修復(fù)成本；提高基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)連接處的抗震性能，從而提高框架結(jié)構(gòu)體系的抗震性能。
[0011]4、本發(fā)明提出的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)是對傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑基礎(chǔ)的顛覆，基本解決了混凝土結(jié)構(gòu)的不易裝配、延性差的難題；與傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)相比，它具有安全性能高，環(huán)境污染小，安全事故少和工程造價低等諸多優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的自復(fù)位柱腳位置示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的自復(fù)位基礎(chǔ)與框架柱的剖面示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的自復(fù)位基礎(chǔ)與框架柱的拆分示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的杯形基礎(chǔ)平面示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的杯形基礎(chǔ)側(cè)立面示意圖。
[0017]圖6是本發(fā)明的框架柱剖面示意圖。
[0018]圖中:1、耗能鋼筋，2、預(yù)應(yīng)力鋼筋，3、永久錨具，4、杯形基礎(chǔ)，5、框架柱，6、細石混凝土，7、錐形端頭，8、杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞，9、杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞，10、錐形槽，11、框架柱預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0020]如圖1-6所示，一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其包括杯形基礎(chǔ)
4、框架柱5 ;所述杯形基礎(chǔ)4為臺形錐體結(jié)構(gòu),杯形基礎(chǔ)4的臺形錐體平臺設(shè)有與框架柱5柱形面裝配的凹槽臺階，凹槽臺階中間設(shè)有錐形槽10，凹槽臺階平面的錐形槽10兩端并排設(shè)有杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞8，凹槽臺階平面的錐形槽10中間層設(shè)有并排杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9 ;所述杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞8與杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9為平行結(jié)構(gòu)。
[0021]框架柱5為柱形錐頭結(jié)構(gòu)，框架柱5 —端為錐形端頭7，且可以與杯形基礎(chǔ)4的錐形槽10相配合，另一端為柱形截面；框架柱5中間設(shè)有框架柱預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞11與杯形基礎(chǔ)4的并排杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9對齊；框架柱5內(nèi)布置有與杯形基礎(chǔ)4內(nèi)的杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞8配合的耗能鋼筋I(lǐng) ;預(yù)應(yīng)力鋼筋2通過框架柱預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞11、杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9將杯形基礎(chǔ)4與框架柱5連接；耗能鋼筋I(lǐng)與預(yù)應(yīng)力鋼筋2通過永久錨具3固定；所述細石混凝土 6填充于框架柱5的柱形面與杯形基礎(chǔ)4凹槽面接觸處。
[0022]本發(fā)明所述的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)中，框架柱5在預(yù)制時已經(jīng)貫穿了耗能鋼筋1，在框架柱5與杯形基礎(chǔ)4組裝時，耗能鋼筋I(lǐng)穿過杯形基礎(chǔ)的耗能鋼筋預(yù)留孔洞8，利用永久錨具3將耗能鋼筋I(lǐng)錨固于杯形基礎(chǔ)4的底部。
[0023]所述的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)中，杯形基礎(chǔ)4位置在柱與地基相連處。
[0024]所述的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)中，所述杯形基礎(chǔ)4與框架柱5的連接過程如下。
[0025]SI在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制杯形基礎(chǔ)耗能鋼筋孔洞8和預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9。
[0026]S2完成杯形基礎(chǔ)耗能鋼筋孔洞8和預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞9的預(yù)制工作后，在施工現(xiàn)場進行組裝，將框架柱5垂直插入杯形基礎(chǔ)4，框架柱5底部的錐形端頭7恰好插入杯形基礎(chǔ)4的錐形槽10內(nèi)，框架柱的耗能鋼筋I(lǐng)插入杯形基礎(chǔ)4的預(yù)留孔洞8內(nèi)，此時利用全站儀測試框架柱5是否與杯形基礎(chǔ)4垂直，確保垂直后，在杯形基礎(chǔ)4底部利用永久錨具3將耗能鋼筋I(lǐng)進行錨固。
[0027]S3耗能鋼筋I(lǐng)錨固后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋2貫穿框架柱預(yù)留孔洞11與杯形基礎(chǔ)4的預(yù)留孔洞9，兩端施加預(yù)應(yīng)力，預(yù)應(yīng)力的大小通過前期計算確定，利用永久錨具3將預(yù)應(yīng)力鋼筋2分別錨固在框架柱5頂部與杯形基礎(chǔ)4底部。
[0028]S4組裝后將杯形基礎(chǔ)4與框架柱5整體起吊，安裝于地基之上，再次用全站儀測試框架柱的垂直度，確保垂直后，在杯形基礎(chǔ)與框架柱的縫隙處澆筑細石混凝土。
【權(quán)利要求】
1.一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其特征在于:自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)包括杯形基礎(chǔ)(4)、框架柱(5);所述杯形基礎(chǔ)(4)為臺形錐體結(jié)構(gòu)，杯形基礎(chǔ)(4)的臺形錐體平臺設(shè)有與框架柱(5)柱形面裝配的凹槽臺階，凹槽臺階中間設(shè)有錐形槽(10)，凹槽臺階平面的錐形槽(10)兩端并排設(shè)有杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞(8)，凹槽臺階平面的錐形槽(10)中間層設(shè)有并排杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9);所述杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞(8)與杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9)為平行結(jié)構(gòu)； 框架柱(5 )為柱形錐頭結(jié)構(gòu)，框架柱(5 ) 一端為錐形端頭(7 )，且可以與杯形基礎(chǔ)(4)的錐形槽(10)相配合，另一端為柱形截面；框架柱(5)中間設(shè)有框架柱預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(11)與杯形基礎(chǔ)(4)的并排杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9)對齊；框架柱(5)內(nèi)布置有與杯形基礎(chǔ)(4)內(nèi)的杯形基礎(chǔ)預(yù)留耗能鋼筋孔洞(8)配合的耗能鋼筋(I);預(yù)應(yīng)力鋼筋(2)通過框架柱預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(11)、杯形基礎(chǔ)預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9)將杯形基礎(chǔ)(4)與框架柱(5)連接；耗能鋼筋(I)與預(yù)應(yīng)力鋼筋(2)通過永久錨具(3)固定；所述細石混凝土(6)填充于框架柱(5)的柱形面與杯形基礎(chǔ)(4)凹槽面接觸處。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其特征在于:框架柱(5)在預(yù)制時已經(jīng)貫穿了耗能鋼筋(1)，在框架柱(5)與杯形基礎(chǔ)(4)組裝時，耗能鋼筋(I)穿過杯形基礎(chǔ)的耗能鋼筋預(yù)留孔洞(8)，利用永久錨具(3)將耗能鋼筋(I)錨固于杯形基礎(chǔ)(4)的底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其特征在于:所述的新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)中，杯形基礎(chǔ)(4)位置在柱與地基相連處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型震后自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)杯形基礎(chǔ)，其特征在于:所述杯形基礎(chǔ)(4)與框架柱(5)的連接過程如下， SI在工廠或施工現(xiàn)場預(yù)制杯形基礎(chǔ)耗能鋼筋孔洞(8)和預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9)； S2完成杯形基礎(chǔ)耗能鋼筋孔洞(8)和預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼筋孔洞(9)的預(yù)制工作后，在施工現(xiàn)場進行組裝，將框架柱(5)垂直插入杯形基礎(chǔ)(4)，框架柱(5)底部的錐形端頭(7)恰好插入杯形基礎(chǔ)(4)的錐形槽(10)內(nèi)，框架柱的耗能鋼筋(I)插入杯形基礎(chǔ)(4)的預(yù)留孔洞(8)內(nèi)，此時利用全站儀測試框架柱(5)是否與杯形基礎(chǔ)(4)垂直，確保垂直后，在杯形基礎(chǔ)(4)底部利用永久錨具(3)將耗能鋼筋(I)進行錨固； S3耗能鋼筋(I)錨固后，將預(yù)應(yīng)力鋼筋(2)貫穿框架柱預(yù)留孔洞(11)與杯形基礎(chǔ)(4)的預(yù)留孔洞(9)，利用永久錨具(3)將預(yù)應(yīng)力鋼筋(2)分別錨固在框架柱(5)頂部與杯形基礎(chǔ)(4)底部； S4組裝后將杯形基礎(chǔ)(4 )與框架柱(5 )整體起吊，安裝于地基之上，再次用全站儀測試框架柱的垂直度，確保垂直后，在杯形基礎(chǔ)與框架柱的縫隙處澆筑細石混凝土。
【文檔編號】E02D27/42GK103790172SQ201410061842
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】高嬌嬌, 王威, 蘇經(jīng)宇, 馬東輝 申請人:北京工業(yè)大學(xué)