CN108193792A - 一种新型可更换式摇摆耗能柱脚 - Google Patents

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Abstract

本发明属于混凝土结构工程领域，涉及一种新型耗能摇摆柱脚，包括混凝土柱、钢靴、U型阻尼器、基础锚板、侧壁锚板和弹簧组成。其中本发明的新型柱脚结构借助钢靴充当模板并防止浇筑时混凝土跑浆，从而实现易于安装施工节省模板。在柱脚转动过程中防止柱脚一侧压溃减少对混凝土柱脚伤害。大震情况下实现柱脚可提离，通过延长结构周期，降低结构地震反应，在U型阻尼器变形过程中提高结构二次耗能能力，并通过基础锚板处的弹簧压缩控制柱脚提离速度及高度并实现自复位，而且震后便于更换阻尼器。

Description

一种新型可更换式摇摆耗能柱脚
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。本发明涉及到装配式摇摆柱脚，特别涉及到一种新型更换式摇摆耗能柱脚。
背景技术
传统的建筑抗震技术是主要是分为“抗震”、“隔震”、“消能”三种方式，目前提出的可恢复结构是一种新型的减震控制结构。近些年来的研究结果表明，通过“弱化”结构构件或放松构件接触面约束，使用其接触面仅存在受压能力而无受拉能力或受拉能力适当弱化，进而在地震作用下实现接触面间分离，形成摇摆结构，能够有效的减小地震反应，实现以柔克刚的作用，并通过在分离界面或变形集中的位置设置耗能元件，形成摇摆耗能柱脚能有效的结构耗能能力并实现震后易于修复或可更换，并且通过后张预应力筋技术实现自复位。这对于受拉性能差的混凝土结构，尤其是对于地震作用下由于竖向力作用下会从受压到承受竖向拉力导致基础抗拉设计困难的防屈曲支撑混凝土结构而言，无疑能有效的解决此瓶颈问题。
现有提出的一些摇摆耗能柱脚，钢筋绑扎及预埋件安放导致施工不便，钢筋混凝土柱与基础先后施工难以保持两者接触面水平。在混凝土柱浇筑时容易从与基础接触面跑浆，模板拆除之后耗能元件与柱脚由于施工精度和安装精度过高不便安装，迫使安装耗能元件时已经发生轻微变形，在随着耗能柱脚初始转动过程中一侧柱脚与基础接触导致柱脚压溃，存在预应力张拉损失情况影响自复位能力，并且震后柱脚两侧耗能元件不便更换。
针对上述存在的瓶颈问题，因此提出一种性能稳定、可靠、传力路径明确、便于安装更换的耗能摇摆柱脚显得既迫切又必要。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术领域存在的上述问题，本发明的目的在于，提供一种可更换式摇摆耗能柱脚，解决现有摇摆柱脚不便施工，安装工艺复杂，震后不易更换耗能元件的问题。
本发明所采用的技术方案是一种新型更换式摇摆耗能柱脚，它是由钢筋混凝土柱、钢靴、U型阻尼器、锚板以及混凝土基础构成，所述的锚板为基础侧壁锚板和基础锚板以预埋件形分别安装于混凝土基础顶面和侧壁，所述的U型阻尼器通过高强螺栓与侧壁锚板紧固连接，所述的钢筋混凝土柱柱脚钢靴底板与基础锚板通过栓杆上布置有弹簧的高强螺栓连接。
所述的钢筋混凝土基础锚板底部带有锚筋，绑扎基础钢筋完毕之后通过水平仪调整将基础锚板预埋时保持水平，然后浇筑钢筋混凝土基础。
所述的钢筋混凝土基础浇筑之前应将高强螺栓穿过基础锚板固定，栓杆之上穿有弹簧。
所述的钢靴钢板四周和侧壁锚板开有普通孔并焊接有内嵌螺纹套筒。
所述的内嵌螺纹套筒内壁带有螺纹，外表面带有月牙肋。
所述的钢靴底板四周开有普通螺孔。
所述的钢筋混凝土柱应事先将其纵向钢筋和箍筋放于钢靴之内，然后绑扎或浇筑成形。
所述的基础侧壁锚板应事先绑扎固定于基础钢筋之上，放置于模板之内一次浇筑成形。
所述的U型阻尼器组件，U型钢两侧开有椭圆孔。
所述的U型阻尼器组件由两部分组件构成，U型钢和铅芯棒。
所述的U型阻尼器通过高强螺栓将基础侧壁锚板、钢靴与U型阻尼器相连。
本发明具有如下优点：新型可更换式摇摆耗能柱脚使得混凝土框架柱只能传递竖向压力、水平剪力和弯矩，结构中采用该种柱脚后，遭遇多遇工况时，框架柱脚节点能够提供与固接节点相同的抗侧刚度，保证结构具有足够的刚度和承载力，当结构遭遇设防烈度或者大震作用时，结构上部传递的水平剪力以及轴向拉力使得框架柱能够可实现左右摇摆以及上浮的功能，柱脚转动时带动钢靴底板发生转动一侧底板与基础锚板接触防止混凝土柱脚直接接触压溃，同时布置在柱脚周边的U型阻尼器可以参与耗散地震能量，有效地保护结构中重要的竖向承重及抗侧力构件，使得结构形成多重耗能和抗震机制，并且可以实现震后通过旋钮螺母易于更换U型阻尼器，实现震后可修复。
本发明方案目的明确清晰，施工方便，解决了混凝土结构构件和基础抗拉设计的难题，保证结构在地震作用下的安全性及震后可修复，可广泛应用于建筑结构消能减震技术领域。
附图说明
以下结合附图中的图例对本发明的整体和局部作详细介绍
图1为本发明新型更换式摇摆耗能柱脚的结构正视图。
图2a为新型更换式摇摆耗能柱脚的各组件示意图:钢靴与混凝土基础连接。
图2b为新型更换式摇摆耗能柱脚的各组件示意图:钢靴剖面图。
图2c为新型更换式摇摆耗能柱脚的各组件示意图:U型阻尼器。
图3为本发明新型更换式摇摆耗能柱脚的工作示意图。
图中标注：
1：钢筋混凝土柱；2：钢靴；3：基础锚板；4：基础侧壁锚板；5：U型阻尼器；6：弹簧；7：高强螺栓；8：混凝土基础；9：内嵌螺纹套管；10：锚筋；11：铅芯棒；12：椭圆孔；13：垫片；14：普通螺栓孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，为本发明实施的结构正视图。图2为新型更换式摇摆耗能柱脚的各组件示意图。图3为新型更换式摇摆耗能柱脚的工作示意图。
如附图1所示，本发明是一种新型可更换式摇摆耗能柱脚，它是由钢筋混凝土柱1、钢靴2和混凝土基础8构成，基础侧壁锚板4和基础锚板3以预埋件形分别安装于混凝土基础顶面和侧壁，U型阻尼器5通过高强螺栓7与基础侧壁锚板4紧固连接，钢筋混凝土柱柱脚钢靴2底板与基础锚板3通过栓杆上布置有弹簧6的高强螺栓7连接。
整个钢靴2在工厂预制加工完成，其中钢靴2四周钢板开有普通螺栓孔14并将内嵌螺纹套管9通过焊接固定与钢板之上，并且内嵌螺纹套管9外壁做月牙肋处理提高与混凝土咬合力，起到抗剪键作用。
上述钢靴2通过提前将钢筋混凝土柱1纵筋与箍筋放置于钢靴之内进行绑扎浇筑混凝土。
基础锚板3底部焊有9根不同长度锚筋，起到锚固作用，防止由于柱脚提离过程中带动拔出。
如附图2所示，U型阻尼器5由塑性变形能力较好的软钢加工成U型状，U型钢连接块开有椭圆孔12，做光滑处理，直径略微大于钢靴2和基础侧壁锚板4上的内嵌螺纹套筒9直径1-2mm左右，便于安装和更换U型阻尼器5。
如附图2所示，钢靴3底板上开有普通螺栓孔14直径略大于高强螺栓7栓杆直径1-2mm左右，便于高强螺栓穿过，并且在柱脚抬起及底板轻微转动过程中，防止钢靴2底板转动将高强螺栓7栓杆拧弯。
如附图2所示，基础锚板3和钢靴2连接的高强螺栓7上布置有弹簧，并且在弹簧6上放置有垫片13，通过旋拧栓杆上的螺母挤压垫片13使弹簧6产生一定的预紧力，从而控制柱脚抬起。
本发明应用于消能减震结构体系中，遭遇多遇工况时，框架柱脚节点能够提供与固接节点相同的抗侧刚度，当结构遭遇设防烈度或者大震作用时，结构上部传递的水平剪力以及轴向拉力使得框架柱能够可实现左右摇摆以及上浮的功能，柱脚转动时带动钢靴底板发生转动一侧底板与基础锚板接触防止混凝土柱脚直接接触压溃，同时布置在柱脚周边的U型阻尼器可以参与耗散地震能量，形成多重耗能和抗震机制，通过栓杆弹簧实现自复位功能，并且可以实现震后通过旋钮螺母易于更换U型阻尼器，实现震后可修复。

Claims (11)

1.一种新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于：它是由钢筋混凝土柱(1)柱脚钢筋在钢靴(2)中绑扎浇筑，将钢靴(2)底板通过高强螺栓(7)固定于基础锚板(3)之上，并在高强螺栓(7)栓杆上布置弹簧(6)，通过旋转螺母挤压垫片(13)使弹簧处于初步压紧状态。钢筋混凝土柱(1)养护完成之后，通过高强螺栓(7)将U型阻尼器(5)与钢靴(2)和侧壁锚板(3)安装连接。
2.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，将钢筋混凝土柱(1)纵向钢筋放置于钢靴(2)之内，并在钢靴之内与箍筋绑扎。
3.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的钢靴(2)四周钢板都布置有上、下两排，每排两个内嵌螺纹套管(9)。
4.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的侧壁锚板(4)开有上、下两排内嵌螺纹套管(9)。
5.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的内嵌螺纹套管(9)套管内部具有螺纹，外表面带有月牙肋，通过焊接与钢靴(9)或侧壁锚板(4)连接。
6.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的钢靴(2)底板四周开有普通螺栓孔(14)，并穿有高强螺栓(6)。
7.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的基础锚板(3)底部焊接有锚筋(10)。
8.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，将穿有高强螺栓(6)的基础锚板(3)绑扎固定于基础钢筋之上进行浇筑。
9.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的连接钢靴(2)和基础锚板(3)的高强螺栓(7)之上布置有弹簧(6)。
10.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的U型阻尼器(5)两钢板之间连接有铅芯棒(11)。
11.如权利要求1所述新型可更换式摇摆耗能柱脚，其特征在于，所述的U型阻尼器(5)连接钢板上开有上、下两排椭圆孔(12)。
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