[发明专利]一种屈曲约束钢筋构造

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑工程结构部件，具体涉及钢筋混凝土墩柱或柱-梁节点的塑性铰区的纵向受力钢筋的屈曲约束构造。

背景技术

在强震区修建桥梁、渡槽、建筑以及其它大型构筑物时，为了减轻潜在地震的威胁，必须对这类构筑物进行抗震设计。以前传统钢筋混凝土墩柱等构件的抗震设计通常采用强度设计方法，但是该方法设计的结构通常延性不足，强震作用下通常发生脆性损伤甚至结构破坏。目前，常采用延性抗震设计方法，即提高构件的延性抗震能力，避免结构构件发生脆性损伤或者破坏，通常采用布置纵向受力钢筋周围的箍筋来实现，在一定程度上可以抑制纵向受力钢筋的屈曲。但当地震作用较大以及往复作用下，箍筋对纵向受力钢筋的侧向约束能力有限，此时纵向受力钢筋发生将发生屈曲失效，挤压混凝土保护层使之破碎剥落，从而导致钢筋混凝土墩柱以及柱-梁节点的塑性铰区产生“灯笼状”的破坏形式。地震后这种构件破坏通常是难以修复的，很多时候不得不将结构推导重建，经济成本较高，施工难度较大。目前现有的钢筋混凝土构件中，还没有涉及塑性铰区纵向受力钢筋减小屈曲破坏的相关做法。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种具有较高耗能能力的屈曲约束钢筋构造，用于钢筋混凝土墩柱或墩柱-梁节点构件中，能起到防止纵向受力钢筋的屈曲破坏、提高钢筋混凝土构件抗震能力的作用。

本发明的技术方案如下：

一种屈曲约束钢筋构造，其包括上部钢筋1、下部钢筋2、屈曲约束钢筋3、螺纹连接套筒4、约束套管5及封闭材料；所述上部钢筋1为普通纵向钢筋，末端加工螺纹；下部钢筋2为普通纵向钢筋，下部钢筋2在与上部钢筋1相邻的一端加工螺纹；屈曲约束钢筋3采用屈服强度低于或等于上部钢筋1和下部钢筋2的屈服强度的钢筋，两端均加工螺纹；螺纹连接套筒4内侧加工有与上部钢筋1、下部钢筋2及屈曲约束钢筋3上的螺纹规格匹配的卡套式螺纹直通管接头，螺纹连接套筒4外侧中部设有带六边形卡槽的限位环7；约束套管5采用变内径钢管；封闭材料由环状泡沫8和玻璃胶6两部分组成；

上部钢筋1和下部钢筋2尺寸可以采用同种或不同种规格，将上部钢筋1、下部钢筋2分别与屈曲约束钢筋3相连接，保证上部钢筋1、屈曲约束钢筋3和下部钢筋2轴线重合；

屈曲约束钢筋3的直径根据墩柱承载能力要求进行确定，其长度大于墩柱或柱-梁节点屈曲破坏时的塑性铰长度。

螺纹可以采用直螺纹或锥螺纹，螺纹连接套管5内部为与上部钢筋1、下部钢筋2和屈曲约束钢筋3的螺纹相匹配的卡套式直螺纹直通管，螺纹连接套管5外部设置有带六边形卡槽的限位环，卡槽便于使用工具旋紧螺纹以连接上部钢筋1、下部钢筋2与屈曲约束钢筋3，限位环同时用来限制约束套管5在使用过程中的轴向位移，防止约束套管5脱离屈曲约束钢筋3。

约束套管5中段内径大于屈曲约束钢筋3外径，为屈曲约束钢筋3在受轴向压力而屈曲时提供侧向支撑。约束套管5两端的内径大于钢筋连接套筒4的外径，中间内径大于屈曲约束钢筋3的外径，自螺纹连接套筒4端部向中间段留有用于屈曲约束钢筋3轴向变形时的变形量，内径变化段采用线性坡度变化。约束套管5的内径在螺纹连接套筒4端部向中间保留空隙，留出屈曲约束钢筋3轴向压缩变形时的变形量；约束套管5在工作时端部受到连接套筒限位环7的限制，避免脱离屈曲约束钢筋3，约束套管5长度应大于屈曲约束钢筋3的长度与设计轴向变形量之和；约束套管5端部与限位环7之间留有空隙以满足屈曲约束钢筋3的轴向变形，空隙处填充环状泡沫8以避免施工时混凝土砂浆填充。

螺纹连接套筒4和约束套管5端部之间可采用封闭材料，先采用环形泡沫8填充螺纹连接套筒4和约束套管5端部之间的空隙，再采用玻璃胶6封闭环形泡沫8与纹连接套筒4和约束套管5端部的缝隙，防止在后期施工中砂浆流入到约束套管5内部。

在地震荷载等偶然荷载作用下，塑性铰区的纵向钢筋在往复荷载作用下将产生受拉、受压屈服，受压屈服时，屈曲约束钢筋3将受到外部约束套管5的侧向约束，使得屈曲约束钢筋3在其约束套管5之间的缝隙中拉压拉压滞回变形，从而避免钢筋屈曲失效，提高承载构件的耗能能力。

屈曲约束钢筋可采用屈服强度低于或等于上部钢筋和下部钢筋屈服强度的螺纹钢筋，其直径应根据墩柱承载能力要求进行确定，其长度应大于墩柱或柱-梁节点屈曲破坏时的塑性铰长度在地震作用下使其产生轴向拉压变形，避免过早产生侧向屈曲失稳破坏。