一種屈曲約束鋼筋構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】一種屈曲約束鋼筋構(gòu)造，屬于建筑工程【技術(shù)領(lǐng)域】。其中上部鋼筋下端、下部鋼筋上端、屈曲約束鋼筋兩端和螺紋連接套筒內(nèi)側(cè)均具有螺紋。上部鋼筋和下部鋼筋采用螺紋鋼筋；自螺紋連接套筒端部向中間段留有空間用于約束屈曲鋼筋軸向變形時(shí)的變形量，內(nèi)徑變化段采用線性坡度變化。螺紋連接套筒用于連接上部鋼筋、下部鋼筋與屈曲約束鋼筋，其外徑小于約束套管內(nèi)徑，螺紋連接套筒外側(cè)中部設(shè)有帶六邊形卡槽的限位環(huán)；約束套管端頭與螺紋連接套筒之間的間隙采用封閉材料密封，密封時(shí)先填充環(huán)狀泡沫，再加上玻璃膠密封。該鋼筋構(gòu)造及其連接方式較為簡(jiǎn)單，可用作墩柱底部或柱-梁節(jié)點(diǎn)處的塑性鉸區(qū)的縱向受力鋼筋，有良好的滯回耗能能力。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑工程結(jié)構(gòu)部件，具體涉及鋼筋混凝土墩柱或柱-梁節(jié)點(diǎn)的塑 性鉸區(qū)的縱向受力鋼筋的屈曲約束構(gòu)造。 一種屈曲約束鋼筋構(gòu)造

【背景技術(shù)】
[0002] 在強(qiáng)震區(qū)修建橋梁、渡槽、建筑以及其它大型構(gòu)筑物時(shí)，為了減輕潛在地震的威 脅，必須對(duì)這類構(gòu)筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。以前傳統(tǒng)鋼筋混凝土墩柱等構(gòu)件的抗震設(shè)計(jì)通常采 用強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，但是該方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)通常延性不足，強(qiáng)震作用下通常發(fā)生脆性損傷甚 至結(jié)構(gòu)破壞。目前，常采用延性抗震設(shè)計(jì)方法，即提高構(gòu)件的延性抗震能力，避免結(jié)構(gòu)構(gòu)件 發(fā)生脆性損傷或者破壞，通常采用布置縱向受力鋼筋周圍的箍筋來(lái)實(shí)現(xiàn)，在一定程度上可 以抑制縱向受力鋼筋的屈曲。但當(dāng)?shù)卣鹱饔幂^大以及往復(fù)作用下，箍筋對(duì)縱向受力鋼筋的 側(cè)向約束能力有限，此時(shí)縱向受力鋼筋發(fā)生將發(fā)生屈曲失效，擠壓混凝土保護(hù)層使之破碎 剝落，從而導(dǎo)致鋼筋混凝土墩柱以及柱-梁節(jié)點(diǎn)的塑性鉸區(qū)產(chǎn)生"燈籠狀"的破壞形式。地 震后這種構(gòu)件破壞通常是難以修復(fù)的，很多時(shí)候不得不將結(jié)構(gòu)推導(dǎo)重建，經(jīng)濟(jì)成本較高，施 工難度較大。目前現(xiàn)有的鋼筋混凝土構(gòu)件中，還沒(méi)有涉及塑性鉸區(qū)縱向受力鋼筋減小屈曲 破壞的相關(guān)做法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種具有較高耗能能力的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，用 于鋼筋混凝土墩柱或墩柱-梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)件中，能起到防止縱向受力鋼筋的屈曲破壞、提高鋼 筋混凝土構(gòu)件抗震能力的作用。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0005] -種屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其包括上部鋼筋1、下部鋼筋2、屈曲約束鋼筋3、螺紋連 接套筒4、約束套管5及封閉材料；所述上部鋼筋1為普通縱向鋼筋，末端加工螺紋；下部鋼 筋2為普通縱向鋼筋，下部鋼筋2在與上部鋼筋1相鄰的一端加工螺紋；屈曲約束鋼筋3采 用屈服強(qiáng)度低于或等于上部鋼筋1和下部鋼筋2的屈服強(qiáng)度的鋼筋，兩端均加工螺紋；螺紋 連接套筒4內(nèi)側(cè)加工有與上部鋼筋1、下部鋼筋2及屈曲約束鋼筋3上的螺紋規(guī)格匹配的卡 套式螺紋直通管接頭，螺紋連接套筒4外側(cè)中部設(shè)有帶六邊形卡槽的限位環(huán)7 ;約束套管5 采用變內(nèi)徑鋼管；封閉材料由環(huán)狀泡沫8和玻璃膠6兩部分組成；
[0006] 上部鋼筋1和下部鋼筋2尺寸可以采用同種或不同種規(guī)格，將上部鋼筋1、下部鋼 筋2分別與屈曲約束鋼筋3相連接，保證上部鋼筋1、屈曲約束鋼筋3和下部鋼筋2軸線重 合；
[0007] 屈曲約束鋼筋3的直徑根據(jù)墩柱承載能力要求進(jìn)行確定，其長(zhǎng)度大于墩柱或 柱-梁節(jié)點(diǎn)屈曲破壞時(shí)的塑性鉸長(zhǎng)度。
[0008] 螺紋可以采用直螺紋或錐螺紋，螺紋連接套管5內(nèi)部為與上部鋼筋1、下部鋼筋2 和屈曲約束鋼筋3的螺紋相匹配的卡套式直螺紋直通管，螺紋連接套管5外部設(shè)置有帶六 邊形卡槽的限位環(huán)，卡槽便于使用工具旋緊螺紋以連接上部鋼筋1、下部鋼筋2與屈曲約束 鋼筋3,限位環(huán)同時(shí)用來(lái)限制約束套管5在使用過(guò)程中的軸向位移，防止約束套管5脫離屈 曲約束鋼筋3。
[0009] 約束套管5中段內(nèi)徑大于屈曲約束鋼筋3外徑，為屈曲約束鋼筋3在受軸向壓力 而屈曲時(shí)提供側(cè)向支撐。約束套管5兩端的內(nèi)徑大于鋼筋連接套筒4的外徑，中間內(nèi)徑大 于屈曲約束鋼筋3的外徑，自螺紋連接套筒4端部向中間段留有用于屈曲約束鋼筋3軸向 變形時(shí)的變形量，內(nèi)徑變化段采用線性坡度變化。約束套管5的內(nèi)徑在螺紋連接套筒4端 部向中間保留空隙，留出屈曲約束鋼筋3軸向壓縮變形時(shí)的變形量；約束套管5在工作時(shí)端 部受到連接套筒限位環(huán)7的限制，避免脫離屈曲約束鋼筋3,約束套管5長(zhǎng)度應(yīng)大于屈曲約 束鋼筋3的長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)軸向變形量之和；約束套管5端部與限位環(huán)7之間留有空隙以滿足 屈曲約束鋼筋3的軸向變形，空隙處填充環(huán)狀泡沫8以避免施工時(shí)混凝土砂漿填充。
[0010] 螺紋連接套筒4和約束套管5端部之間可采用封閉材料，先采用環(huán)形泡沫8填充 螺紋連接套筒4和約束套管5端部之間的空隙，再采用玻璃膠6封閉環(huán)形泡沫8與紋連接 套筒4和約束套管5端部的縫隙，防止在后期施工中砂漿流入到約束套管5內(nèi)部。
[0011] 在地震荷載等偶然荷載作用下，塑性鉸區(qū)的縱向鋼筋在往復(fù)荷載作用下將產(chǎn)生受 拉、受壓屈服，受壓屈服時(shí)，屈曲約束鋼筋3將受到外部約束套管5的側(cè)向約束，使得屈曲約 束鋼筋3在其約束套管5之間的縫隙中拉壓拉壓滯回變形，從而避免鋼筋屈曲失效，提高承 載構(gòu)件的耗能能力。
[0012] 屈曲約束鋼筋可采用屈服強(qiáng)度低于或等于上部鋼筋和下部鋼筋屈服強(qiáng)度的螺紋 鋼筋，其直徑應(yīng)根據(jù)墩柱承載能力要求進(jìn)行確定，其長(zhǎng)度應(yīng)大于墩柱或柱-梁節(jié)點(diǎn)屈曲破 壞時(shí)的塑性鉸長(zhǎng)度在地震作用下使其產(chǎn)生軸向拉壓變形，避免過(guò)早產(chǎn)生側(cè)向屈曲失穩(wěn)破 壞。
[0013] 螺紋連接套管將上部鋼筋、下部鋼筋分別與屈曲約束鋼筋相連，同時(shí)連接套管內(nèi) 部為卡套式螺紋直通管保證結(jié)構(gòu)抗剪、抗拉強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)需求，其螺紋可以選用直螺紋或 錐螺紋。連接套管外部中部設(shè)置帶六邊形卡槽的限位環(huán)，能起到便于施工和限制約束鋼管 軸向位移的作用。限位環(huán)與約束套管端部之間填充環(huán)狀泡沫，避免后期施工中鋼筋混凝土 填充后阻礙約束套管的縱向位移，進(jìn)而影響屈曲約束鋼筋的軸向變形。
[0014] 約束套管采用變內(nèi)徑鋼管，其中間段內(nèi)徑大于屈曲約束鋼筋直徑，其兩端部?jī)?nèi)徑 大于連接套管的外徑，自螺紋連接套筒端部向中間段留有用于屈曲約束鋼筋軸向變形時(shí)的 變形量，內(nèi)徑變化段采用線性坡度變化。約束套管兩端與連接套管限位環(huán)處留有空隙，保證 屈曲約束鋼筋軸向壓縮變形不受阻。約束套管在工作時(shí)受到限位環(huán)的約束，從而避免約束 套管與屈曲約束鋼筋的分離。
[0015] 封閉材料采用玻璃膠和環(huán)形泡沫，保證與約束套管和螺紋連接套筒密封相連，具 有隔水性能，防止在后期施工中砂漿等流入到約束套管內(nèi)部，同時(shí)環(huán)形泡沫防止了砂漿填 充在限位環(huán)與約束套管之間，保證本發(fā)明在運(yùn)用中混凝土不阻礙屈曲約束鋼筋的變形。
[0016] 約束套管與屈曲約束鋼筋之間的縫隙可以屈曲約束鋼筋產(chǎn)生屈服不行，在結(jié)構(gòu)不 失效的情況下滯回耗能。
[0017] 本發(fā)明可以獲得如下有益效果：
[0018] 本發(fā)明在地震荷載等偶然荷載的往復(fù)作用下，縱向受力鋼筋在受壓屈曲時(shí)受到外 部約束套管的約束，從而提高縱向受力鋼筋的軸向壓縮承載能力，在反復(fù)荷載下既能保持 縱向受力鋼筋本身的傳力承載性能，同時(shí)可以防止縱向受力鋼筋的屈曲失效，提高整個(gè)墩 柱構(gòu)件或墩柱-梁節(jié)點(diǎn)的耗能能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1防屈曲鋼筋構(gòu)造及連接方式剖面圖。
[0020] 圖2防屈曲鋼筋構(gòu)造的鋼筋軸力單元剖面圖。
[0021] 圖3防屈曲鋼筋構(gòu)造的連接套管連接單元剖面圖。
[0022] 圖4防屈曲鋼筋構(gòu)造約束鋼管約束單元剖面圖及左視圖。
[0023] 圖5防屈曲鋼筋構(gòu)造的連接方式詳圖A區(qū)域詳圖。
[0024] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：
[0025] 圖中：1 一上部鋼筋；2-下部鋼筋；3-屈曲約束鋼筋；4一螺紋連接套筒；5-約束 套管；6-玻璃膠；7-帶六邊形卡槽的限位環(huán)；8-環(huán)狀泡沫。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。
[0027] 圖1為本發(fā)明提供的屈曲約束鋼筋構(gòu)造及連接方式的剖面。本發(fā)明中的屈曲約束 鋼筋構(gòu)造由上部鋼筋、下部鋼筋、屈曲約束鋼筋、約束套管、螺紋連接套筒及封閉材料組成。 上部鋼筋1、下部鋼筋2和屈曲約束鋼筋3作為構(gòu)造的軸力單元設(shè)置在構(gòu)造內(nèi)部；約束套管 5作為約束單元設(shè)置在屈曲約束鋼筋3的外部，兩端與帶六邊形卡槽的限位環(huán)7之間有一定 空隙，在軸向拉伸或壓縮變形時(shí)收到限位環(huán)8的約束；封閉材料用在構(gòu)造的約束套管5兩端 與螺紋連接套筒4的間隙處。
[0028] 安裝時(shí)，先將屈曲約束鋼筋3和下部鋼筋2利用螺紋連接套管4利用工具通過(guò)限 位環(huán)7的六邊形卡槽旋緊；然后將約束套管5套在屈曲約束鋼筋3外部，約束套管5下端放 在限位環(huán)7上；隨后將上部鋼筋1利用螺紋連接套管4與屈曲約束鋼筋3上端利用工具通 過(guò)限位環(huán)7的六邊形卡槽連接；最后在約束套管5的上端和下端與螺紋連接套筒4之間的 空隙密封防水材料，在約束套管5的上端和下端與限位環(huán)7之間的間隙處填充環(huán)狀泡沫8。
[0029] 整個(gè)屈曲約束鋼筋構(gòu)造可用作建筑、橋梁、渡槽等建構(gòu)筑物的鋼筋混凝土墩柱構(gòu) 件、梁柱節(jié)點(diǎn)的塑性鉸區(qū)的縱向受力鋼筋，提高塑性鉸區(qū)縱向受力鋼筋的軸向受壓屈服能 力，進(jìn)而提高整個(gè)鋼筋混凝土構(gòu)件及結(jié)構(gòu)的抗震能力。屈曲約束鋼筋構(gòu)造的尺寸需要考慮 構(gòu)件的塑性鉸長(zhǎng)度和承載能力、施工條件等因素進(jìn)行確定。
【權(quán)利要求】
1. 一種屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：其包括上部鋼筋（1)、下部鋼筋（2)、屈曲約束 鋼筋（3)、螺紋連接套筒（4)、約束套管（5)及封閉材料；所述上部鋼筋（1)為普通縱向鋼 筋，末端加工螺紋；下部鋼筋（2)為普通縱向鋼筋，下部鋼筋（2)在與上部鋼筋（1)相鄰的 一端加工螺紋；屈曲約束鋼筋（3)采用屈服強(qiáng)度低于或等于上部鋼筋（1)和下部鋼筋（2) 的屈服強(qiáng)度的鋼筋，兩端均加工螺紋；螺紋連接套筒（4)內(nèi)側(cè)加工有與上部鋼筋（1)、下部 鋼筋（2)及屈曲約束鋼筋（3)上的螺紋規(guī)格匹配的卡套式螺紋直通管接頭，螺紋連接套筒 (4)外側(cè)中部設(shè)有帶六邊形卡槽的限位環(huán)（7);約束套管（5)采用變內(nèi)徑鋼管；封閉材料由 環(huán)狀泡沫（8)和玻璃膠（6)兩部分組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：上部鋼筋（1)和下部鋼筋 (2) 尺寸可以采用同種或不同種規(guī)格，將上部鋼筋（1)、下部鋼筋（2)分別與屈曲約束鋼筋 (3) 相連接，保證上部鋼筋（1)、屈曲約束鋼筋（3)和下部鋼筋（2)軸線重合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋結(jié)構(gòu)，其特征在于：屈曲約束鋼筋⑶的直徑 根據(jù)墩柱承載能力要求進(jìn)行確定，其長(zhǎng)度大于墩柱或柱-梁節(jié)點(diǎn)屈曲破壞時(shí)的塑性鉸長(zhǎng) 度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：螺紋可以采用直螺紋或錐 螺紋，螺紋連接套管（5)內(nèi)部為與上部鋼筋（1)、下部鋼筋（2)和屈曲約束鋼筋（3)的螺紋 相匹配的卡套式直螺紋直通管，螺紋連接套管（5)外部設(shè)置有帶六邊形卡槽的限位環(huán)，卡 槽便于使用工具旋緊螺紋以連接上部鋼筋（1)、下部鋼筋（2)與屈曲約束鋼筋（3)，限位環(huán) 同時(shí)用來(lái)限制約束套管（5)在使用過(guò)程中的軸向位移，防止約束套管（5)脫離屈曲約束鋼 筋⑶。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：約束套管（5)中段內(nèi)徑大 于屈曲約束鋼筋（3)外徑，為屈曲約束鋼筋（3)在受軸向壓力而屈曲時(shí)提供側(cè)向支撐。約 束套管（5)兩端的內(nèi)徑大于鋼筋連接套筒⑷的外徑，中間內(nèi)徑大于屈曲約束鋼筋⑶的 外徑，自螺紋連接套筒⑷端部向中間段留有用于屈曲約束鋼筋⑶軸向變形時(shí)的變形量， 內(nèi)徑變化段采用線性坡度變化。約束套管（5)的內(nèi)徑在螺紋連接套筒（4)端部向中間保留 空隙，留出屈曲約束鋼筋（3)軸向壓縮變形時(shí)的變形量；約束套管（5)在工作時(shí)端部受到連 接套筒限位環(huán)（7)的限制，避免脫離屈曲約束鋼筋（3)，約束套管（5)長(zhǎng)度應(yīng)大于屈曲約束 鋼筋（3)的長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)軸向變形量之和；約束套管（5)端部與限位環(huán)（7)之間留有空隙以 滿足屈曲約束鋼筋（3)的軸向變形，空隙處填充環(huán)狀泡沫（8)以避免施工時(shí)混凝土砂漿填 充。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：螺紋連接套筒（4)和約束 套管（5)端部之間可采用封閉材料，先采用環(huán)形泡沫（8)填充螺紋連接套筒（4)和約束套 管（5)端部之間的空隙，再采用玻璃膠（8)封閉環(huán)形泡沫（8)與紋連接套筒（4)和約束套 管（5)端部的縫隙，防止在后期施工中砂漿流入到約束套管（5)內(nèi)部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的屈曲約束鋼筋構(gòu)造，其特征在于：在地震荷載等偶然荷載作 用下，塑性鉸區(qū)的縱向鋼筋在往復(fù)荷載作用下將產(chǎn)生受拉、受壓屈服，受壓屈服時(shí)，屈曲約 束鋼筋（3)將受到外部約束套管（5)的側(cè)向約束，使得屈曲約束鋼筋（3)在其約束套管（5) 之間的縫隙中拉壓拉壓滯回變形，從而避免鋼筋屈曲失效，提高承載構(gòu)件的耗能能力。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK104088375SQ201410276434
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】賈俊峰, 張強(qiáng), 杜修力, 許紫剛 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)