CN103147458A - 一种自复位框架柱脚节点 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑领域，涉及一种自复位框架柱脚节点，包括混凝土柱（1）柱脚和混凝土基础（2），所述的混凝土柱（1）柱脚位于混凝土基础（2）凹槽内部，所述的混凝土柱（1）内设有无粘结低松弛预应力钢绞线（3），所述的混凝土柱（1）底部设有钢板（4），所述的混凝土柱（1）插入混凝土基础（2）部分与混凝土基础（2）之间设有剪压橡胶垫层（5），所述的混凝土基础（2）凹槽顶面设有钢板（6），所述的无粘结低松弛预应力钢筋（3）一端用锚具（7）锚固在顶面钢板（6）下方，所述的混凝土柱（1）和混凝土基础（2）通过无粘结低松弛预应力钢绞线（3）拉结固定，所述的混凝土柱（1）柱底钢板（4）与顶面钢板（6）仅接触。本发明能够实现小震下结构稳定，大震下结构出现大变形但不破坏，震后结构自复位的效果。

Description

一种自复位框架柱脚节点
技术领域
本发明属于建筑工程领域，涉及建筑结构消能减震技术，涉及自复位结构。
技术背景
可恢复功能结构是一种新型的减震控制结构，它不仅能在地震时保护人们的生命财产安全，也能帮助人们在大地震之后，尽快恢复正常生活，是结构抗震设计的一个理想的新方向。可恢复结构体系主要包括可更换结构构件，摇摆结构，以及自复位结构等。近年来，研究表明，结构的摇摆可以降低地震作用和结构本身的延性设计需求，减小地震破坏，节约结构造价。放松结构与基础间约束或构件间约束，使结构与基础或构件接触面处仅有受压能力而无受拉能力，则结构在地震作用下发生摇摆，通过预应力使结构复位，形成自复位结构。这种新型结构体系既能有效控制结构“最大变形”，又能减少结构“残留变形”。
目前，自复位结构在结构抗震方面属于一个创新的研究领域，具有自复位能力的框架梁柱节点有待研究、开发。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种能够提供自复位能力的柱脚节点，该节点既能达到小震下结构稳定，又能实现大震下结构出现大变形但不破坏，震后结构自复位的理想效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种新型自复位框架柱脚节点，包括混凝土柱和混凝土基础，所述的混凝土柱柱脚插入混凝土基础凹槽，所述的混凝土柱内设有无粘结低松弛预应力钢绞线，所述的混凝土柱底部设有钢板，所述的混凝土柱插入混凝土基础部分与混凝土基础之间设有剪压橡胶垫层，所述的混凝土基础凹槽顶面设有钢板，所述的无粘结低松弛预应力钢绞线下端用锚具锚固在顶面钢板下方，所述的混凝土柱和混凝土基础通过钢绞线拉结固定，所述的混凝土柱柱底钢板与混凝土基础顶面钢板仅接触。
所述的混凝土基础顶面钢板设有钢绞线孔。
所述的无粘结低松弛预应力钢绞线应事先穿钢绞线孔，下端用锚具锚固在顶面钢板下方。
所述的顶面钢板和固定好的无粘结低松弛预应力钢绞线应事先置入基础钢筋笼的凹槽，然后浇筑混凝土基础。
所述的混凝土柱若为预制，其内部中心和底部钢板中心均应预设与钢绞线匹配的钢绞线孔。
所述的混凝土柱若为现浇，其底部钢板应设有钢绞线孔。底部钢板应事先穿过无粘结低松弛预应力钢绞线置于基础凹槽顶面钢板上方。绑扎柱钢筋笼时，纵筋与底部钢板焊接，无粘结低松弛预应力钢绞线一同绑扎，位于柱钢筋笼正中心。
所述的混凝土柱底部无粘结低松弛预应力钢绞线周围应设置网状钢筋或螺旋箍。
所述的剪压橡胶垫层应事先置于柱钢筋笼和混凝土基础之间，然后绑扎或浇筑混凝土柱。
所述的锚具选用挤压套、夹片式锚具、支承式锚具或锥塞式锚具。
由于采用了上述方案，本发明的有益效果是：
采用本发明提供的自复位框架柱脚节点，小震下，柱脚节点与固接节点相同，中震或大震下，柱底一侧压应力消失，柱脚发生提离，剪压层橡胶垫层产生水平变形传递剪力并提供转动刚度，结构出现大变形但不破坏，预应力筋始终处于弹性状态，地震作用过后，混凝土柱没有破坏和残余变形，在预应力筋的作用下，柱脚回到初始状态，达到小震下结构稳定，大震下结构出现大变形但不破坏，震后结构自复位的效果。
本发明方案简单，施工方便，可以很好的实现自复位减震控制效果，保证结构在地震作用下的安全，可广泛应用于建筑结构消能减震技术领域。
附图说明
图1为本发明实施例自复位框架柱脚节点的结构剖视图。
图2a为本发明实现自复位功能的工作原理示意图之一：显示柱底一端抬起。
图2b为本发明实现自复位功能的工作原理示意图之二：显示节点恢复原始状态。
图2c为本发明实现自复位功能的工作原理示意图之三：显示柱底另一端抬起。
附图标注：
1混凝土柱，                          2混凝土基础，
3无粘结低松弛预应力钢绞线，          4（混凝土柱）底部钢板，
5剪压橡胶垫层，                      6（混凝土基础凹槽）顶面钢板，
7锚具，                                    8混凝土柱底部钢板上的第一钢绞线孔，
9混凝土基础凹槽顶面钢板上的第二钢绞线孔，  10基础钢筋笼，
11柱钢筋笼，                               12混凝土柱纵筋，
13螺旋箍。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，为本发明实施例的结构剖视图。图2为自复位框架柱脚节点的工作机理，其中a为柱底一端抬起，b为节点恢复原始状态，c为柱底另一端抬起。
该自复位框架柱脚节点柱身为现浇。一种自复位框架柱脚节点，包括混凝土柱1和混凝土基础2，混凝土柱1插入混凝土基础2凹槽，混凝土柱1内设有无粘结低松弛预应力钢绞线3，混凝土柱1底部设有底部钢板4，混凝土基础2凹槽与混凝土柱1之间设有剪压橡胶垫层5，混凝土基础2凹槽顶部设有顶面钢板6，混凝土柱1与混凝土基础2通过无粘结低松弛预应力钢绞线3拉结，用锚具7锚固在混凝土基础2凹槽顶面钢板6下方。
剪压橡胶垫层5为标准橡胶层。
混凝土基础2凹槽顶面钢板6设有第二钢绞线孔9，用以穿引无粘结低松弛预应力钢绞线3。
无粘结低松弛预应力钢绞线3应事先穿第二钢绞线孔9，下端用锚具7锚固在顶面钢板下方。
顶面钢板6和固定好的无粘结低松弛预应力钢绞线3应事先置入基础钢筋笼的凹槽，然后浇筑混凝土基础。
混凝土柱为现浇，其底部钢板4设有第一钢绞线孔8，用以穿引无粘结低松弛预应力钢绞线3。底部钢板4应事先穿过无粘结低松弛预应力钢绞线3置于基础凹槽顶面钢板6上方。绑扎柱钢筋笼11时，纵筋12与底部钢板4焊接，无粘结低松弛预应力钢绞线3一同绑扎，位于柱钢筋笼11正中心。
混凝土柱底部无粘结低松弛预应力钢绞线3周围应设置网状钢筋或螺旋箍13。
剪压橡胶垫层5应事先置于柱钢筋笼11和混凝土基础2之间，然后现浇混凝土柱1。
钢绞线3为柔性杆件，穿过顶面钢板6和底部钢板4，将混凝土柱1和混凝土基础2拉结固定，钢绞线3下端通过锚具7夹持固定。
锚具7选用挤压套、夹片式锚具、支承式锚具或锥塞式锚具。
具体施工时，无粘结低松弛预应力钢绞线3、底部钢板4、剪压橡胶垫层5、顶面钢板6、锚具7均可在工厂预制，混凝土柱可现浇亦可预制，按上述实施方法安装组合为本发明。使用时将本发明一种自复位框架柱脚节点用于结构与基础之间，即完成施工。
经过振动台试验证明，本发明能够满足小震下，柱脚节点与固接节点相同，中震或大震下，柱底一侧压应力消失，柱脚发生提离，剪压层橡胶垫层产生水平变形传递剪力并提供转动刚度，结构出现大变形但不破坏，预应力筋始终处于弹性状态，地震作用过后，混凝土柱没有破坏和残余变形，在预应力筋的作用下，柱脚回到初始状态，达到小震下结构稳定，大震下结构出现大变形但不破坏，震后结构自复位的理想效果。
本发明可广泛应用于消能减震结构体系中，在地震作用下既可保障良好的消能减震效果，实现减小结构地震损害的目的，又能在中震或大震下，使结构出现大变形但不破坏，震后没有破坏和残余变形，实现结构自复位的效果。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自复位框架柱脚节点，其特征在于：包括混凝土柱（1）和混凝土基础（2），所述的混凝土柱（1）柱脚插入混凝土基础（2）凹槽，所述的混凝土柱（1）内设有无粘结低松弛预应力钢绞线（3），所述的混凝土柱（1）底部设有底部钢板（4），所述的混凝土柱（1）插入混凝土基础（2）部分与混凝土基础（2）之间设有剪压橡胶垫层（5），所述的混凝土基础（2）凹槽顶面设有顶面钢板（6），所述的无粘结低松弛预应力钢绞线（3）下端用锚具（7）锚固在顶面钢板（6）下方，所述的混凝土柱（1）和混凝土基础（2）通过钢绞线（3）拉结固定，所述的混凝土柱（1）柱底钢板与混凝土基础（2）顶面钢板（6）接触。
2.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的混凝土基础（2）顶面钢板（6）设有第二钢绞线孔（9）。
3.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的无粘结低松弛预应力钢绞线（3）穿过第二钢绞线孔（9），下端用锚具（7）锚固在顶面钢板（6）下方。
4.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的顶面钢板（6）和固定好的无粘结低松弛预应力钢绞线（3）置入基础钢筋笼（10）的凹槽。
5.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的混凝土柱（1）为预制，其内部中心和底部钢板（4）中心均应预设与钢绞线匹配的钢绞线孔。
6.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的混凝土柱（1）为现浇，所述的底部钢板（4）设有第一钢绞线孔（8）；底部钢板（4）事先穿过无粘结低松弛预应力钢绞线（3）置于顶面钢板（6）上方；纵筋（12）与底部钢板（4）焊接，无粘结低松弛预应力钢绞线（3）一同绑扎，位于柱钢筋笼（11）正中心。
7.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的混凝土柱（1）底部无粘结低松弛预应力钢绞线（3）周围设置有网状钢筋或螺旋箍（13）。
8.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的剪压橡胶垫层（5）置于柱钢筋笼（11）和混凝土基础（2）之间与混凝土柱（1）配合。
9.根据权利要求1所述的新型自复位框架柱脚节点，其特征在于：所述的锚具（7）选用挤压套、夹片式锚具、支承式锚具或锥塞式锚具。
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