專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼筋混凝土延性柱耗能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的裝置，尤其適用于底層大空間柔性結(jié)構(gòu)和高層框架結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
地震是人類(lèi)社會(huì)面臨的一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，地球每年平均發(fā)生500萬(wàn)次左右的地震，其中，5級(jí)以上的破壞性地震約占1000次。地震除造成人員傷亡外還通常給人類(lèi)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和財(cái)產(chǎn)損失。我國(guó)地處地震多發(fā)區(qū)，大多數(shù)城市受到地震的威脅，特別是現(xiàn)在城市建設(shè)的主體材料仍是鋼筋混凝土，而且廣泛采用使用性能較為優(yōu)越而抗震性能較差的鋼筋混凝土底層大空間柔性框架結(jié)構(gòu)，其抗震性能有待提高?？紤]到強(qiáng)烈地震災(zāi)害具有發(fā)生頻率低、破壞力大和不確定性高的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用并且安全可靠的抗震新體系尤其必要。
提高結(jié)構(gòu)抗震性能的方法最為基本的手段是提高結(jié)構(gòu)自身強(qiáng)度和延性，以主體結(jié)構(gòu)抵抗地震及吸收地震能量。一方面，國(guó)內(nèi)外對(duì)于提高構(gòu)件自身延性性能的研究成果很多，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)特別是約束混凝土的發(fā)展，在提高其自身延性方面取得了可喜的進(jìn)步，高延性鋼筋混凝土柱的極限變形能力可以達(dá)到1/20～1/10，超高延性鋼筋混凝土柱的極限變形能力甚至可以達(dá)到1/5～1/2以上，這為直接采用延性鋼筋混凝土材料作為耗能機(jī)構(gòu)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；另一方面，鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)柱子變形能力的提高，也為在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中采用消能減震機(jī)構(gòu)擴(kuò)展了發(fā)展空間。
現(xiàn)在，在工程實(shí)踐中廣泛采用阻尼器來(lái)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)耗能、減震控制的目的，然而，這些阻尼器或耗能裝置存在著與主體結(jié)構(gòu)材料不同，需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)加工完成、專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員設(shè)計(jì)安裝以及日常維護(hù)等缺陷，從而給設(shè)計(jì)、施工以及管理帶來(lái)很多不便，還使造價(jià)明顯增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服輔助耗能裝置與主體結(jié)構(gòu)材料不同，需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)加工完成、專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人員設(shè)計(jì)安裝以及日常維護(hù)給設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)不便，使造價(jià)增高的不足，本實(shí)用新型提供一種耗能器，它不僅采用與主體結(jié)構(gòu)相同的材料，與現(xiàn)行設(shè)計(jì)施工習(xí)慣相一致，便于施工易于保證工程質(zhì)量，在使用期間也無(wú)需維護(hù)，具有與主體結(jié)構(gòu)同樣的耐久性，有利于降低造價(jià)而且占用墻內(nèi)空間很少，設(shè)置自由度較大，對(duì)房屋的使用功能影響較小。
本實(shí)用新型提供的鋼筋混凝土延性柱耗能器，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)附圖1，此裝置包括鋼筋混凝土延性柱1及其兩端的剛性支座2，所述鋼筋混凝土延性柱1為密配箍筋柱、加配X形筋柱、鋼管混凝土柱及纖維混凝土柱中的任意一種或兩種及以上組合的柱，延性柱采用1～10根并列使用，延性柱的高度是結(jié)構(gòu)層高的1/4～1/2倍。
本實(shí)用新型按柱或短肢墻形式置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，連接方式可采用現(xiàn)澆一體式或預(yù)制裝配式。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理為鋼筋混凝土延性柱按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，其變形能力一般為1/25～1/10，延性柱位移角等于延性柱的側(cè)移與延性柱高的比值，結(jié)構(gòu)層間位移角等于層間位移與結(jié)構(gòu)層高的比值，延性柱的側(cè)移等于結(jié)構(gòu)的層間位移，延性柱位移角將層間位移角放大2～4倍，即當(dāng)層間位移角較小時(shí)，鋼筋混凝土延性柱的位移角也比較大進(jìn)而可以消耗更多能量。
本實(shí)用新型有效地提高結(jié)構(gòu)抗震能力，布置靈活，設(shè)計(jì)施工比較簡(jiǎn)單。


圖1(a)是本實(shí)用新型的正面圖；(b)是本實(shí)用新型的A-A剖面圖；圖2是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的縱剖面配筋圖；圖3是圖2的I-I，II-II剖面圖；圖4(a)是鋼筋混凝土延性柱耗能器在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用示意圖；(b)是鋼筋混凝土延性柱耗能器及結(jié)構(gòu)變形示意圖；其中1為鋼筋混凝土延性柱，2為剛性支座；3為延性柱平行縱筋，4為延性柱X形筋，5為延性柱箍筋，6為剛性支座的縱向受力筋，7為剛性支座的縱向構(gòu)造筋，8為剛性支座箍筋；H為耗能器高度，B為剛性支座長(zhǎng)度，D為剛性支座的寬度，f為剛性支座的高度，e為鋼筋混凝土延性柱的高度，h為鋼筋混凝土延性柱截面高度，b為鋼筋混凝土延性柱截面寬度，d為外側(cè)鋼筋混凝土延性柱外邊緣到剛性支座外邊緣的距離，a為鋼筋混凝土延性柱的間距。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖2-4詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)例，鋼筋混凝土延性柱采用加配X形筋的柱，耗能器有3根延性柱并列組成。
鋼筋混凝土延性柱的截面尺寸(b×h)240×240mm2，高度(e)900mm，延性柱之間的間距(a)50mm；剛性支座截面尺寸(B×D)1020×240mm2，高度(f)900mm?；炷恋燃?jí)C40，主筋采用HRB400，箍筋采用HRB335。
參見(jiàn)圖2，鋼筋混凝土延性柱的平行縱筋3為 X形筋4為 箍筋5為Φ8@50；X形筋的彎起點(diǎn)高度(d’)為75mm，實(shí)踐表明當(dāng)X形筋的面積與全部縱筋面積之比在1/2左右延性柱的延性最好，X形筋彎起點(diǎn)距離剛性支座表面一定距離也有利于提高構(gòu)件的延性；剛性支座的縱向受力筋6為 并按構(gòu)造配置縱向構(gòu)造筋7為6Φ10，箍筋8為Φ8@150；縱筋的錨固滿(mǎn)足《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。
圖4是鋼筋混凝土延性柱耗能器在某一高層框架結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)層高H’3300mm，耗能器高2700mm，耗能器的延性柱和上下剛性支座均高900mm?？蚣艿淖冃谓铅?，延性柱的變形角φ，其中二者關(guān)系為φ＝θ×H’/e。
權(quán)利要求1.鋼筋混凝土延性柱耗能器，其特征在于由鋼筋混凝土延性柱(1)及其兩端的剛性支座(2)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土延性柱耗能器，其特征在于所述的鋼筋混凝土延性柱(1)為密配箍筋柱、加配X形筋柱、鋼管混凝土柱及纖維混凝土柱中的任意一種或兩種以上組合的柱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼筋混凝土延性柱耗能器，其特征在于所述的鋼筋混凝土延性柱(1)采用1～10根高延性柱并列使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鋼筋混凝土延性柱耗能器，其特征在于所述的延性柱高度為結(jié)構(gòu)層高的1/4～1/2倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筋混凝土延性柱耗能器，其特征在于延性柱耗能器按柱或短肢墻形式置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，連接方式采用現(xiàn)澆一體式或預(yù)制裝配式。
專(zhuān)利摘要鋼筋混凝土延性柱耗能器，屬于提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的裝置。特征在于，此裝置包括鋼筋混凝土延性柱(1)及其兩端的剛性支座(2)，所述鋼筋混凝土延性柱(1)為密配箍筋柱、加配X形筋柱、鋼管混凝土柱及纖維混凝土柱中任意一種或兩種及以上組合的柱，鋼筋混凝土延性柱的變形能力一般為4％～10％，延性柱的高度一般是結(jié)構(gòu)層高的1/4～1/2倍，延性柱位移角將層間位移角放大2～4倍，鋼筋混凝土延性柱耗能器按柱或短肢墻形式置于基礎(chǔ)與梁或梁與梁之間，連接方式可采用現(xiàn)澆一體式或預(yù)制裝配式。此實(shí)用新型有效地提高結(jié)構(gòu)抗震能力，布置靈活，設(shè)計(jì)施工比較簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)E04B1/98GK2809057SQ20052010325
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者馬華, 王文娟, 閆維波, 李振寶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)