CN117071732A - 一种自复位高延性装配式框架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自复位高延性装配式框架结构，包括预制柱，所述预制柱中部两侧分别固定有分隔钢板，分隔钢板中部连接有预制梁；所述分隔钢板中部以及对应的预制柱部分形成有安装通孔；预制梁内张拉有若干组自预制梁的中部分别向预制梁的顶面和底面延伸的弧形预应力钢绞线，弧形预应力钢绞线穿过预制柱和分隔钢板，并于预制梁顶面和底面锚固固定；预制梁内布设有若干梁纵筋。本发明具有残余位移小、自复位好、变形能力强和易于修复的优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑领域，特别是涉及一种自复位高延性装配式框架结构。
背景技术
基于性能的建筑抗震设计是一种新的抗震设计理念，与传统的抗震设计方法相比，其不仅考虑建筑结构在地震作用下的强度，还关注建筑在地震中的位移、变形和耗能等性能指标。这种设计方法将建筑结构的性能作为设计的核心，从而使建筑能够在地震中具有更好的安全性和可靠性。装配式混凝土框架结构是一种是将混凝土构件在工厂中预制，然后在现场组装成为整个建筑的结构。混凝土框架梁柱节点和柱脚节点是建筑结构中非常重要的连接部位，其承载力和刚度对于整个结构的抗震性能和变形能力有很大影响，梁柱节点和柱脚节点的设计和施工质量直接影响整个框架结构的安全性和可靠性。在减震耗能设计中，通常采用一些特殊的减震耗能装置来增加梁柱节点和柱脚节点的耗能能力，如橡胶支座、摆锤式减震器、铅芯橡胶减震器等。这些减震耗能装置通过消耗地震能量来降低结构的震动响应，从而提高整个建筑物的抗震性能和安全性能。
但是传统装配式混凝土框架结构的节点设计存在一定的缺陷，节点连接的刚度和强度不足，容易发生脆性破坏，影响结构的整体抗震性能。现有自复位节点的自复位通过张拉直线形预应力钢绞线来实现，这需要沿梁通长布置预应力钢绞线，施工不方便，且节点的承载能力有限。装配式混凝土框架的耗能能力和变形能力差，在地震作用下容易发生较大的变形和破坏，且破坏后的恢复能力较差，需要进行较大的修复和加固，对建筑的使用和维护带来一定的困难。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种自复位高延性装配式框架结构。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种自复位高延性装配式框架结构，包括预制柱，所述预制柱中部两侧分别固定有分隔钢板，分隔钢板中部连接有预制梁；所述分隔钢板中部以及对应的预制柱部分形成有安装通孔；预制梁内张拉有若干组自预制梁的中部分别向预制梁的顶面和底面延伸的弧形预应力钢绞线，弧形预应力钢绞线穿过预制柱和分隔钢板，并于预制梁顶面和底面锚固固定；预制梁内布设有若干梁纵筋；所述分隔钢板上部和下部固定有柱内钢筋，柱内钢筋通过螺纹套筒连接有弯曲耗能钢筋，弯曲耗能钢筋与梁纵筋相连。
进一步的改进，所述预制梁的连接端为“凸”字形结构；预制梁的连接端的顶端为核心区UHPC；弯曲耗能钢筋分别处于核心区UHPC的上侧和下侧。
进一步的改进，所述弯曲耗能钢筋的外侧盖设有预制UHPC板，预制UHPC板与核心区UHPC固定连接。
进一步的改进，所述核心区UHPC内预埋有预埋套筒，螺杆穿过预制UHPC板与预埋套筒螺纹连接并将预制UHPC板与核心区UHPC固定。
进一步的改进，所述预制UHPC板与核心区UHPC之间填充有后浇UHPC；所述弯曲耗能钢筋的耗能段包括有无粘结层。
进一步的改进，所述无粘结层为泡沫胶带。
进一步的改进，所述分隔钢板外侧面中部内凹设置。
进一步的改进，所述预制柱底部固定在底梁上；预制柱与底梁的连接结构和预制柱与预制梁的连接结构相同。
本发明的有益效果在于：
本结构具有残余位移小、自复位好、变形能力强和易于修复的优点。在本技术中，弯曲耗能钢筋与梁柱内钢筋通过螺纹套筒连接，置于预制板内，一旦耗能钢筋受损，只需取下预制UHPC板，凿除部分UHPC即可进行更换，修复效率提高。且弯曲耗能钢筋变形能力强，可提高框架的延性。在梁和柱的塑性铰区采用UHPC代替普通混凝土，可延缓混凝土的压碎剥落，提高承载能力。布置弧形预应力钢绞线方便张拉，且不需要通长布置，施工更加方便。将此梁柱节点和柱脚节点应用到框架结构中，提高框架的自复位能力和延性，从而提高其抗震性能。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1为梁柱节点示意图；
图2为分隔钢板示意图；
图3为弯曲耗能钢筋示意图；
图4为套筒弯曲耗能钢筋连接示意图；
图5为弯曲耗能钢筋连接示意图；
图6为预制UHPC板安装示意图；
图7为柱脚节点示意图；
图8为柱脚弯曲耗能钢筋示意图；
图9为自复位高延性装配式框架示意图；
图10为普通梁柱节点进行OpenSees低周往复模拟结果图；
图11为本发明的自复位梁柱节点进行OpenSees低周往复模拟结果图。
其中1为预制柱，2为预制梁，3为分隔钢板，4为梁纵筋，5为弧形预应力钢绞线，6为预制UHPC板，7为后浇UHPC，8为弯曲耗能钢筋，9为柱内钢筋，10为螺纹套筒，11为核心区UHPC，12为螺杆，13为预埋套筒，14为底梁，15为柱纵筋，16为可更换区，17为搭接区。
具体实施方式
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步的详细说明。
如图1-9所示的一种自复位高延性装配式框架结构，包括预制柱1、预制梁2、分隔钢板3、梁纵筋4、弧形预应力钢绞线5、预制UHPC板6、后浇UHPC7、弯曲耗能钢筋8、柱内钢筋9、螺纹套筒10、核心区UHPC11，螺杆12、预埋套筒13、底梁14、柱纵筋15、可更换区16和搭接区17。
其中，分隔钢板3预埋在预制柱1内，如图9所示，将预制梁2通过张拉弧形预应力钢绞线5拼接到预制柱1上，且预制柱1两侧的预制梁2通过弧形预应力钢绞线5成对拉状态。如图3-图5所示，然后将弯曲耗能钢筋8的耗能段缠上一层泡沫胶带，进行无粘结处理，再通过螺纹套筒10将弯曲耗能钢筋8与梁纵筋4和柱内钢筋9连接。如图6和图7所示，再将螺杆12穿过预制UHPC板6与预埋在核心区UHPC11的预埋套筒13连接，在预制UHPC板6与核心区UHPC11之间浇筑后浇UHPC7。柱脚节点和梁柱节点装配过程相似。如图9所示，对于框架结构，每一层预制柱1之间采用钢筋搭接，并浇筑UHPC，张拉弧形预应力钢绞线5进行连接。
通过上述结构可以实现地震作用后节点及柱的自复位，提高变形能力，减小残余变形，并方便更换损伤构件。具体如下：分隔钢板预埋在预制柱内，通过弧形预应力钢绞线将预制梁拼装在预制柱上的分隔钢板，分隔钢板中间内凹一定深度，提高梁柱界面的抗剪能力。布置弧形预应力钢绞线，可在梁的上下表面进行张拉，不需要通长布置预应力钢绞线。预制梁端部塑性铰范围内采用UHPC浇筑，其余部分采用普通混凝土浇筑。弯曲耗能钢筋为两端车丝，中间耗能段打薄并向外弯曲，弯曲段为圆弧。此耗能钢筋具备一定耗能能力的同时具有较强的变形能力。预制梁和预制柱伸出的钢筋头车丝，将弯曲耗能钢筋与两端钢筋头通过螺纹套筒连接，实现快速连接与快速拆卸。将弯曲耗能钢筋耗能段缠上一层泡沫胶带，进行无粘结处理。梁端核心区预埋有螺纹套筒，通过螺杆将预制UHPC板固定于梁端上下表面，螺杆与核心区套筒相连。在预制板与核心区UHPC之间后浇UHPC。修复时，仅须凿除后浇UHPC，取下预制UHPC板，更换弯曲耗能钢筋即可。柱脚构造与梁柱节点构造类似，采用弯曲耗能钢筋、弧形预应力钢绞线和预制板。将梁柱节点和柱脚节点应用到框架结构中。每一层预制柱之间通过钢筋搭接，浇筑UHPC，张拉弧形预应力钢绞线进行连接。预制梁通过张拉弧形预应力钢绞线拼接在预制柱上。预应力钢绞线不需要通长布置，方便张拉。在柱脚节点和梁端塑性铰区域设置弯曲耗能钢筋和预制UHPC板，形成可更换区。
将本发明的自复位梁柱节点与普通梁柱节点进行OpenSees低周往复模拟结果比较，如图10和图11所示。由模拟结果可知，本发明的自复位节点残余位移小，具备良好的自复位效果，承载能力提升，变形能力较好，同时具有一定的耗能能力。本发明在地震后能够实现自复位，并且方便在可更换区对损伤节点和损伤柱进行修复和加固。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当了解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种自复位高延性装配式框架结构，包括预制柱（1），其特征在于，所述预制柱（1）中部两侧分别固定有分隔钢板（3），分隔钢板（3）中部连接有预制梁（2）；所述分隔钢板（3）中部以及对应的预制柱（1）部分形成有安装通孔；预制梁（2）内张拉有若干组自预制梁（2）的中部分别向预制梁（2）的顶面和底面延伸的弧形预应力钢绞线（5），弧形预应力钢绞线（5）穿过预制柱（1）和分隔钢板（3），并于预制梁（2）顶面和底面锚固固定；预制梁（2）内布设有若干梁纵筋（4）；所述分隔钢板（3）上部和下部固定有柱内钢筋（9），柱内钢筋（9）通过螺纹套筒（10）连接有弯曲耗能钢筋（8），弯曲耗能钢筋（8）与梁纵筋（4）相连。
2.如权利要求1所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述预制梁（2）的连接端为“凸”字形结构；预制梁（2）的连接端的顶端为核心区UHPC（11）；弯曲耗能钢筋（8）分别处于核心区UHPC（11）的上侧和下侧。
3.如权利要求2所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述弯曲耗能钢筋（8）的外侧盖设有预制UHPC板（6），预制UHPC板（6）与核心区UHPC（11）固定连接。
4.如权利要求3所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述核心区UHPC（11）内预埋有预埋套筒（13），螺杆（12）穿过预制UHPC板（6）与预埋套筒（13）螺纹连接并将预制UHPC板（6）与核心区UHPC（11）固定。
5.如权利要求3所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述预制UHPC板（6）与核心区UHPC（11）之间填充有后浇UHPC（7）；所述弯曲耗能钢筋（8）的耗能段包括有无粘结层。
6.如权利要求5所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述无粘结层为泡沫胶带。
7.如权利要求1所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述分隔钢板（3）外侧面中部内凹设置。
8.如权利要求1-7任一所述的自复位高延性装配式框架结构，其特征在于，所述预制柱（1）底部固定在底梁（14）上；预制柱（1）与底梁（14）的连接结构和预制柱（1）与预制梁（2）的连接结构相同。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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