鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑工程及橋梁工程領(lǐng)域，具體涉及鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)地處歐亞地震帶和環(huán)太平洋地震帶交界處，地震災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，地震帶來(lái)的災(zāi)害以及損失難以估量。在強(qiáng)震區(qū)進(jìn)行橋梁和建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮抗震設(shè)計(jì)，提高建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的抗震能力，以減輕地震帶來(lái)的結(jié)構(gòu)破壞和人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。目前，我國(guó)及國(guó)外廣泛采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)大都采用延性抗震設(shè)計(jì)方法。延性抗震設(shè)計(jì)方法是允許在強(qiáng)震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部塑性鉸區(qū)發(fā)生損傷破壞，但同時(shí)保證塑性鉸區(qū)具有足夠的延性性能。這樣，在水平往復(fù)強(qiáng)震作用下，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生較大的側(cè)向位移同時(shí)能夠保持較高的承載能力。基于延性抗震設(shè)計(jì)思想的鋼筋混凝土構(gòu)件震后塑性鉸區(qū)將發(fā)生較大的塑性損傷以及震后永久塑性位移，不利于震后的維修和繼續(xù)使用。目前最常用的做法是提高鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)的箍筋配筋率，適當(dāng)減小塑性鉸區(qū)箍筋間距，以此提高鋼筋混凝土的側(cè)向承載能力和位移延性，此種做法在一定程度上能夠約束塑性鉸區(qū)縱向鋼筋的屈曲。但從鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)震后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和試驗(yàn)研究中可以看至IJ，盡管鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)采用箍筋加密的形式，大量鋼筋混凝土構(gòu)件的塑性鉸區(qū)仍出現(xiàn)明顯的縱向鋼筋屈曲現(xiàn)象，進(jìn)而造成了較大的結(jié)構(gòu)塑性永久位移甚至嚴(yán)重倒塌。此種現(xiàn)象主要是因?yàn)樘貏e是在較大軸壓的情況下，鋼筋混凝土構(gòu)件往復(fù)變形過(guò)程中，塑性鉸區(qū)縱向鋼筋的側(cè)向屈曲變形較大，縱向鋼筋側(cè)向屈曲位置處的橫向箍筋會(huì)發(fā)生塑性伸長(zhǎng)，相當(dāng)于增加了箍筋間距，從而難以為塑性鉸區(qū)縱向鋼筋側(cè)向屈曲提供足夠的約束，同樣會(huì)造成鋼筋混凝土縱向鋼筋的側(cè)向屈曲。
[0003]目前，基于屈曲約束概念的構(gòu)件和裝置主要是稱(chēng)為防屈曲支撐和屈曲約束支撐，如專(zhuān)利CN103726584B和專(zhuān)利CN103469923B等涉及的防屈曲支撐或屈曲約束支撐，這些專(zhuān)利涉及的都作為相對(duì)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，用在結(jié)構(gòu)中提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力。本發(fā)明基于屈曲約束的概念，首次提出在鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)的縱向鋼筋實(shí)施屈曲約束構(gòu)造，防止在往復(fù)加載作用下特別是在軸壓較大的情況下鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋過(guò)早地產(chǎn)生側(cè)向屈曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋的屈曲約束構(gòu)造，適用于建筑結(jié)構(gòu)及橋梁結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)，約束縱向鋼筋發(fā)生側(cè)向屈曲，提高側(cè)向往復(fù)加載作用下鋼筋混凝土構(gòu)件的延性性能。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，其包括普通縱向鋼筋(I)、約束套管(2)、密封膠(3)、固定螺釘(4)、環(huán)狀泡沫材料(5)、間隙(6)、固定套環(huán)(7)。
[0007]該屈曲約束構(gòu)造由于約束套管(2)材料不同分為中間約束和端部約束兩種結(jié)構(gòu)；中間約束的結(jié)構(gòu)中，金屬材料的約束套管(2)的中部使用固定螺釘(4)固定連接普通縱向鋼筋(I)和約束套管(2);普通縱向鋼筋(1)、約束套管(2)之間設(shè)有間隙(6);約束套管(2)的兩端設(shè)有環(huán)狀泡沫材料(5);普通縱向鋼筋(I)和約束套管(2)的端部設(shè)有密封膠(3);
[0008]端部約束的結(jié)構(gòu)中，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的約束套管(2)的兩端使用固定螺釘(4)固定連接普通縱向鋼筋(I)和固定套環(huán)(7);
[0009]所述金屬材料的約束套管(2)和約束套環(huán)(7)的中部預(yù)設(shè)有與固定螺釘(4)配合的螺孔。
[0010]普通縱向鋼筋(I)為鋼筋混凝土構(gòu)件中的縱向受力鋼筋，用于鋼筋混凝土構(gòu)件的豎向承壓以及為側(cè)向變形時(shí)提供抗側(cè)力和耗能能力。確定普通縱向鋼筋(I)后，根據(jù)具體情況確定約束套管(2)的內(nèi)徑、壁厚、長(zhǎng)度和環(huán)狀泡沫材料(5)的厚度。
[0011]約束套管(2)為內(nèi)徑大于普通縱向鋼筋(I)外徑的金屬套管或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料套管，其作用是為普通縱向鋼筋(I)提供側(cè)向約束以防止普通縱向鋼筋(I)的側(cè)向屈曲。約束套管(2)內(nèi)徑與普通縱向鋼筋(I)保持軸線一致，約束套管(2)內(nèi)壁與普通縱向鋼筋(I)夕卜壁之間設(shè)置間隙，約束套管(2)的壁厚根據(jù)受約束的普通縱向鋼筋(I)直徑、強(qiáng)度和長(zhǎng)徑比進(jìn)行確定，長(zhǎng)度一般定為鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)長(zhǎng)度。在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束套管(2)上下兩端粘貼一定長(zhǎng)度的環(huán)狀泡沫(5)，在上下環(huán)狀泡沫(5)外側(cè)分別設(shè)置固定套環(huán)(7)，用于防止施工過(guò)程中縱向鋼筋(I)和環(huán)狀泡沫(5)的滑移。
[0012]密封膠(3)的作用在于防止鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土澆筑施工過(guò)程中水或砂漿流入約束套管(2 )，影響約束套管(2)發(fā)揮作用。
[0013]本發(fā)明可以獲得如下有益效果:
[0014]使用本發(fā)明的鋼筋混凝土構(gòu)件在地震荷載等偶然荷載水平往復(fù)作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)的受力縱向鋼筋(I)既能保持縱向受力鋼筋本身的傳力性能，同時(shí)外部約束套管(2)約束縱向鋼筋(I)的側(cè)向屈曲，從而提高承載構(gòu)件的延性性能，進(jìn)而提高整體結(jié)構(gòu)的抗震能力。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為配有縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造的橋墩構(gòu)造圖及屈曲約束構(gòu)造細(xì)部圖。
[0016]圖2為金屬約束套管的屈曲約束細(xì)部圖。
[0017]圖3為配有纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束套管的屈曲約束構(gòu)造細(xì)部圖。
[0018]圖中:I一普通縱向鋼筋；2—約束套管；3—密封膠;4一固定螺釘;5—環(huán)狀泡沫材料;6—間隙;7—固定套環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施作具體描述:
[0020]圖1給出在墩柱中應(yīng)用的縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造及安裝部位。圖2和圖3提供了屈曲約束縱筋的細(xì)部構(gòu)造。
[0021]施工時(shí)，按照正常設(shè)計(jì)配筋，在塑性鉸區(qū)安裝約束套管(2)，安裝時(shí)，保持普通縱向鋼筋(I)與約束套管(2)的內(nèi)徑軸向一致;對(duì)于金屬約束套管，旋緊約束套管(2)中部的固定螺釘(4)使其與普通縱向鋼筋(I)固定;對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料約束套管，采用環(huán)狀泡沫材料(5)外側(cè)的固定套環(huán)(7)和固定螺釘(4)固定約束套管(2)的位置。使用密封膠(3)對(duì)約束套管(2)端部進(jìn)行可靠密封，避免施工和正常使用過(guò)程中水或者砂漿流入普通縱向鋼筋(I)與約束套管(2)之間的間隙(6)，環(huán)狀泡沫材料(5)的尺寸依據(jù)塑性鉸區(qū)普通縱向鋼筋壓縮變形量進(jìn)行確定。套管約束(2)、固定套環(huán)(7)、環(huán)狀泡沫材料(5)屈曲約束構(gòu)造安裝完畢后饒筑混凝土。
[0022]縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造可用作建筑、橋梁、渡槽等建構(gòu)筑物梁、柱的鋼筋混凝土塑性鉸區(qū)，提高鋼筋混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的抗震能力和延性性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，其特征在于:該構(gòu)造包括普通縱向鋼筋(I)、約束套管(2)、密封膠(3)、固定螺釘(4)、環(huán)狀泡沫材料(5)、間隙(6)、固定套環(huán)(7)； 該屈曲約束構(gòu)造由于約束套管(2)材料的不同分為中間約束和端部約束兩種結(jié)構(gòu)；中間約束的結(jié)構(gòu)中，金屬材料的約束套管(2)的中部使用固定螺釘(4)固定連接普通縱向鋼筋(I)和約束套管(2);普通縱向鋼筋(1)、約束套管(2)之間設(shè)有間隙(6);約束套管(2)的兩端設(shè)有環(huán)狀泡沫材料(5);普通縱向鋼筋(I)和約束套管(2)的端部設(shè)有密封膠(3); 端部約束的結(jié)構(gòu)中，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的約束套管(2)的兩端使用固定螺釘(4)固定連接普通縱向鋼筋(I)和固定套環(huán)(7)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，其特征在于:所述約束套管(2)及固定套環(huán)(7)的中部預(yù)設(shè)有與固定螺釘(4)配合的螺孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，其特征在于:約束套管(2)為內(nèi)徑大于普通縱向鋼筋(I)外徑的金屬套管或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料套管，其作用是為普通縱向鋼筋(I)提供側(cè)向約束以防止普通縱向鋼筋(I)的側(cè)向屈曲。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，其特征在于:約束套管(2)的壁厚根據(jù)受約束的普通縱向鋼筋(I)直徑、強(qiáng)度和長(zhǎng)徑比進(jìn)行確定，約束套管(2)的長(zhǎng)度為鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)長(zhǎng)度。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋屈曲約束構(gòu)造，屬于建筑工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及鋼筋混凝土構(gòu)件塑性鉸區(qū)縱向鋼筋的屈曲約束構(gòu)造，其包括普通縱向鋼筋、約束套管、密封膠、固定螺釘、環(huán)狀泡沫材料、間隙和固定套環(huán)。普通縱向鋼筋為鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)起主要承載或傳力作用的縱向鋼筋。約束套管為內(nèi)徑大于普通縱向鋼筋外徑的金屬套管或纖維增強(qiáng)復(fù)合材料套管，約束套管內(nèi)壁與普通縱向鋼筋外壁之間留有間隙。設(shè)置屈曲約束鋼筋可以有效防止鋼筋混凝土構(gòu)件中塑性鉸區(qū)普通縱向鋼筋受壓時(shí)不發(fā)生局部屈曲失效破壞，提高鋼筋混凝土構(gòu)件中縱向鋼筋的屈服后承載能力和構(gòu)件的延性性能，最終提高鋼筋混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的抗震性能。
【IPC分類(lèi)】E04C5/16, E01D19/00, E04C5/18, E01D101/26, E04C5/20
【公開(kāi)號(hào)】CN105587075
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610113692
【發(fā)明人】賈俊峰, 曹艷輝, 張強(qiáng), 杜修力, 韓強(qiáng), 亓路寬
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月18日
【申請(qǐng)日】2016年2月29日