[发明专利]跨中自复位软钢耗能混凝土梁

说明书

技术领域

本发明涉及一种在正常使用状态下能够具有足够承载力，在地震中可以集中耗能，在地震后不需修复或稍加修复即可恢复功能的梁式结构，属于结构工程的抗震减震技术领域。

背景技术

我国现阶段的抗震思想是小震不坏，中震可修，大震不倒。这一抗震思想要求结构遭遇设防烈度的地震后主体结构不应有大的破坏并可以修复，遭遇罕遇地震后允许结构有大的破坏，但不能倒塌造成人员伤亡。但由于地震作用的不确定性和复杂性，结构有可能遭受比设防烈度更大的地震作用，这样会使结构构件严重受损。例如汶川地区在2008年以前的设防烈度是7度，汶川地震中心地区最高烈度却高达11度。另外结构在遭受设防烈度的地震后虽然没有倒塌，但有部分构件因破坏位置的特殊性以及破坏严重性使其难以加固修复，最后整个结构只能被推倒重建，造成了巨大的浪费，也影响了人们的正常生活。为此考虑设计一种可恢复功能结构，使结构在地震后能最快地恢复其正常使用功能。这样建筑不仅能够在地震中保护人们的生命财产安全，在地震后也能帮助人们尽快恢复正常生活。

目前，世界上绝大多数建筑物都是钢筋混凝土结构，梁和柱是主要的承重结构。由于柱端和梁端的所受的剪力最大，所以地震作用下，最容易出现损坏的是柱端和梁端。柱端和梁端出现塑性铰，发生剪切破坏，影响了整个结构的稳定性。为了避免这种情况的出现，适当的引导地震的地震作用时的能量，将地震作用时的能量引到跨中剪力相对较小的区域，在跨中通过特殊的措施，耗散地震的能量，从而减小地震下的损坏程度。

自复位功能结构是指在没有地震时可以正常使用，地震后不需修复或稍加修复即可恢复其使用功能的结构。通过自复位结构自动恢复到结构的正常状态，减少结构震后的残余变形。自复位功能能够消除结构的永久变形，使结构在地震后能继续使用，同时降低了结构震后被拆除的风险，是结构抗震设计的一个理想的新方向。

本发明通过在梁跨中设置相对的薄弱区，引导地震的能量向梁的跨中转移，达到强柱弱梁的目的。同时通过预应力钢绞线的弹性恢复力和软钢的摩阻力耗散地震的能量，减小混凝土梁的变形，从而实现混凝土梁的减震耗能，减小地震的破坏程度，以保障主体结构的正常使用。

发明内容

本发明涉及一种在正常使用状态下能够具有足够承载力，在地震中可以集中耗能，在地震后不需修复或稍加修复即可恢复功能的梁式结构，属于结构工程的抗震减震技术领域。

本发明提出了一种跨中自复位软钢耗能混凝土梁，本混凝土梁具有减震耗能、延性好、自动恢复、施工简单等特点。在地震作用下，混凝土梁会发生变形，通过无粘结预应力钢绞线提供弹性恢复力，使变形的混凝土梁恢复到正常使用时的状态。另外，软钢阻尼在地震作用时提供摩阻力，在耗能的同时减小混凝土梁的变形，确保变形的混凝土梁可以恢复到正常使用时的状态。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种跨中自复位软钢耗能混凝土梁，其包括无粘结预应力钢绞线1、螺旋钢筋2、软钢3、波纹管4、锚具5、箍筋6；跨中和两跨端三段混凝土梁是预制的，跨中梁和与跨中梁相连的两端的梁端布置用来约束混凝土的螺旋钢筋2，并且跨中梁与两端梁之间均布置软钢3；三段混凝土梁在同一水平面上固定好后，用预应力钢绞线1贯穿预埋在三段混凝土梁内的的波纹管4将整个混凝土梁连接起来，并且用锚具5锚固在两端的柱子上。箍筋6均匀的布置在整个混凝土梁内。

无粘结预应力钢绞线1采用挤压涂塑的无粘结钢绞线。

所用的软钢3材料是强度在100-200MPa，最低强度值能够保证正常使用状态下的承载力。

所用的混凝土为高强混凝土。

混凝土梁是预制的，施工采用装配式施工。

本发明的功能如下：

预应力钢绞线通过预埋的波纹管贯穿整个混凝土梁，确保三段梁为一个整体，并且在地震作用下提供弹性恢复力，同时软钢阻尼器在地震作用下耗散地震的能量，减小混凝土梁的整体变形，实现梁体的高延性破坏，最终实现整个建筑物的减震耗能，且在地震之后可以实现自动复位。

螺旋钢筋布置在混凝土梁的受压区，用来约束混凝土，防止地震引起反复大变形时混凝土梁由于受压过早被压坏。

所用的混凝土为高强混凝土，高强混凝土变形小，从而使混凝土梁的刚度得以提高，大大改善了混凝土梁的变形性能。

本发明通过贯穿全梁的预应力钢绞线提供弹性恢复力，同时软钢在地震作用下耗散地震的能量，减小混凝土梁的整体变形，实现梁体的高延性破坏，最终实现整个建筑物的减震耗能。

与现有技术相比，本发明的优点如下：