可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构制造技术

本发明专利技术公开了一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，包括：多个立柱、设置于钢筋混凝土框架梁结构顶部和底部的多组钢筋组件和梁中部腰筋，多组钢筋组件的每组钢筋组件设置于相邻立柱之间，每组钢筋组件包括：套筒变形释放装置，套筒变形释放装置位于或临近钢筋混凝土框架梁结构在竖向载荷作用下的弯矩最小处。该结构在正常使用时，不会对安全性造成影响；在地震荷载作用下，至少能够在一定程度上使结构形成“强柱弱梁”的破坏模式，从而提高结构抗地震倒塌能力；在地震荷载作用下接近倒塌时，梁中承载力会实现二次上升，从而进一步提高结构抗地震倒塌能力；并在爆炸、冲击等荷载作用下使得结构发生局部柱子失效时，至少能够在一定程度上增大结构的悬链线竖向拉结抗力，从而提高结构的防连续倒塌能力。

【技术实现步骤摘要】
可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构
本专利技术涉及土木建筑
，特别涉及一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构。
技术介绍
房屋、桥梁等结构的垮塌是灾害中造成严重人员伤亡和巨大经济损失的直接原因。当前，基于可预期荷载下结构安全的设计方法已较为成熟，但仍难以避免极端灾害中的结构垮塌。然而，极端灾害难以预知，荷载形式多样，单一考虑某种荷载工况的抗倒塌设计很容易出现“按下葫芦浮起瓢”的情况。例如，在梁中增加拉结筋可提高结构的抗连续倒塌能力，但会使大震中“强柱弱梁”的破坏模式难以实现，从而增加了地震倒塌的可能性。因此，“如何提高结构在不同灾害荷载下的综合抗倒塌能力？”成为亟待解决的理论和技术问题。对于钢筋混凝土框架结构，强震作用下的倒塌和局部破坏引起的竖向连续倒塌是主要的灾害破坏形式。钢筋混凝土框架结构的“大震不倒”设计主要依靠结构破坏模式控制和构件耗能，即形成“强柱弱梁”机制，使整个结构中有尽可能多的构件形成塑性铰来耗散地震能量，避免框架柱端屈服而造成倒塌。但是实际震害调查发现：绝大多数经过“强柱弱梁”设计的钢筋混凝土框架在地震中并没有实现“强柱弱梁”的屈服机制，从而造成了严重的破坏和倒塌，损失惨重。相关研究表明，由于楼板现浇、超量实配、填充墙等实际工程因素，当前设计方法和构造形式很难保证“强柱弱梁”屈服机制形成。钢筋混凝土框架“大震不倒”设计的核心就是控制结构破坏模式，因此怎样真正在结构中实现“强柱弱梁”成为钢筋混凝土框架结构设计的一个难题。连续倒塌是指结构遭受小范围初始破坏后发生与初始破坏不成比例的连锁破坏。随着工程结构规模的越来越大，结构连续倒塌不仅会造成严重的人员伤亡和财产损失，还会带来极大的社会影响。钢筋混凝土框架结构发生竖向连续倒塌是最常见的灾害破坏形式，我国2010版的《混凝土结构设计规范》已将此纳入设计要求。钢筋混凝土框架结构竖向连续倒塌过程中框架梁板经历了受压拱机制-弯曲机制-悬链线机制，最终控制竖向连续倒塌极限荷载的是悬链线的拉结能力，在梁板中增加连续拉结筋是当前提高钢筋混凝土框架抗倒塌能力的主要方法。但这必然会增强梁的抗弯能力，从而加剧“强梁”、“弱柱”的形成；而再相应增加柱中的配筋，又会大大增加造价。这成为抗震设计和抗连续倒塌设计之间的一个矛盾。因此，在不显著增加造价的情况下同时提高钢筋混凝土框架结构的抗震性能和抗连续倒塌能力，成为当前结构设计中的又一个难题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，该结构可以提高结构抗地震倒塌能力，并提高结构的防连续倒塌能力。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，包括：多个立柱、设置于钢筋混凝土框架梁结构顶部和底部的多组钢筋组件和梁中部腰筋。所述多组钢筋组件的每组钢筋组件设置于相邻立柱之间，所述每组钢筋组件包括：套筒变形释放装置，所述套筒变形释放装置位于或临近所述钢筋混凝土框架梁结构在竖向载荷作用下的弯矩最小处。所述梁中部腰筋用于承担截面处初始拉力，并在所述套筒变形释放装置开始提供抗拉能力时，梁中部腰筋由于变形需求较小也不会被拉断，使得该梁截面处抗弯承载力实现二次上升。另外，根据本专利技术上述实施例的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构还可以具有以下附加的技术特征：本专利技术实施例的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，通过设置套筒变形释放装置且配置梁中部腰筋：(1)在正常使用时，由于套筒变形释放装位于或临近钢筋混凝土框架梁结构在竖向载荷作用下的弯矩最小处，不会对结构正常使用的安全性造成影响；(2)在地震荷载作用下，套筒变形释放装置不提供初始拉力，该截面处初始拉力由腰筋承担，梁有效高度至少在一定程度上降低，从而使得套筒变形释放装置处的梁截面具有较低的承载力，梁铰率先在此处产生，从而确保“强柱弱梁”的破坏模式的实现；(3)在地震荷载作用下结构接近倒塌时，套筒变形释放装置变形全部释放，钢筋在套筒中拉紧，此时套筒变形释放装置开始提供抗拉能力，同时梁中部腰筋由于变形需求较小也不会被拉断，因此该梁截面处抗弯承载力上升，从而降低结构倒塌风险；(4)在结构发生局部柱子失效导致连续倒塌时，套筒变形释放装置变形全部释放，钢筋在套筒中拉紧，此时套筒变形释放装置开始提供抗拉能力，同时梁中部腰筋由于变形需求较小也不会被拉断，因此该梁截面处具有比普通梁截面更大的转动变形能力、和普通梁截面相同的梁轴向抗拉能力，从而可提高结构的防连续倒塌能力。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：梁中加强结构，所述梁中加强结构至少设置在所述变形结构处。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述每组钢筋组件通过箍筋固定，所述箍筋构成所述梁中加强结构，所述套筒变形释放装置处配置加密箍筋。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述钢筋组件还包括：梁中纵筋，所述梁中纵筋连接设置于所述套筒变形释放装置的两端。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述套筒变形释放装置包括：套筒、法兰螺母、内螺丝和外螺丝。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，位于梁顶部的一组钢筋组件的套筒变形释放装置与位于梁底部的一组钢筋组件的套筒变形释放装置在竖向上相互错开预设位置。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述位于梁底部的一组钢筋组件的套筒变形释放装置离临近的梁柱节点区远于所述位于梁顶部的一组钢筋组件的套筒变形释放装置离临近的梁柱节点区。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述多组钢筋组件的部分钢筋组件并排间隔设置并处于同一水平高度。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的钢筋组件的组装示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的钢筋组件的初始状态示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的钢筋组件受拉力的最终状态示意图；图5为根据本专利技术另一个实施例的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构的结构示意图；图6为根据本专利技术一个实施例的钢筋混凝土框架梁结构的在竖向载荷和水平载荷下的弯矩对比图；图7为根据本专利技术一个实施例的钢筋混凝土框架梁结构在地震荷载工况下抵抗侧向倒塌示意图；图8为根据本专利技术一个实施例的钢筋混凝土框架梁结构在柱失效工况下抵抗连续倒塌示意图。附图标记说明：可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构10、多个立柱100、多组钢筋组件200、套筒变形释放装置210、套筒211、法兰螺母212、内螺丝和外螺丝213、梁中纵筋220、梁中部腰筋300和梁中加强结构400。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，其特征在于，包括：多个立柱、设置于钢筋混凝土框架梁结构顶部和底部的多组钢筋组件和梁中部腰筋，其中，所述多组钢筋组件的每组钢筋组件设置于相邻立柱之间，所述每组钢筋组件包括：套筒变形释放装置，所述套筒变形释放装置位于或临近所述钢筋混凝土框架梁结构在竖向载荷作用下的弯矩最小处；所述梁中部腰筋用于承担梁截面处初始拉力，并在所述套筒变形释放装置开始提供抗拉能力时，所述梁中部腰筋由于变形需求较小也不会被拉断，使得所述梁截面处抗弯承载力实现二次上升。

【技术特征摘要】
1.一种可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，其特征在于，包括：多个立柱、设置于钢筋混凝土框架梁结构顶部和底部的多组钢筋组件和梁中部腰筋，其中，所述多组钢筋组件的每组钢筋组件设置于相邻立柱之间，所述每组钢筋组件包括：套筒变形释放装置，所述套筒变形释放装置位于或临近所述钢筋混凝土框架梁结构在竖向载荷作用下的弯矩最小处；所述梁中部腰筋用于承担梁截面处初始拉力，并在所述套筒变形释放装置开始提供抗拉能力时，所述梁中部腰筋由于变形需求较小也不会被拉断，使得所述梁截面处抗弯承载力实现二次上升。2.根据权利要求1所述的可提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，其特征在于，还包括：梁中加强结构，所述梁中加强结构至少设置在所述变形结构处。3.根据权利要求2所述的提高结构综合抗倒塌能力的钢筋混凝土框架梁结构，其特征在于，所述每组钢筋组件通过箍筋固定，所述箍筋构成所述梁中加强结构，所述套筒变形释放装置处配置加密箍筋。4.根据权利要求1所述的可...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯鹏，强翰霖，杨培元，林红威，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11