CN103306426B - 可修复式跨中螺栓连接高延性梁 - Google Patents
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Abstract
可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其在正常使用状态中满足承载力设计要求，在地震中能够通过跨中高塑性构造实现高延性破坏，属于结构工程的抗震减震技术领域，包括：高强螺栓、现浇工程复合材料ECC、钢板、预制外壳、箍筋、主筋、高强混凝土。高强螺栓将跨中的可更换梁段与两侧主梁相连，实现梁结构在地震破坏后的便于更换螺栓和跨中梁段；跨中的可更换梁段结构现浇工程复合材料ECC，实现整个梁结构的高延性破坏，进行减震耗能；跨中的可更换梁段的两端利用预制的钢筋混凝土外壳，便于其内部的工程复合材料ECC的浇筑，构造简单，施工方便。从而实现整个梁结构的高延性破坏，并且能实现破坏段的及时更换修复，最终实现梁结构的减震耗能。
Description
技术领域
本发明涉及一种在梁跨中实现高延性进行耗能的梁截面构造，在正常使用状态中满足承载力设计要求，在地震中能够通过跨中高塑性构造实现高延性破坏，属于结构工程的抗震减震技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们对于建筑结构的抗震要求也越来越高。建筑物结构中柱、梁是主要的承重结构。在过去的地震灾害中，有些建筑物结构中的横梁由于要承受比正常状态下更大的荷载，这时候钢筋混凝土梁跨中往往会发生迅速破坏。为实现梁的正常状态承载力使用设计规范，在梁两端及其他位置设置塑性构造会降低整体梁结构的强度，因此本发明提出可修复式跨中螺栓连接高延性梁，最终实现既能在正常使用状态下满足承载力要求的的前提下，当地震灾害来临时梁发生高延性破坏，减少整体建筑物的破坏。
钢筋混凝土横梁主要承受弯矩荷载，其破坏过程主要分为正常工作阶段，钢筋混凝土共同承受荷载阶段，带裂缝工作阶段（钢筋承受荷载），钢筋混凝土横梁断裂破坏阶段。但是在地震来临时钢筋混凝土横梁所承受的弯矩荷载往往会突然增加，钢筋混凝土横梁的带裂缝工作阶段会大大减少，其塑性变形会降低。因此，对于建筑物结构中承受荷载的钢筋混凝土梁，在保证梁满足正常承受荷载能力的设计要求以及两端柱具有足够强度不被破坏的前提下，通过一定的截面特殊构造增加其延性，使其发生高延性的破坏就变得更有工程实际意义。
发明内容
针对地震来临时两跨中容易发生迅速破坏这一问题，我们可以一方面在配筋方面通过配筋构造等提高其承载能力，另一方面我们可以利用特殊材料或是截面构造来增加钢筋混凝土梁的延性，实现钢筋混凝土横梁的高变形减缓其破坏甚至可修复来实现抗震减震的耗能。由于考虑增加配筋来改变承载能力会带来更高的工程造价，所以本发明提出了一种可修复式跨中螺栓连接高延性梁通过特殊截面构造来实现钢筋混凝土横梁的高延性破坏。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其包括高强螺栓1、预制外壳2、现浇工程复合材料ECC3、现浇部分混凝土保护层4；：高延性梁跨中设置可更换梁段，跨中的可更换梁段与两侧的主梁相连；跨中的可更换梁段采用现浇的混凝土材料工程复合材料ECC3；跨中的可更换梁段与两侧的主梁连接端部采用钢筋混凝土的预制外壳2，预制外壳2的内部浇筑工程复合材料ECC3。
梁跨中设置的可更换梁段通过高强螺栓1将与两侧的主梁连接。
预制外壳2端部的钢筋通过焊接固结有内侧钢板5，内侧钢板5上留有螺孔连接高强螺栓1，内侧钢板5镶嵌于梁两侧的主梁内。
两侧的主梁内现浇高强混凝土6。
两侧的主梁内为梁构造正常配筋，配有预应力主筋7、箍筋8，跨中可更换梁段内部配筋方式与两侧的主梁段配筋方式相同。
现浇部分混凝土保护层4设置在跨中可更换梁段现浇部分和两侧主梁现浇部分的外表。
本发明的功能如下：
采用高强螺栓将跨中的可更换梁段与两侧主梁相连，实现梁结构在地震破坏后的便于更换螺栓和跨中梁段；跨中的可更换梁段结构现浇工程复合材料ECC，实现整个梁结构的高延性破坏，进行减震耗能；跨中的可更换梁段的两端利用预制的钢筋混凝土外壳，便于其内部的工程复合材料ECC的浇筑，构造简单，施工方便。从而实现整个梁结构的高延性破坏，并且能实现破坏段的及时更换修复，最终实现梁结构的减震耗能。
两侧的两端梁以及跨中的可更换梁段两端使用预制钢筋混凝土外壳，两端外壳内的主筋内侧焊接内置带螺栓孔的钢板，镶嵌于梁内，保证高强螺栓连接于钢板具有足够强度实现高强连接。
两侧的两端梁内浇高强混凝土，配有预应力钢筋，保证两侧的主梁具有足够的刚度承载建筑物的荷载以及保证高强螺栓的连接。
跨中可更换梁内部现浇工程复合材料ECC，利用此高延性混凝土新型材料，保证梁跨中在必要的结构设计荷载强度的前提下具有高延性，实现梁结构的减震耗能。
跨中可更换梁内部配置普通钢筋，适当提高配筋率，保证跨中具有足够的强度承载正常使用荷载。
本发明通过高强螺栓连接来改变原有梁的跨中连接构造实现跨中的破坏后可修复，以及跨中通过现浇工程复合材料ECC，充分提高梁结构的塑性，实现梁的减震耗能。另外跨中的可更换梁段以及两侧的两端梁的梁端采用外壳预制核心现浇，构造简单，便于施工。在保证正常承受荷载前提下通过增加梁的塑性破坏，减少建筑物结构的损伤。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1）本发明中的跨中的可更换梁段内浇工程复合材料ECC具有高延性有效提高整个梁结构的塑性破坏，在保证满足正常状态承载力设计规范的前提下，有利的实现梁结构的减震耗能。
2）本发明中的跨中小段可更换梁与两侧两端主梁之间通过高强螺栓进行连接，在地震等灾害发生破坏后，可进行的方便的更换，实现梁的及时修复和再利用，有效的提升了经济效用。
3）本发明中采用一种比较新型的施工方式，跨中小段可更换梁与两侧两端主梁端部采用外壳预制核心现浇的方式，现浇时施工简单，便于操作。
4）本发明需要成本较低，就能实现梁的高延性破坏方式，从而实现整个建筑物结构的减震耗能，工程实际意义较大。
附图说明
图1为本发明的可修复式跨中螺栓连接高延性梁的侧视图；
图2为本发明的可修复式跨中螺栓连接高延性梁的钢筋混凝土的外壳预制内部浇筑混凝土段的横截面示意图；
图3为本发明的可修复式跨中螺栓连接高延性梁的搭设模板后直接浇筑混凝土段的横截面示意图；
图4为本发明的可修复式跨中螺栓连接高延性梁的螺栓连接截面横截面图；
图中：1-高强螺栓，2-预制外壳，3-现浇工程复合材料ECC，4-现浇部分混凝土保护层，5-钢板，6-高强混凝土，7-主筋，8-箍筋。
具体实施方式：
实施例1：
下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，是本发明可修复式跨中螺栓连接高延性梁实施例，其主要包括内高强螺栓1、预制外壳2、现浇工程复合材料ECC3、现浇部分混凝土保护层4、钢板5、箍筋8、主筋7、高强混凝土6。
首先，首先根据设计确定梁的截面尺寸为20cm×40cm的截面梁，纵向受拉钢筋配筋率为0.58%，梁长6.0m，选择高强混凝土6为C50的混凝土，并选择高强螺栓1强度等级为10.9级。
其次，绑扎钢筋混凝土梁内的主筋7、箍筋8以及构造筋等，浇筑钢筋混凝土预制外壳2。
然后，将预制外壳2固定好，拧紧固定高强螺栓1连接好跨中可更换梁段与两侧主梁连接端的预制外壳2，搭设一定模板，在两侧柱梁预制的钢筋混凝土外壳内部浇筑高强混凝土6在跨中可更换梁的钢筋混凝土预制外壳2内部浇筑工程复合材料ECC3。
最后，进行相关强度要求验证试验，如果满足正常承载力使用要求，则按该结构构造实施；如果不满足正常承载力使用要求，更改截面构造，直到满足为止。
以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。
Claims (6)
1.可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其包括高强螺栓（1）、预制外壳（2）、现浇工程复合材料ECC（3）、现浇部分混凝土保护层（4）；其特征在于：高延性梁跨中设置可更换梁段，跨中的可更换梁段与两侧的主梁相连；跨中的可更换梁段采用现浇的混凝土材料工程复合材料ECC（3）；跨中的可更换梁段与两侧的主梁连接端部采用钢筋混凝土的预制外壳（2），预制外壳（2）的内部浇筑工程复合材料ECC（3）。
2.根据权利要求1所述的可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其特征在于：梁跨中设置的可更换梁段通过高强螺栓（1）将可更换梁段与两侧的主梁连接。
3.根据权利要求1所述的可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其特征在于：预制外壳（2）端部的钢筋通过焊接固结有内侧钢板（5），内侧钢板（5）上留有螺孔连接高强螺栓（1），内侧钢板（5）镶嵌于梁两侧的主梁内。
4.根据权利要求3所述的可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其特征在于：两侧的主梁内现浇高强混凝土（6）。
5.根据权利要求4所述的可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其特征在于：两侧的主梁内为梁构造正常配筋，配有预应力主筋（7）、箍筋（8），跨中可更换梁段内部配筋方式与两侧的主梁段配筋方式相同。
6.根据权利要求4所述的可修复式跨中螺栓连接高延性梁，其特征在于：现浇部分混凝土保护层（4）设置在跨中可更换梁段现浇部分和两侧主梁现浇部分的外表。
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