CN103924736B - 端部无粘结钢筋混凝土柱及制备方法 - Google Patents

端部无粘结钢筋混凝土柱及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开端部无粘结钢筋混凝土柱及其制备方法。本发明将柱两端塑性铰区域的纵向受力钢筋外套一层长度为一倍柱截面高度的钢带波纹管，并用914胶将泡沫垫片粘贴在波纹管两端，使其与该区段钢筋构成封闭的整体，这样端部局部纵筋就与混凝土之间形成了一定长度的无粘结段。本发明可以使柱端部无粘结段钢筋应变分布较为均匀，形成一个应力同步缓慢增长的屈服段，延缓其屈曲断裂和恢复力的退化，有效提高柱端塑性铰区的延性与耗能能力，并能明显改善该区域混凝土由于粘结力造成的损伤。整个体系构造简单，施工方便，经济性能好。

Description

端部无粘结钢筋混凝土柱及制备方法
技术领域
本发明涉及一种钢筋混凝土柱。在传统钢筋混凝土柱的基础上，利用钢带波纹管使其端部部分钢筋与混凝土之间形成无粘结区域，属结构工程领域。
背景技术
在世界各国的结构工程中，钢筋混凝土结构由于其结构性能、经济指标、抗震能力等方面的优越性，在建筑工程中得到广泛的应用。其中柱是框架结构的重要构件之一，在地震作用下，钢筋混凝土构件承受反复拉压作用，损伤较严重的柱端塑性铰区混凝土逐渐被拉裂或压碎并脱落，提早退出工作，导致塑性铰区局部纵筋很快屈服，承载力迅速下降，耗能能力差。甚至有时柱在水平地震作用下，会发生箍筋外鼓崩断，最终发生屈曲断裂。
目前，针对柱端塑性铰区域耗能能力差，混凝土破坏严重的现象，主要的解决办法是在柱端塑性铰区域进行加固，如增大截面加固法、粘贴纤维复合材料加固法、粘贴钢板加固法等，这些多为补救性措施，需对构件表面进行处理，本发明从机理上对柱端构造进行改进，去掉了柱端塑性铰区域部分钢筋与混凝土之间的粘结力，从根本上减小了对柱端塑性铰区混凝土的损伤，使无粘结段钢筋形成一个应变同步增长的屈服段，延缓了恢复力的退化，增强塑性铰区的耗能能力，施工难度小，且经济性强，适合在工程中广泛推广和应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出端部无粘结钢筋混凝土柱及其施工方法。本发明可以改善端部混凝土由于钢筋混凝土粘结作用加剧混凝土开裂破坏的问题，延长钢筋屈服段长度，提高钢筋混凝土柱在地震作用下的耗能能力，优化钢筋混凝土柱的设计和施工，提高其抗震性能和耐久性。
本发明通过以下技术方法实现：
端部无粘结钢筋混凝土柱，包括纵筋1和箍筋2组成的钢筋笼，其特征在于：还包括在柱端一部分纵筋端部由钢带波纹管3、泡沫圆垫片4、固定用扎丝5制作成密封的无粘结层。钢带波纹管3由泡沫圆垫片4支撑在纵筋1的端部，以使其与钢带波纹管3之间保有一定的缝隙，泡沫圆垫片4与纵筋1以及外包的钢带波纹管3之间用914胶粘合，以保证密封，钢带波纹管3的两端通过扎丝绑扎固定，钢带波纹管3外部设置有混凝土保护层。
所述钢带波纹管3直径为1.5倍纵筋直径，其布置位置为柱纵筋1自柱端截面起沿柱轴向一倍柱截面高度范围内。
所述钢带波纹管3厚度为0.5mm～2mm，其内部各处距内部纵筋的距离为0.25倍纵筋直径，其外部距其他钢筋或波纹管距离大于等于纵筋直径并≥25mm。
所述泡沫圆垫片4其直径为1.5纵筋直径，且圆心分别进行以对应纵筋1直径为直径的圆孔钻孔。
所述柱的无粘结设置段的箍筋2，其间距为其它部分箍筋间距的0.5倍。
所述柱的保护层厚度按照从波纹管外侧到柱边缘起算，且应按照规范中对柱纵筋保护层的规定设置。
利用上述钢带波纹管3形成端部无粘结钢筋混凝土柱的制备方法，其步骤如下：
步骤一：将钢带波纹管3套在加工好的纵筋1上，将泡沫圆垫片4套在纵筋1上，并嵌在钢带波纹管3两端内部。
步骤二：用914胶粘合纵筋1与泡沫圆垫片4以及泡沫圆垫片4与钢带波纹管3之间的缝隙，确保将钢带波纹管3位置粘在距柱端一倍柱高位置处。
步骤三：用扎丝5绑扎钢带波纹管3的两端并固定在模具上。
步骤四：待914胶干好后，内部浇筑混凝土，并在外部设上混凝土保护层。
钢带波纹管也能用PVC波纹管代替。
本发明具有以下优点：
1、改善柱端塑性铰区混凝土的损伤情况。柱端弯矩最大处的混凝土，在反复地震作用下，往往由于与受拉钢筋的粘结作用而在钢筋附近产生许多微裂纹。随着微裂纹的增长，它们逐渐与外部裂缝贯通，形成较大的拉裂裂缝。本发明从柱端混凝土的受力机理出发，去掉塑性铰区钢筋混凝土之间的粘结力，防止受拉区混凝土过早被拉裂，减小混凝土的损伤。
2、屈服段更长，耗能能力增强，延缓恢复力退化。由于端部粘结力的存在，以往的钢筋混凝土柱的钢筋应力沿着柱轴向向端部呈不断增长的趋势，并在端部形成应力和应变最大点。因此钢筋的屈服和破坏主要集中在该点，耗能能力较差。通过本发明对柱端的施工方法进行改善后，柱端无粘结段的钢筋在该区段内应变分布较为均匀，随着反复地震作用将形成一个应力同步增长的屈服段，柱的弹性段明显延长，柱端钢筋的耗能能力及延性明显提高，恢复力的退化变缓。
3、防止柱在地震作用下发生屈曲断裂。固定于纵筋上一定范围内的钢带波纹管与外部混凝土接触较好，钢带波纹管内布置的刚性垫块可以限制钢筋在波纹管内的屈曲变形。在地震作用下，钢带波纹管与其外部紧密接触的混凝土、箍筋可起到一定延缓甚至防止塑性铰区纵筋发生屈曲断裂的作用。
4、施工简单，易于操作。施工过程中使用的钢带波纹管固定在加工好的钢筋上，并可以根据构件尺寸进行任意裁剪，由普通工人即可完成，具有操作简单，施工方便快捷等特点。
5、经济性强。本方案应用在柱端塑性铰区，效果明显而且几乎不提高工程造价，性价比很高，适合在工程中广泛推广。
附图说明
图1为本发明在柱塑性铰区的使用状态结构示意图。
图2为图1中柱截面A-A剖面图。
图3为图1中柱截面B-B剖面图。
图4为图1中局部详图。
图中1-柱纵筋；2-柱箍筋；3-钢带波纹管；4-泡沫垫片；5-扎丝。
具体实施方式
以下所述，仅为本发明的其中一种实施例，也可以用于其它柱构件的塑性铰区部分钢筋。凡是根据本发明技术实质对以上实例做任何修改、变更或等效变换的，均应属于本发明技术方案的保护范围。
1、相关材料制作
选取直径为纵筋直径d11.5倍的钢带波纹管，裁剪成1倍柱截面高H长度，每根设置端部无粘结的钢筋配置两段钢带波纹管。泡沫圆垫片厚度为3cm，将其裁剪成以波纹管内径为直径的圆垫片，在圆心以直径d1进行穿孔，每根钢带波纹管需要对应的两片泡沫圆垫片。
2、钢带波纹管的固定
对纵筋的一侧，以卷尺量取并标记柱顶底截面端点a以及距其H长度的另一点b，将914胶涂抹在b点并在该点套上一片泡沫圆垫片，使其与纵筋粘合。将泡沫圆垫片外沿同样涂抹914胶，将钢带波纹管从距垫片较近的一端套入纵筋，直至钢带波纹管接触泡沫圆垫片，使泡沫圆垫片粘合在波纹管端部内。同样在纵筋b点也粘合一片泡沫圆垫片，并用914胶将圆垫片外延与波纹管另一端端部内侧粘合，保证密封。对于长度较长的钢带波纹管，除了两端布置泡沫垫片外，还应在其内部设置等间隔一定数量的泡沫垫片以避免管壁与钢筋距离太近，且只需将垫片与纵筋粘合，垫片间距应≤500mm。
3、钢筋笼的绑扎
以扎丝分别紧紧缠绕在钢带波纹管两端即泡沫垫片所在的截面，保证扎丝不会相对钢带波纹管移动并预留一部分扎丝，之后严格按照相关规范和图纸进行钢筋笼的绑扎。
4、支模
根据柱的尺寸进行支模，检查模板合格后将钢筋笼固定在模具内，并将3中预留的扎丝与模具的上下截面或侧面连接固定，进一步保证浇筑过程中钢带波纹管相对钢筋截面不发生移动。
5、浇筑与振捣
混凝土浇筑到模板内并进行振捣，直至密实。振捣棒不得触动钢带波纹管。

Claims (7)

1.端部无粘结钢筋混凝土柱，包括纵筋(1)和箍筋(2)组成的钢筋笼，其特征在于：还包括在柱端一部分纵筋端部由钢带波纹管(3)、泡沫圆垫片(4)、固定用扎丝(5)制作成密封的无粘结层；钢带波纹管(3)由泡沫圆垫片(4)支撑在部分纵筋(1)的端部，以使部分纵筋(1)与钢带波纹管(3)之间保有一定的缝隙，泡沫圆垫片(4)与部分纵筋(1)以及外包的钢带波纹管(3)之间用914胶粘合，以保证密封，钢带波纹管(3)的两端通过扎丝绑扎固定，钢带波纹管(3)外部设置有混凝土保护层。
2.利用权利要求1所述钢筋混凝土柱进行的端部无粘结钢筋混凝土柱的制备方法，其特征在于：其步骤如下，
步骤一：将钢带波纹管(3)套在加工好的纵筋(1)上，将泡沫圆垫片(4)套在纵筋(1)上，并嵌在钢带波纹管(3)两端内部；
步骤二：用914胶粘合纵筋(1)与泡沫圆垫片(4)以及泡沫圆垫片(4)与钢带波纹管(3)之间的缝隙，确保将钢带波纹管(3)位置粘在距柱端柱纵筋自柱端截面起沿柱轴向一倍柱截面高度位置处；
步骤三：用扎丝(5)绑扎钢带波纹管(3)的两端并固定在模具上；
步骤四：待914胶干好后，在钢筋笼内部浇筑混凝土，并在外部设上混凝土保护层。
3.根据权利要求1所述的端部无粘结钢筋混凝土柱，其特征在于：钢带波纹管直径为1.5倍纵筋直径，其布置位置为柱纵筋自柱端截面起沿柱轴向一倍柱截面高度范围内。
4.根据权利要求1所述的端部无粘结钢筋混凝土柱，其特征在于：钢带波纹管厚度为0.5mm～2mm，其内部各处距内部纵筋的距离为0.25倍纵筋直径，其外部距其他纵筋或波纹管距离大于等于纵筋直径并≥25mm。
5.根据权利要求1所述的端部无粘结钢筋混凝土柱，其特征在于：泡沫圆垫片直径为1.5倍纵筋直径，且圆心分别进行以对应纵筋直径为直径的圆孔钻孔。
6.根据权利要求1所述的端部无粘结钢筋混凝土柱，其特征在于：柱的保护层厚度按照从波纹管外侧到柱边缘起算，且应按照规范中对柱纵筋保护层的规定设置。
7.根据权利要求1所述的端部无粘结钢筋混凝土柱，其特征在于：钢带波纹管也能用PVC波纹管代替。
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