一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点制造技术

本发明专利技术公开了一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，所述混凝土柱脚节点设置在混凝土结构矩形截面柱底部，包括混凝土柱、高延性可更换耗能连接组件和混凝土基础，所述高延性可更换耗能连接组件分别与混凝土柱和混凝土基础中预埋的钢连接块通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。本发明专利技术的混凝土柱底部设有柱底加强芯柱，其可在地震作用下承担柱底压力，且不会发生损伤；高延性可更换耗能连接组件被安装在柱脚节点四个侧面，以代替原有位置的受力纵筋，在中震或大震时可利用其滞回性能耗散地震能量，并将损伤控制在其内部。

A kind of concrete column base joint with high ductility and replaceable energy dissipation components

【技术实现步骤摘要】
一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点
本专利技术涉及土木工程领域，具体涉及一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点。
技术介绍
(1)地震作用下的柱脚损伤在地震作用下，钢筋混凝土柱或桥梁墩柱在承受竖向荷载的同时还要受到往复的水平荷载作用，当抗弯、抗剪强度或延性不足时，都会引起柱的开裂或破坏。柱脚部位受到较大的压力和弯矩的共同作用，在弯矩作用下一侧受压、一侧受拉，会较早形成塑性铰。尤其是混凝土框架结构的柱脚，柱脚节点的构造是混凝土结构抗震能力发挥的关键，在强烈地震作用下不可避免地会出现塑性铰。对于传统的混凝土柱，柱底受压侧的混凝土可以提供的极限压应变很小，采用约束配筋对其极限压应变的提高作用也十分有限，在交替的反复弯矩作用下，受压的混凝土可能由于疲劳作用而被压酥，而箍筋本身无法限制受压主筋的屈曲，存在严重的混凝土压碎剥落、箍筋外鼓崩断等现象，导致滞回曲线的承载能力显著降低。柱底的混凝土被压碎和受压钢筋的屈服使得震后修复工作变得十分困难。如何减小地震作用下柱底所受的损伤，并使损伤集中于便于震后修复的部位，实现损伤可控的目标，是研究者们共同关心的问题。(2)屈曲约束支撑(BRB)研究安全可靠、经济适用的结构抗震体系与减震方法，最大限度减轻地震灾害影响，是工程领域的一项重大需求和迫切任务。消能减震通过耗能装置吸收和耗散地震能量，能有效减小结构的响应和损伤，避免主体结构发生严重破坏，是实现基于性能抗震的重要手段。屈曲约束支撑(BRB)是一种通过外部约束部件约束支撑核心板并防止其受压屈曲的轴向受力构件，在强烈地震作用下能充分发挥核心板在循环拉压作用下的滞回性能，达到耗散地震能量的目的。在框架结构中，屈曲约束支撑(BRB)通常布置在框架对角线节点之间，构件尺寸较大，对框架结构空间利用有一定的不利影响。也有设置在靠近梁柱节点外部的隅撑，相较于屈曲约束支撑(BRB)节省了结构空间，但对结构美观与空间利用仍有不利影响。(3)震后修复强烈地震发生后，结构的屈服部位会发生较大损伤。已发生损伤的工程结构，承受荷载和作用的能力减弱，受力性能劣化，结构的安全度降低。在将来可能发生的地震作用下，更有可能由于已损伤部位的加速失效而造成结构丧失整体性，严重的可能发生倒塌，造成人民生命和财产的巨大损失。但若能通过快速的修复工作来恢复结构的承载能力和受力性能，则对灾后恢复和重建工作都能起到至关重要的有益作用。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所针对的技术问题为：(1)柱脚节点的构造是混凝土结构抗震能力发挥的关键。在强烈地震作用下，柱脚节点所承担的轴力和弯矩较大，节点处易出现受压区混凝土被压碎、受压主筋屈曲、箍筋外鼓崩断等现象，导致滞回曲线的承载能力显著降低；(2)损伤构件易更换是保证结构性能易修复的关键。当前，结构性能易修复是工程结构抗震的最新要求。耗能连接通过材料的塑性滞回耗能能力来耗散地震能量，而塑性的发展和累积同时会带来结构损伤的逐步加剧。为了保证地震后结构具有承受后续服役期内可能遭遇地震的抗震能力，在地震后对损伤的结构进行快速修复是最为经济的方案，而更换损伤的构件是修复结构最为彻底和完善的修复手段；(3)现有的震后可修复混凝土柱脚节点存在一些不足之处。目前已经提出的在混凝土柱脚节点处设置震后可更换耗能连接件的方法中，多采用可更换钢板作为主要耗能部件，但在可更换钢板的侧面和平面外缺乏有效的屈曲约束装置，易导致大震作用下可更换钢板受压屈曲，难以达到全截面屈服，无法良好地发挥其滞回耗能能力。此外，在已有的专利技术中，可更换钢板与混凝土柱身、混凝土基础之间多采用螺栓连接，连接构造形式较为复杂，构件制作和安装时对施工精度要求较高，震后修复的工作量较大。本专利技术目的是提供一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，以同时满足受力合理、施工便捷、结构美观、消能减震能力强与震后易修复的要求。技术方案：本专利技术一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，所述混凝土柱脚节点设置在混凝土结构矩形截面柱底部，包括混凝土柱、高延性可更换耗能连接组件和混凝土基础，所述高延性可更换耗能连接组件分别与混凝土柱和混凝土基础中预埋的钢连接块通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。进一步的，所述混凝土柱包括混凝土柱身和矩形截面的柱底加强芯柱，所述柱底加强芯柱的截面小于混凝土柱身的截面从而形成预留空间，且柱底加强芯柱的截面中心与混凝土柱身的截面中心位于同一条铅垂线上。混凝土柱底部设有柱底加强芯柱，即使柱的轴压比较大，柱底加强芯柱依然不会发生损伤，避免出现传统混凝土柱底部受压区混凝土被压碎的情况。进一步的，所述混凝土柱身和柱底加强芯柱之间存在截面突变区域，所述截面突变区域设有柱底钢连接块，所述柱底钢连接块与混凝土柱身内的柱内锚固纵筋固定连接。进一步的，所述高延性可更换耗能连接组件分别布置在柱底加强芯柱的四个侧面上，安装完成后采用填充混凝土填实所述预留空间的剩余部分，且浇筑填充混凝土时需在所述高延性可更换耗能连接组件上和/或下两端分别预留一条水平缝。高延性可更换耗能连接组件相当于小型屈曲约束支撑，安装在混凝土柱脚节点四侧以代替原有位置受力纵筋的延性耗能组件，施工安装非常方便。水平缝用于防止填充混凝土在柱弯曲时承担竖向压力作用。进一步的，所述高延性可更换耗能连接组件包括一块或多块并排布置的耗能核心钢板、包围耗能核心钢板的两块约束盖板和两块填充板，以及连接螺栓，所述两块约束盖板分别位于耗能核心钢板的钢面前后两侧，所述两块填充板分别位于耗能核心钢板的钢身左右两侧，所述连接螺栓将约束盖板和填充板连成一体，所述约束盖板和填充板上均设有便于连接螺栓对齐并穿过的螺栓孔，所述耗能核心钢板为完整钢板或中部开槽钢板，耗能核心钢板由无粘结材料包裹。耗能核心钢板在受压时受到约束盖板和填充板约束，而约束盖板和填充板被连接螺栓固定在耗能核心钢板的四周，即使耗能核心钢板受压屈服，也不会发生大幅值的屈曲。进一步的，所述耗能核心钢板沿长度方向从上至下依次划分为柱向连接段、柱向过渡段、耗能段、基础向过渡段、基础向连接段，所述柱向连接段和基础向连接段的截面积大于所述耗能段的截面积，所述耗能段与柱向连接段及基础向连接段之间平缓过渡，分别形成柱向过渡段及基础向过渡段，所述柱向连接段与柱底钢连接块之间通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。进一步的，所述耗能核心钢板采用中部开槽钢板或多块并排布置钢板时，其中部开槽或多块钢板之间的空间中设有槽部填充块。进一步的，所述约束盖板和填充板的长度均略小于耗能核心钢板的长度；所述约束盖板、填充板、槽部填充块和耗能核心钢板的各个相应表面之间留有间隙，所述间隙或被无粘结材料所填充。进一步的，所述混凝土基础包括基础混凝土块、凸起限位块和基础钢连接块，所述基础钢连接块锚固于基础混凝土块的顶面并与柱底钢连接块的位置相对应，所述柱底加强芯柱的底面放置于基础混凝土块的顶面中央，所述凸起限位块与柱底加强芯柱的底部侧面相互贴紧，凸起限位块与基础钢连接块固定连接，所述基础钢连接块的底面与基础锚固纵筋固定连接，所述耗能核心钢板的基础向连接段与基础钢连接块之间通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。柱底加强芯柱放置于基础混凝土块顶面中央，在地震作用下可自由摇摆，但因其四周设置了紧贴但不相连的凸起限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱脚节点设置在混凝土结构矩形截面柱底部，包括混凝土柱、高延性可更换耗能连接组件和混凝土基础，所述高延性可更换耗能连接组件分别与混凝土柱和混凝土基础中预埋的钢连接块通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。

【技术特征摘要】
1.一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱脚节点设置在混凝土结构矩形截面柱底部，包括混凝土柱、高延性可更换耗能连接组件和混凝土基础，所述高延性可更换耗能连接组件分别与混凝土柱和混凝土基础中预埋的钢连接块通过焊接构成一个连续可靠的传力体系。2.根据权利要求1所述的一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱包括混凝土柱身和矩形截面的柱底加强芯柱，所述柱底加强芯柱的截面小于混凝土柱身的截面从而形成预留空间，且柱底加强芯柱的截面中心与混凝土柱身的截面中心位于同一条铅垂线上。3.根据权利要求2所述的一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱身和柱底加强芯柱之间存在截面突变区域，所述截面突变区域设有柱底钢连接块，所述柱底钢连接块与混凝土柱身内的柱内锚固纵筋固定连接。4.根据权利要求3所述的一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述高延性可更换耗能连接组件分别布置在柱底加强芯柱的四个侧面上，安装完成后采用填充混凝土填实所述预留空间的剩余部分，且浇筑填充混凝土时需在所述高延性可更换耗能连接组件上和/或下两端分别预留一条水平缝。5.根据权利要求4所述的一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述高延性可更换耗能连接组件包括一块或多块并排布置的耗能核心钢板、包围耗能核心钢板的两块约束盖板和两块填充板，以及连接螺栓，所述两块约束盖板分别位于耗能核心钢板的钢面前后两侧，所述两块填充板分别位于耗能核心钢板的钢身左右两侧，所述连接螺栓将约束盖板和填充板连成一体，所述约束盖板和填充板上均设有便于连接螺栓对齐并穿过的螺栓孔，所述耗能核心钢板为完整钢板或中部开槽钢板，耗能核心钢板由无粘结材料包裹。6.根据权利要求5所述的一种含高延性可更换耗能连接组件的混凝土柱脚节点，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴京，章锦洋，李春雨，谢鲁齐，童超，朱云青，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32