[发明专利]自适应分体柱及其制造方法

说明书

发明领域

自适应分体柱属于钢筋混凝土结构技术领域，尤其涉及一种适用于多层、高层结构的柱子及其制造方法。

背景技术

在钢筋混凝土多层和高层建筑结构中，由于使用功能要求以及轴压比的限制等，在结构中经常形成短柱甚至超短柱。钢筋混凝土短柱的破坏一般是剪切破坏或粘结破坏，都是延性很差的脆性破坏，破坏过程短暂突然，耗能很小，在地震中易于导致结构的破坏甚至倒塌。

为了提高短柱特别是极短柱的抗震性能，出现了一种分体柱，即用分隔材料将柱子分隔成若干个小柱的组合体，每个小柱的剪跨比较大，从而提高柱子的抗震性能。分体柱的分隔材料贯通柱子的截面，使用性能受到影响，而且正常使用阶段的刚度比整体柱小。

自适应分体柱的分隔材料没有贯通柱子截面，因此在正常使用阶段表现为整体柱。随着水平荷载的提高，自适应分体柱经历从整体柱到分体柱的演变过程：荷载较小时，柱子处于弹性阶段，表现为整体柱的受力特性，刚度大；随着荷载增大，柱子沿板材与混凝土的界面处出现竖缝，竖缝宽度、长度随着柱子侧移的增大逐渐增大，不同部位竖缝的开展过程不同，竖缝具有根据柱子受力自动出现和改变性态的特点；达到峰值承载力后，竖缝的性态趋于稳定，将柱子分割为分体柱，大大提高了柱子的延性和耗能能力。自适应分体柱将短柱或超短住的脆性剪切破坏转变为分体柱的延性破坏，使柱子抗震性能得到显著提高

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自适应分缝功能的加筋混凝土柱，可以提高短柱或超短柱的延性，改善其受力性能。

本发明的特征在于所述自适应分体柱是整体柱，含有一个钢筋混凝土配筋单元和分隔材料，分隔材料仅占柱子截面的一部分，其尺寸不超过柱子截面周边箍筋，主要作用是削弱混凝土截面，至少使柱子截面中周边纵筋的保护层处混凝土未被分隔开，柱子的混凝土是一个整体；柱子截面周边箍筋是连续的。所述钢筋混凝土配筋单元由两个或四个等截面体配筋子单元组成，所述分隔材料是在所述钢筋混凝土配筋单元中设定的分缝位置垂直布置的，并布置在等截面体配筋子单元之间，所述分缝位置是指随着荷载增大在所述的钢筋混凝土柱子内沿着所述的分隔材料与混凝土的界面处出现至少一个竖缝，将柱子至少分割为2个等截面单元柱，所述分隔材料是板材，所述板材为金属板或纤维增强复合材料(FRP)板或石膏板或木板等类似材料。为了调整柱子性能，在需要的时候，可以在分隔材料上开孔洞。

随着荷载增大，所述自适应分体柱能把剪跨比较小的整截面柱转变为剪跨比较大的分体柱，从而显著的提高了柱子破坏时的延性。

本发明自适应分体柱的制造方法概述如下：

(1)绑扎组成自适应分体柱的两个或四个单元柱的箍筋和纵筋；

(2)将分隔材料置于绑扎完毕后的单元柱间，分隔材料仅占自适应分体柱截面的一部分，尺寸不超过柱子截面外围箍筋，上述分隔材料采用板材；

(3)绑扎外围箍筋将所有单元柱围束在一起；

(4)将模板固定在钢筋骨架外围；

(5)浇筑混凝土并保证混凝土密实；

(6)对混凝土进行养护，拆模后即制得自适应分体柱。

本发明与现有技术相比具有以下优势：

(1)本发明自适应分体柱可以显著提高短柱和超短柱的延性和耗能能力，改善其抗震性能。

(2)本发明自适应分体柱在正常使用阶段为整截面柱，刚度大，使用性能好。

(3)本发明自适应分体柱基本不增加施工难度和造价。

附图说明

图1.本发明自适应分体柱截面图，1为分隔材料，2为单元柱，3为柱子外围箍筋，4单元柱箍筋；

图2.本发明自适应分体柱外围箍筋和单元柱箍筋结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

在图中，本发明自适应分体柱被分隔材料1分成4个等截面单元柱2，每个单元柱2的纵筋和箍筋4的配置满足《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.3.7、6.3.8和6.3.9条的规定。分隔材料1为是板材，其尺寸不超过柱子外围箍筋3。柱子外围箍筋3围束4个单元柱2和整个柱子的混凝土。本发明自适应分体柱的混凝土未被分隔材料1完全分隔开，4个单元柱2的混凝土在保护层和分隔材料1范围外连接在一起。

自适应分体柱适用于地震区的框架结构、框架-剪力墙结构以及框支剪力墙结构中的剪跨比≤2柱子。

本发明自适应分体柱的制作过程如下：