一种用于地下结构n型连接预制分体柱制造技术

一种用于地下结构n型连接预制分体柱，该分体柱由预制钢筋混凝土柱、n型连接件、外包薄钢板、预留连接钢筋和预留高强螺栓组成。所述预制钢筋混凝土柱主体为普通常规设计的钢筋混凝土柱，顶、底部设置预留连接钢筋，相邻两侧面设置预留高强螺栓。所述n型连接件通过所述预留高强螺栓将所述预制钢筋混凝土柱两两相连，并通过所述预留连接钢筋安装于地下结构中。所述外包薄钢板外贴于所述预制钢筋混凝土柱外侧，将预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹，以保证分体柱正常使用状态的工作性能。本发明专利技术概念清晰，原理明确，易于生产，便于维修，可安装于地下结构关键部位，减轻地下结构在地震作用下的破坏。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地下结构工程的建设领域，尤其是涉及一种用于地下结构n型连接预制分体柱，属于预制装配式地铁车站抗震

技术介绍
近年来，随着世界各国城市化进程的不断推进，国内外学者逐渐意识到开发利用地下空间将成为重要的发展方向。地下结构在城市建设、交通运输、国防工程、水利工程等各个领域得到了越来越广泛的应用，如铁路隧道，地铁工程，地下商场，防空工程等。实践表明，21世纪是地下空间开发利用的世纪，而且目前地下空间的开发和地下结构的建设已经在世界范围内进入了快速发展的高峰期。对于城市交通领域，以地铁工程为骨干的大运量快速公共交通系统在解决城市交通运输问题上发挥着不可或缺的作用。虽然地下工程的发展日益蓬勃，但是地下工程也面临着挑战——地震的作用。特别是1995年7.2级日本阪神地震中，神户市内地下结构发生了有史以来最严重的破坏，地铁、地下停车场、地下隧道和地下商业街等大量地下工程均发生严重破坏。最引人注意的是地铁车站的破坏，地震中共有5个地铁车站和约3km的地铁区间隧道发生破坏，其中大开地铁车站的破坏最为严重，一半以上的中柱完全坍塌，导致顶板坍塌破坏和上覆土层的沉降，最大沉降量达2.5m之多。相关研究表明竖向地震动有可能是引起地下结构破坏的关键因素，特别是，对于浅埋地下结构情况，上覆土体可能在地震作用初始阶段发生剪切破坏，此时，它与地下结构周围的其它土体已不是一个连续的整体，在后续的地震反应中，它的作用仅是堆积到地下结构顶板上与周围土体发生弱连接的堆积土(类似于回填土体情况)效应，对地下结构的约束作用和地震反应影响也完全不同于连续土体对应的情况。上覆土体竖向惯性力作用对地下结构的关键支撑构件的竖向受力评价会产生极大影响，实际上是改变了支撑柱的轴压比，从而改变了支撑柱的抗剪切强度和变形性能。对地下结构地震反应受力而言，支撑柱的抗剪切强度提高而极限变形能力降低是不利的，这意味着支撑柱将分担更多的由于土层变形而作用在地下结构上的水平向剪力，同时，其极限变形能力的降低使得它可能先于侧墙遭到破坏，进而导致顶板以及地下结构体系的整体毁坏。本专利技术基于地下结构的震害特点以及地下结构的破坏机理，提出一种用于地下结构n型连接预制分体柱，用于替代传统地下结构中的普通现浇钢筋混凝土柱。正常使用状态下，外包薄钢板将n型连接件连接后的预制钢筋混凝土柱整体包裹，预制钢筋混凝土柱之间的连接缝不外露而保证分体柱的安全使用；地震作用下地下结构上覆土体易出现剪切破坏，在其自重及附加竖向惯性力作用下，地下结构需承受较大的竖向荷载作用。采用上述分体柱取代传统现浇整体钢筋混凝土柱，克服了传统钢筋混凝土柱在高轴压作用下水平变形能力不足的缺陷，同时预制钢筋混凝土柱之间的相对变形带动n型连接件剪切变形并耗散部分地震能量，从而保护了地下结构关键构件免受地震破坏。
技术实现思路
本专利技术公开一种用于地下结构n型连接预制分体柱，该分体柱在地震作用下能承受较大的上覆土体的竖向惯性力，同时也提高高轴压作用下分体柱的侧向变形能力，从而减轻地下结构的地震灾害。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于地下结构n型连接预制分体柱，该分体柱由预制钢筋混凝土柱、n型连接件、外包薄钢板、预留连接钢筋以及预留高强螺栓组成。进一步地，所述预制钢筋混凝土柱主体为常规设计的钢筋混凝土柱，顶、底部分别设置预留连接钢筋，相邻两侧面设置预留高强螺栓。进一步地，所述预留连接钢筋将所述预制钢筋混凝土柱与地下结构顶梁和底梁相连，形成可靠整体。进一步地，所述预留高强螺栓每四个或大于四个构成一个螺栓群，螺栓群沿所述预制钢筋混凝土柱高度方向等间距分布。进一步地，所述n型连接件由低屈服点软钢材料制成，形状似“n”，两翼预留螺栓孔。进一步地，所述n型连接件通过所述预留高强螺栓安装于两个所述预制钢筋混凝土柱之间；所述n型连接件沿所述预制钢筋混凝土柱高度方向等间距分布，并将所述预制钢筋混凝土柱两两相连。进一步地，所述外包薄钢板由薄薄钢板材制成，外贴于所述预制钢筋混凝土柱外侧，将两两相连后的所述预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹。本专利技术的工作机理是：上述用于地下结构n型连接预制分体柱通过预埋在预制钢筋混凝土柱顶底部的连接钢筋安装于地下结构关键部位代替普通现浇钢筋混凝土柱。正常使用状态下，由外包薄钢板将预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹，以保证分体柱的正常使用。当地震作用时，首先被破坏的是外包薄钢板，随后各预制钢筋混凝土柱之间的相对变形带动n型连接件的相对变形，并且耗散部分地震能量。地下结构采用n型连接预制分体柱能承受和传统现浇整体钢筋混凝土柱相近的竖向荷载，同时n型连接件可为高轴压作用下的预制分体柱提供较大的侧向变形能力，从而保证了地震中地下结构关键构件中柱的安全性能，大大减轻地下结构在地震中可能出现的破坏。本专利技术的优点在于：通过外包薄钢板将预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹，以保证分体柱在正常使用状态下的工作性能。地震作用下该外包薄钢板首先被破坏，随后各预制钢筋混凝土柱之间的相对变形带动n型连接件的相对变形，并且耗散部分地震能量。地下结构n型连接预制分体柱在承受较大竖向荷载的同时，又具有较有较高的侧向变形能力，从而保证了地震中地下结构关键构件中柱的安全性能，大大减轻地下结构在地震中可能出现的破坏。本专利技术概念清晰，原理明确，易于生产，便于维修。附图说明图1为n型连接预制分体柱俯视图。图2为设置预留连接钢筋和预留高强螺栓的预制钢筋混凝土柱。图3为n型连接件。图4为n型连接预制分体柱正视图。图5为n型连接预制分体柱在地下结构中的一种应用。图中：1、预制钢筋混凝土柱，2、n型连接件，3、外包薄钢板，4、预留连接钢筋，5、预留高强螺栓。具体实施方式如图1-5所示，一种用于地下结构n型连接预制分体柱，该分体柱由预制钢筋混凝土柱(1)、n型连接件(2)、外包薄钢板(3)、预留连接钢筋(4)和预留高强螺栓(5)组成。所述预制钢筋混凝土柱(1)的纵向钢筋在顶底面全部伸出作为所述预留连接钢筋(4)；所述预制钢筋混凝土柱(1)的钢筋笼焊接有所述预留高强螺栓(5)；所述n型连接件(2)通过其两翼的预留螺栓孔与所述高强螺栓(5)相连；所述外包钢板(3)粘贴在所述预制钢筋混凝土柱(1)的外侧，将两两相连后的预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹。本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)主体为普通钢筋混凝土柱，其按相应尺寸在钢筋混凝土构件加工厂预制，并运输至现场进行拼装。本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)在预制过程中，纵向钢筋在顶底部全部伸出，其伸出长度不宜小于50cm，作为预留连接钢筋(4)与地下结构顶梁和底梁相连接。本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)在预制过程中，在钢筋笼上焊接10cm左右的高强螺栓，待混凝土浇筑完成后，高强螺栓伸出预制钢筋混凝土柱侧面长度不宜小于5cm，作为预留高强螺栓(5)。本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)在预制过程中，相邻两个侧面预留高强螺栓(5)，每四个或大于四个高强螺栓构成一个螺栓群，螺栓群沿预制钢筋混凝土柱高度方向等间距分布，其间距在1m～1.5m范围。本实例中，所述n型连接件(2)由低屈服点软钢材料制成，n型连接件(2)的两翼预留有螺栓孔，通过螺栓群将预制钢筋混凝土柱两两相连。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于地下结构n型连接预制分体柱，其特征在于：该分体柱由预制钢筋混凝土柱(1)、n型连接件(2)、外包薄钢板(3)、预留连接钢筋(4)和预留高强螺栓(5)组成；所述预制钢筋混凝土柱(1)的纵向钢筋在顶底面全部伸出作为所述预留连接钢筋(4)；所述预制钢筋混凝土柱(1)的钢筋笼焊接有所述预留高强螺栓(5)；所述n型连接件(2)通过其两翼的预留螺栓孔与所述高强螺栓(5)相连；所述外包钢板(3)粘贴在所述预制钢筋混凝土柱(1)的外侧，将两两相连后的预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹。

【技术特征摘要】
1.一种用于地下结构n型连接预制分体柱，其特征在于：该分体柱由预制钢筋混凝土柱(1)、n型连接件(2)、外包薄钢板(3)、预留连接钢筋(4)和预留高强螺栓(5)组成；所述预制钢筋混凝土柱(1)的纵向钢筋在顶底面全部伸出作为所述预留连接钢筋(4)；所述预制钢筋混凝土柱(1)的钢筋笼焊接有所述预留高强螺栓(5)；所述n型连接件(2)通过其两翼的预留螺栓孔与所述高强螺栓(5)相连；所述外包钢板(3)粘贴在所述预制钢筋混凝土柱(1)的外侧，将两两相连后的预制钢筋混凝土柱及其之间的连接缝整体包裹。2.根据权利要求1所述的一种用于地下结构n型连接预制分体柱，其特征在于：所述预制钢筋混凝土柱(1)主体为普通钢筋混凝土柱，其按相应尺寸在钢筋混凝土构件加工厂预制，并运输至现场进行拼装。3.根据权利要求1所述的一种用于地下结构n型连接预制分体柱，其特征在于：所述预制钢筋混凝土柱(1)在预制过程中，纵向钢筋在顶底部全部伸出，其伸出长度不宜小于50cm，作为预留连接钢筋(4)与地下结构顶梁和底梁相连接。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜修力，许紫刚，许成顺，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11