一种自复位可修复高性能预制RC柱制造技术

本实用新型专利技术公开了一种自复位可修复高性能预制RC柱，包括置换区，置换区上方为过渡区，过渡区上方为普通砼区，其中过渡区和置换区均为超高性能混凝土(UHPC)浇筑，普通砼区为普通混凝土浇筑；所述预制RC柱的四角沿纵向配置有由上到下贯穿整个预制RC柱的钢绞线；中部为由上到下贯穿整个预制RC柱的预应力钢绞线；所述预制RC柱的四面中部沿纵向配置有由上到下贯穿整个预制RC柱的普通钢筋，其中置换区普通钢筋用耗能钢筋代替，并采用螺纹套筒将普通钢筋和耗能钢筋连接，外围浇筑UHPC材料包裹。本实用新型专利技术的RC柱在低周反复荷载作用下具有低残余位移和良好的自复位能力，置换区耗能钢筋受损后可更换，便于实现RC柱地震后的可修复。便于实现RC柱地震后的可修复。便于实现RC柱地震后的可修复。

【技术实现步骤摘要】
一种自复位可修复高性能预制RC柱


[0001]本技术属于震损可恢复
，具体涉及一种自复位可修复高性能预制RC柱。

技术介绍

[0002]目前抗震规范要求结构必须满足“三水准”抗震设防目标，即结构需满足“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震要求。依据“二阶段设计”方法，即通过承载力以及弹塑性变形验算，能够在一定程度上保证结构在遭受本地区众值烈度的地震动作用影响时，建筑物主体结构一般不受损坏或不需修理可继续使用；在遭受相当于本地区基本烈度的地震动作用影响时，建筑物可能发生损坏，但经一般修理仍可正常使用；在遭受本地区罕遇烈度的地震动作用影响时,建筑物仍能维持稳定。工程实际表明“三水准”抗震设防与“二阶段设计”是有效的，另外减震与隔震的研究与应用增强了结构的耗能性能并且使结构具有较小残余位移等优点。
[0003]然而地震灾害发生后带来的直接损失和间接损失是巨大的。在此背景下，人们开始对城市整体的抗震能力提出了更高的要求，希望城市拥有更多的冗余度，即城市在遭遇地震作用时，城市的各项功能还能尽量继续维持在较高水平，并且希望城市具有快速恢复的能力，即城市在遭遇地震作用后，城市的各项功能能够被快速恢复至震前水平乃至超越震前水平，尽量减少地震对人们正常生活的影响。因而,需要对材料、结构、系统、城市每个层次进行创新设计，期望城市具有更高的可恢复性。
[0004]现阶段具有可恢复功能的结构在工程中的实际运用并不多。在遭遇地震作用后，由于对结构设计时没有合理可行的可恢复构造，导致柱和结构产生较大残余变形等破坏，一旦残余变形过大，修复会非常困难，即使能修复也无法衡量其可靠性；另外，在地震作用后，即使破损只是发生在局部部位，但是为了安全也会拆除整个结构，也会带来严重的经济损失，特别是对于一些工业建筑等重要建筑，拆除重建的周期较长，造成的间接损失不可估量。因此，在地震作用后能够保持构件和结构具有良好的自复位、较小的残余位移对于可恢复设计具有重大意义，而且只有在低残余位移下的修复才是有意义的。在低残余位移的基础上，一种合理、可快速修复更换的方案也是震损修复的关键所在。但现阶段可恢复功能结构的创新设计以及理论研究还并不完善，这就需要对可恢复功能结构进行实用与可靠的设计,以期这类结构更多的在实际工程中得到推广运用。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本技术公开了一种自复位可修复高性能预制RC柱。本技术的RC柱在低周反复荷载作用下具有低残余位移和良好的自复位能力等优点，底部置换区耗能钢筋受损后可更换，便于实现RC柱地震后的可修复。
[0006]为了实现上述目的，本技术的技术方案如下：
[0007]一种自复位可修复高性能预制RC柱，包括底部置换区，底部置换区上方为过渡区，
过渡区上方为普通砼区，其中过渡区和底部置换区均为超高性能混凝土浇筑，普通砼区为普通混凝土浇筑；所述预制RC柱的四角沿纵向配置有由上到下贯穿整个预制RC柱的钢绞线；预制RC柱的中部为由上到下贯穿整个预制RC柱的预应力钢绞线；其中，预应力钢绞线和置换区的钢绞线外均套设有套管；所述预制RC柱的四面中部配置有由上到下贯穿过渡区和普通砼区的普通钢筋，普通钢筋底部螺纹连接有第一螺纹套筒，第一螺纹套筒螺纹连接有处于底部置换区的耗能钢筋，所述耗能钢筋外侧套有防屈曲套筒，耗能钢筋底部螺纹连接有第二螺纹套筒。
[0008]进一步的改进，所述置换区的中部成形有核心区，核心区处于耗能钢筋内侧；核心区与耗能钢筋之间形成有间隙；核心区、过渡区和普通砼区预制形成整体构件，整体构件内固定有普通钢筋、钢绞线和套管，普通钢筋底部外露出所述整体构件。
[0009]进一步的改进，所述核心区的柱脚处固定置换区核心区柱底钢盒；过渡区底部固定有过渡区底部钢盒；所述套管为PVC管。
[0010]进一步的改进，所述预制RC柱装配时，先在整体构件内安装预应力钢绞线，然后在用普通钢筋底部螺纹连接第一螺纹套筒，第一螺纹套筒螺纹连接可更换的耗能钢筋，耗能钢筋螺纹连接第二螺纹套筒。
[0011]进一步的改进，所述预制RC柱固定在底梁上，底梁上预先固定有与第二螺纹套筒螺纹连接的底梁普通钢筋及与钢绞线和预应力钢绞线对应的连接孔；第二螺纹套筒与底梁普通钢筋螺纹连接后，将钢绞线穿过连接孔固定，然后将预应力钢绞线穿过连接孔后张拉施加预应力后固定。
[0012]进一步的改进，所述底梁上固定有中心带凹槽的底钢板；底梁普通钢筋穿过底钢板与第二螺纹套筒连接；底钢板下表面焊接有锚固到底梁的锚固钢板；锚固钢板开有水平孔洞，底梁的水平钢筋穿过锚固钢板上面的水平孔洞进行锚固。
[0013]进一步的改进，所述底钢板和锚固钢板通过焊接的方式固定于底梁钢筋笼。
[0014]与相关技术相比，本技术具有如下优点：
[0015]本技术的RC柱通过合理构造设计具有低残余位移和良好的自复位能力等优点。柱四角沿纵向配置4根贯穿整个RC柱的钢绞线，置换区钢绞线套有PVC管实现无粘结，置换区处于受力较大的塑性铰区域，采用无粘结技术避免该区域钢绞线应力集中，达到该区域钢绞线应力平均的受力效果；柱中心沿纵向配置一根预应力钢绞线；柱四面中部沿纵向配置4根贯穿整个RC柱的普通钢筋，其中置换区普通钢筋用耗能钢筋代替，并采用螺纹套筒将普通钢筋和耗能钢筋连接，并且耗能钢筋外侧套有防屈曲套筒，外围浇筑UHPC材料包裹。钢绞线是一种高抗拉，低粘结，大屈服应变材料，柱中心沿纵向贯穿整个RC柱配置一根预应力钢绞线，极大提高了摇摆柱定心恢复能力；UHPC是一种高抗压、高延性、耗能材料。因此，柱在低周反复荷载作用下具有低残余位移和良好的自复位能力等优点，底部置换区耗能钢筋受损后可更换，去除置换区外围损伤UHPC，通过松拧螺纹套筒的方式取下已屈服或断裂的耗能钢筋并更换上新的耗能钢筋，外围重新浇筑UHPC材料包裹，以此实现RC柱的可修复。
附图说明
[0016]本技术适用于方柱、圆柱、多边形等多种RC柱，附图以方柱为例，该附图作为本申请的一部分，用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其
说明用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0017]图1为本技术总体示意图；
[0018]图2为普通砼区和过渡区横截面图；
[0019]图3为置换区横截面图；
[0020]图4为置换区大样图；
[0021]图5为置换区可更换耗能钢筋连接图；
[0022]图6为过渡区底部钢盒图；
[0023]图7为置换区核心区柱底钢盒图；
[0024]图8为梁柱连接和锚固部件图；
[0025]图9为普通的RC柱进行OpenSees低周往复模拟结果图；
[0026]图10为本技术的RC柱进行OpenSees低周往复模拟结果图。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自复位可修复高性能预制RC柱，其特征在于，包括底部置换区(3)，底部置换区(3)上方为过渡区(2)，过渡区(2)上方为普通砼区(1)，其中过渡区(2)和底部置换区(3)均为超高性能混凝土浇筑，普通砼区(1)为普通混凝土浇筑；所述预制RC柱的四角沿纵向配置有由上到下贯穿整个预制RC柱的钢绞线(13)；预制RC柱的中部为由上到下贯穿整个预制RC柱的预应力钢绞线(14)；其中，预应力钢绞线(14)和置换区(3)的钢绞线(13)外均套设有套管；所述预制RC柱的四面中部配置有由上到下贯穿过渡区(2)和普通砼区(1)的普通钢筋(12)，普通钢筋(12)底部螺纹连接有第一螺纹套筒(8)，第一螺纹套筒(8)螺纹连接有处于底部置换区(3)的耗能钢筋(9)，所述耗能钢筋(9)外侧套有防屈曲套筒(10)，耗能钢筋(9)底部螺纹连接有第二螺纹套筒(18)。2.如权利要求1所述的自复位可修复高性能预制RC柱，其特征在于，所述置换区(3)的中部成形有核心区，核心区处于耗能钢筋(9)内侧；核心区与耗能钢筋(9)之间形成有间隙；核心区、过渡区(2)和普通砼区(1)预制形成整体构件，整体构件内固定有普通钢筋(12)、钢绞线(13)和套管，普通钢筋(12)底部外...

【专利技术属性】
技术研发人员：马高，马忍，王择文，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：