CN101736750B - 一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置。该装置包括素混凝土垫层、基础下梁、基础上梁、复位钢筋、隔层和素混凝土抗剪键。基础下梁制作在素混凝土垫层之上，基础上梁制作在基础下梁之上，墙体砌筑在基础上梁之上。复位钢筋两端分别锚固于基础上梁和基础下梁内，复位钢筋中间区段处套有套管，使复位钢筋与基础上梁和基础下梁中的混凝土隔离开；隔层设置在基础上梁和基础下梁之间，将基础上梁和基础下梁隔离为两部分结构，在基础下梁的上表面和基础上梁的下表面设置有能够相互配合的凹槽，这些相互配合的凹槽构成了素混凝土抗剪键。本发明可以提高结构的抗震耗能能力，降低地震危害。

Description

一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置

技术领域

本发明涉及一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，属于一种中低层砌体房屋基础隔震-耗能双控装置。

背景技术

结构隔震体系是一种合理、有效、安全、经济的减震体系，它彻底改变了传统结构采用“强化”结构的途径，而是采用“软化”结构、“以柔克刚”隔离地震的新途径，即在建筑物底部设置水平柔性的隔震装置，使结构软化，降低刚度，从而延长结构的自振周期，减少结构的地震反应。当遇到小地震或阵风作用时，基础隔震装置足以使结构物基本保持不动；当遇到中大地震作用时，隔震系统在地震作用下产生水平变形，吸收地震能量，非常有效地把地震动隔开，可使结构地震反应明显降低；当遇到特大地震作用时，隔震系统的限位阻尼限制了结构的过大位移，保证结构“大震不倒”。近十几年来我国在工程结构的隔震、减震与振动控制方面的研究十分活跃，工程应用日益增多，已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究，向工程试点和应用的方向发展，几种实用的隔震体系在规范化和产业化方面取得了明显的进展。新的GB 50011-2001建筑抗震设计规范中，已增加了隔震和消能的专门章节。

目前基础隔震在技术上已趋于成熟。在近几年发生的破坏性地震中，应用了隔震技术的建筑物已经受了考验，取得了较好的经济和社会效益。隔震技术在减轻地震灾害方面发挥了很好的效果，有着很好的发展前景。然而在基础隔震中，我国目前使用最多的是叠层橡胶隔震支座。但其相对高昂的造价、复杂的制造和施工工艺，不太适合于我国广大村镇中、低层建筑。在四川汶川大地震中，村镇地区的中、低层房屋破坏最为严重。因此，针对中低层房屋的抗震、隔震的研究迫在眉睫。

发明内容

本发明提出了一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，该装置能够有效的解决低层建筑抗震性能差、破坏严重的问题，同时还具有结构简单、造价低廉、施工方便、隔震耗能性能好等优点。

本发明采用的技术方案如下：包括素混凝土垫层、基础下梁、基础上梁、复位钢筋、隔层和水泥砂浆抗剪键。其中：基础下梁制作在素混凝土垫层之上，基础上梁制作在基础下梁之上，墙体砌筑在基础上梁之上。复位钢筋两端分别锚固于基础上梁和基础下梁内，复位钢筋中间区段处套有套管，使复位钢筋与基础上梁和基础下梁中的混凝土隔离开。隔层设置在基础上梁和基础下梁之间，将基础上梁和基础下梁隔离为两部分结构并具有防潮及摩擦耗能作用，在基础下梁的上表面和基础上梁的下表面设置有能够相互咬合的凹槽，在相互咬合的凹槽内填充水泥砂浆构成了水泥砂浆抗剪键。

所述的素混凝土垫层位于基础下梁的底部，其厚度和混凝土强度等级可根据当地地质情况确定，宽度宜大于基础下梁和基础上梁的宽度。

本发明中的基础下梁和基础上梁为钢筋混凝土梁，纵筋根数大于等于4根，直径可根据其上部结构荷载确定，基础上下梁宽度不小于墙厚。在基础下梁和基础上梁之间布置隔层和一定数量的复位钢筋，复位钢筋两端锚固于基础上下梁内一定长度。复位钢筋中间区段预留一定长度，在该长度范围内，复位钢筋位于直径大于等于60mm(具体取值，取决于地震时结构极限位移)的塑料套管中心处，塑料套管将钢筋和其周围的混凝土隔离，地震时该长度范围内的钢筋可在塑料套管内自由变形，使上部建筑物与下部基础发生一定量的相对位移，并在地震作用后使其恢复到原来的位置，从而消耗地震能量，降低地震对结构物的破坏。本发明中复位钢筋直径大于等于8mm，基础每米长度范围内布置复位钢筋的根数可根据由当地地震设防烈度及结构自重确定的水平地震作用力确定，复位钢筋两端在基础下梁和基础上梁中锚固段竖直长度应大于等于5倍的复位钢筋直径，水平段应大于等于5倍的复位钢筋直径。

本发明中的隔层将基础上梁和基础下梁隔离为两部分结构，隔层材料可以为塑料薄膜、沥青油毡、聚苯乙烯树脂涂层、镀锌钢板等，地震作用下基础上下梁可沿隔层发生相对滑移并沿该隔层相互摩擦，消耗地震能量。在上下基础梁之间需设置一定数量的水泥砂浆抗剪键，在小震或风荷载作用下，该抗剪键可阻止基础下梁与上部结构物之间沿隔层相对滑移，保持结构的稳定性。水泥砂浆抗剪键位于基础上下梁之间，在浇注基础下梁时，基础下梁表面预留一定数量凹槽，待基础下梁浇注完毕后，并待基础下梁混凝土硬化后再在其上表面设置隔层(隔层材料可以为塑料薄膜、沥青油毡、聚苯乙烯树脂涂层或镀锌钢板)，然后在凹槽内浇注水泥砂浆，构成水泥砂浆抗剪键，最后在水泥砂浆抗剪键上浇注基础上梁混凝土，该抗剪键可在小震或风荷载作用下，阻止基础下梁与上部结构物之间沿隔层相对滑移，保持结构的稳定性；在大震作用下，抗剪键被水平力剪断，允许基础上梁及上部结构与基础下梁在复位钢筋作用下相对滑移，消耗地震输入结构的能量。

本发明具有以下优点：

1)本发明在素混凝土垫层上面制作基础上下梁，复位钢筋两端分别锚固于基础上下梁内，复位钢筋中间区段处套上直径不小于60mm的塑料套管，使其与周围混凝土隔离开，地震时该长度范围内的钢筋可在塑料套管内自由变形，使上部建筑物与下部基础发生一定量的相对位移，并在地震作用后使其恢复到原来的位置，从而消耗地震能量，降低地震对结构物的破坏；

2)在上下基础梁之间设置隔层，隔层材料可为塑料薄膜、沥青油毡、聚苯乙烯树脂涂层、镀锌钢板等，地震作用下基础上下梁可沿隔层发生相对滑移；

3)在上下基础梁之间设置一定数量的水泥砂浆抗剪键，在小震或风荷载作用下，该抗剪键可阻止基础下梁与上部结构物之间沿隔层相对滑移，保持结构的稳定性；

4)在基础上梁表面砌筑墙体，并在墙体和基础上下梁表面做防潮层，该防潮层可保护钢筋，防止锈蚀。

5)本发明具有隔震、耗能双重作用，可应用于低层建筑(1-2层)，提高了结构的抗震耗能能力，降低了地震危害。

附图说明

图1钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置平面示意图；

图2是图1的1-1剖面示意图；

图3是水泥砂浆抗剪键布置示意图；

图中：1、基础梁纵筋；2、复位钢筋；3、基础上梁；4、基础箍筋；5、基础下梁；6、防潮层；7、隔层；8、素混凝土垫层；9、塑料套筒；10、水泥砂浆抗剪键。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明：

本实施例中的钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，主要由素混凝土垫层8、基础下梁5、基础上梁3、复位钢筋2、隔层7、防潮层6及素混凝土抗剪键10组成。素混凝土垫层8上面依次制作基础下梁5和基础上梁3，基础下梁和基础上梁宽度同墙厚，在基础下梁和基础上梁之间布置隔层和一定数量的复位钢筋2，复位钢筋的直径大于等于8mm，基础每米长度范围内布置复位钢筋的根数可根据由当地地震设防烈度及结构自重确定的水平地震作用力确定，复位钢筋2两端分别锚固于基础上梁3和基础下梁5内，两端在基础下梁和基础上梁中锚固段竖直长度应应大于等于5倍的复位钢筋直径，水平段应大于等于5倍的复位钢筋直径。复位钢筋中间区段预留一定长度并在其表面涂防锈涂层(涂层材料可为沥青、防锈漆等)，在该长度范围内，复位钢筋位于直径大于等于60mm(具体取值，取决于地震时结构极限位移)的塑料套管中心处，塑料套管将钢筋和其周围的混凝土隔离，地震时该长度范围内的钢筋在塑料套管内自由变形(由复位钢筋中间区段弯曲受拉乃至屈服变形和锚固段小量滑移组成)，使上部建筑物与下部基础发生一定量的相对位移，并在地震作用后使其恢复到原来的位置(类似弹簧的作用)，从而消耗地震能量，降低地震对结构物的破坏。

在基础上梁3和基础下梁5之间设置隔层7，隔层7材料可为塑料薄膜、沥青油毡、聚苯乙烯树脂涂层、镀锌钢板等，地震作用下基础上梁3和基础下梁5可沿隔层7发生相对滑移。在上下基础梁之间设置一定数量的水泥砂浆抗剪键10，在小震或风荷载作用下，该水泥砂浆抗剪键10可阻止基础下梁5与上部结构物之间沿隔层相对滑移，保持结构的稳定性。制作完基础上下梁3，5、复位钢筋2、隔层7等以后，在基础上梁表面砌筑墙体，并在墙体和基础上下梁表面做防潮层，该防潮层可保护钢筋，防止锈蚀。这就构成了钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，可提高结构的抗震耗能能力，降低地震危害。

所述隔层位于上下基础梁之间，室内±0.0标高下部，室外标高上部。隔层有三种做法：1)浇完基础下梁后，在其表面覆上一层塑料薄膜，再浇注基础上梁，基础上下梁之间形成了塑料薄膜隔层。该隔层主要利用基础下梁上表面和基础上梁下表面的不完全平整性，上下梁现浇形成的咬合作用，增大地震动过程中的摩擦，消耗地震输入结构的能量，但其耗能能力加大，隔震作用略降；2)浇完基础下梁后，在其表面覆沥青油毡或两层镀锌钢板，再浇注基础上梁，基础上下梁之间形成了沥青油毡或两层镀锌钢板隔层。主要特点是：上下梁之间的咬合作用减小，致使气耗能作用减弱，但油毡或镀锌钢板刚度相对较大，其隔震作用加强；3)在下梁浇注完毕并硬化后，在其上表面涂刷隔离层，该隔离层材料可为聚苯乙烯树脂涂层等，再浇注基础上梁混凝土，基础上下梁在过程中，相互错动，消耗地震输入结构的能量。

上述约钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其制作顺序如下：

1)制作素混凝土垫层8，其厚度和混凝土强度等级可根据当地地质情况确定，宽度宜大于基础下梁宽度；

2)在素混凝土垫层上部绑扎基础梁纵筋1和基础箍筋4、复位钢筋2、并在复位钢筋2锚固长度之外预留孔洞9，孔洞直径大于等于60mm(具体取值，取决于地震时结构极限位移)，并预留水泥砂浆抗剪键凹槽10浇注混凝土形成钢筋混凝土基础下梁5；

3)待基础下梁5混凝土硬化后，在其上表面制作隔层7；

4)在隔层7表面绑扎基础上梁钢筋，预留复位钢筋孔洞9，孔洞直径不小于60mm，浇注混凝土及水泥砂浆形成基础上梁3和水泥砂浆抗剪键10；

5)待基础上梁3混凝土硬化后，在其上部砌筑结构墙体；

6)待墙体砌筑完毕后，在墙体及基础上下梁外层做防潮层6，该防潮层6可兼有防止复位钢筋锈蚀的作用。

以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (7)

1.一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：包括素混凝土垫层、基础下梁、基础上梁、复位钢筋、隔层和水泥砂浆抗剪键；其中：基础下梁制作在素混凝土垫层之上，基础上梁制作在基础下梁之上，墙体砌筑在基础上梁之上；复位钢筋两端分别锚固于基础上梁和基础下梁内，复位钢筋中间区段处套有套管，使复位钢筋与基础上梁和基础下梁中的混凝土隔离开；隔层设置在基础上梁和基础下梁之间，将基础上梁和基础下梁隔离为两部分结构，在基础下梁的上表面和基础上梁的下表面设置有能够相互配合的凹槽，在相互咬合的凹槽内填充水泥砂浆构成了水泥砂浆抗剪键。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：所述的素混凝土垫层的宽度大于基础下梁和基础上梁的宽度。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：所述的复位钢筋外的套管为直径大于等于60mm的塑料套管，在塑料套管内的复位钢筋部分的外表面涂有防锈涂层。

4.根据权利要求1所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：在基础下梁、基础上梁和墙体的侧面涂有防潮层。

5.根据权利要求1所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：所述的基础下梁和基础上梁为钢筋混凝土梁，纵筋根数大于等于4根，基础下梁和基础上梁的宽度大于等于墙厚。

6.根据权利要求1所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：所述的复位钢筋直径大于等于8mm，基础每米长度范围内布置复位钢筋的根数根据由当地地震设防烈度及结构自重确定的水平地震作用力确定，复位钢筋的两端在基础下梁和基础上梁中锚固段竖直长度大于等于5倍的复位钢筋直径，水平段大于等于5倍的复位钢筋直径。

7.根据权利要求1所述的一种钢筋复位型砌体房屋基础隔震-耗能双控型装置，其特征在于：所述的隔层为塑料薄膜、沥青油毡、聚苯乙烯树脂涂层或镀锌钢板。

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