一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁制造技术

本发明专利技术公开一种超高韧性混凝土‑钢构件组合可更换连梁，包括与剪力墙相连的超高韧性混凝土段、设置于两剪力墙之间的转换钢构件段以及可更换消能钢梁段，所述可更换消能钢梁段的两端分别通过所述转换钢构件段与所述超高韧性混凝土段连接，所述转换钢构件段通过锚固连接件预埋在所述超高韧性混凝土段中。本发明专利技术中的可更换消能钢梁段可通过腹板剪切屈服消耗大量的地震能量，大震作用下，可更换消能钢梁发生大变形后，可快速修复替换，有利于震后修复。本发明专利技术利用超高韧性水泥基复合材料和可更换消能钢梁段的优异耗能特性，实现对剪力墙连梁的技术方案改进，从而得到一种高耗能、易替换的震后可更换连梁结构，具有很好的实用价值和推广应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高耗能组合可更换连梁，具体涉及一种耗能性能优越、更换方便的超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁。
技术介绍
高层建筑结构复杂、人员集中，且高层建筑在强震过后的加固修复维修等成本远高于中低层建筑，在地震作用下，高层建筑一旦造成严重损伤对整个社会政治经济将会造成严重影响。连梁是高层建筑剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及框架-核心筒结构中主要的抗震耗能构件，但在地震作用下，连梁常发生剪切破坏，对于连梁的修复工作困难且耗时。城市发展的智能化和可持续要求对建筑结构抗震防灾提出了新的要求和挑战。可恢复性能结构一般是指结构遭遇地震后不需要修复或适度修复即可恢复其性能的建筑结构。如果将可恢复性能结构的技术方法推广应用在连梁结构上，不仅可显著减地震对连梁结构的破坏，直接降低震害损失，而且可显著缩短震后修复周期，为最终实现可恢复城市提供基本技术支持。可恢复性能结构的技术方法，主要包括采用可更换构件、保险丝构件和自复位结构技术等。超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为新型高性能混凝土材料，具有超高的极限拉伸应变能力，在地震作用下可以很大的吸收地震能量，显著改善混凝土结构的抗震性能和抗剪性能。利用这种材料的超高韧性和裂缝可控性，可以作为连梁的基体材料。钢连梁由于在反复荷载作用下可实现剪切屈服，耗能能力强，可采用螺栓、焊接等干法施工方式，施工方便，因此适合作为连梁的可>更换构件使用。传统的可更换连梁通常全长采用钢连梁形式，但是钢连梁与剪力墙墙肢之间存在连接困难、锚固长度长以及节点设计复杂等问题。有鉴于此，本案专利技术人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耗能能力强，震后便于更换，施工简单的的超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁。为了达到上述目的，本专利技术采用这样的技术方案：一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，包括与剪力墙相连的超高韧性混凝土段、设置于两剪力墙之间的转换钢构件段以及可更换消能钢梁段，所述可更换消能钢梁段的两端分别通过所述转换钢构件段与所述超高韧性混凝土段连接，所述转换钢构件段通过锚固连接件预埋在所述超高韧性混凝土段中。所述超高韧性混凝土段包括超高韧性水泥基复合材料基体、纵筋和箍筋。所述转换钢构件段包括钢构件和端板。所述可更换消能钢梁段采用普通钢板或低屈服点钢板。所述低屈服点钢板为屈服强度在100-225MPa的低屈服点钢板。所述可更换消能钢梁段采用工字钢梁。所述工字钢梁沿着其腹板长度设置有多个加劲肋板。所述工字钢梁的翼缘两端分别设置有连接板和高强螺栓，所述可更换消能钢梁段通过所述连接板和所述高强螺栓与所述转换钢构件段相连。所述超高韧性混凝土段的刚度和屈服强度均大于所述可更换消能钢梁段，所述转换钢构件段的刚度和屈服承载力也均大于所述可更换消能钢梁段。本专利技术一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，应用于高层建筑或超高层建筑中。采用上述技术方案后，本专利技术一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，不需要对剪力墙和连梁节点区做特殊处理，也不需要对剪力墙的边缘约束构件做特殊处理，按设计要求进行剪力墙的混凝土浇注以及超高韧性混凝土段的混凝土浇注，在连梁的跨中位置处预留转换钢构件段和可更换消能钢梁段的位置，将预制好的转换钢构件段和可更换消能钢梁段通过高强螺栓连接即可。本专利技术中的可更换消能钢梁段可通过腹板剪切屈服消耗大量的地震能量，大震作用下，可更换消能钢梁段发生大变形后，可快速修复替换，有利于震后修复。此外，超高韧性混凝土段具有良好的承载力和刚度，尤其具有优异的延性变形能力和裂缝控制能力，对于与超高韧性混凝土段连接的转换钢构件段来说，具有良好的可靠性。附图说明图1为本专利技术与剪力墙配合连接的结构示意图；图2为本专利技术中超高韧性混凝土段与剪力墙连接的结构示意图；图3为本专利技术中转换钢构件段的结构示意图；图4为本专利技术中可更换消能钢梁段的结构示意图；图5为带有超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁的联肢剪力墙地震前的结构示意图；图6为带有超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁的联肢剪力墙地震后的变形示意图。超高韧性混凝土段1超高韧性水泥基复合材料基体11纵筋12箍筋13转换钢构件段2钢构件21端板22可更换消能钢梁段3加劲肋板31锚固连接件4连接板5高强螺栓51剪力墙10具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。本专利技术一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，如图1所示，包括与剪力墙10相连的超高韧性混凝土段1、设置于两剪力墙10之间的转换钢构件段2以及可更换消能钢梁段3，超高韧性混凝土段1的刚度和屈服强度均大于可更换消能钢梁段3，转换钢构件段2的刚度和屈服承载力也均大于可更换消能钢梁段3。如图1和图2所示，超高韧性混凝土段1由超高韧性水泥基复合材料基体11、纵筋12和多个用于绑扎纵筋12的箍筋13组成，纵筋12沿着超高韧性水泥基复合材料基体11的宽度方向设置在超高韧性水泥基复合材料基体11内，各个箍筋13沿着纵筋12的长度方向设置在超高韧性水泥基复合材料基体11内，纵筋12的一端锚固在剪力墙10内，从而将超高韧性混凝土段1和剪力墙10连接起来。如图3所示，转换钢构件段2由钢构件21和分别与钢构件21两端连接的端板22组成，转换钢构件段2靠近剪力墙10一端的端板22上安装有多个锚固连接件4，转换钢构件段2通过锚固连接件4预埋在超高韧性混凝土段1中。可更换消能钢梁段3采用普通钢板或屈服强度在100-225MPa的低屈服点钢板。本实施例中，可更换消能钢梁段采用低屈服点钢材，屈服强度虽然不到普通钢材(如Q235钢材)的一半，但材料延性却是普通钢材的两倍左右，具有明显的延性耗能优势。可更换消能钢梁段3采用工字钢梁，工字钢梁具有良好的承载能力与塑性变形能力，由于将该可更换连梁设计为可更换消能钢梁段3的刚度和屈服承载力较小，在该可更换连梁变形时，保证可更换消能钢梁段3首先发生破坏，起到耗能作用。如图3和图4所示，工字钢梁沿着其腹板长度设置有多个加劲肋板31，工字钢梁的翼缘两端分别设置有连接板5，各块连接板5上安装有多个高强螺栓51，可更换消能钢梁段3通过连接板5上的高强螺栓51与转换钢构件段2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高韧性混凝土‑钢构件组合可更换连梁，其特征在于：包括与剪力墙相连的超高韧性混凝土段、设置于两剪力墙之间的转换钢构件段以及可更换消能钢梁段，所述可更换消能钢梁段的两端分别通过所述转换钢构件段与所述超高韧性混凝土段连接，所述转换钢构件段通过锚固连接件预埋在所述超高韧性混凝土段中。

【技术特征摘要】
1.一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，其特征在于：
包括与剪力墙相连的超高韧性混凝土段、设置于两剪力墙之间的转换
钢构件段以及可更换消能钢梁段，所述可更换消能钢梁段的两端分别
通过所述转换钢构件段与所述超高韧性混凝土段连接，所述转换钢构
件段通过锚固连接件预埋在所述超高韧性混凝土段中。
2.根据权利要求1所述的一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更
换连梁，其特征在于：所述超高韧性混凝土段包括超高韧性水泥基复
合材料基体、纵筋和箍筋。
3.根据权利要求1所述的一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更
换连梁，其特征在于：所述转换钢构件段包括钢构件和端板。
4.根据权利要求1所述的一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更
换连梁，其特征在于：所述可更换消能钢梁段采用普通钢板或低屈服
点钢板。
5.根据权利要求4所述的一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更
换连梁，其特征在于：所述低屈服点钢板为屈服强度在100-225MPa
的低屈服点钢板。

【专利技术属性】
技术研发人员：侯炜，陈彬，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35