[发明专利]一种震损可更换组合柱结构

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种震损可更换组合柱结构。

背景技术

实现结构震害快速修复和建筑功能快速恢复是当今地震工程研究领域的重要课题，也是建筑工业化实现可持续发展对装配结构体系创新提出新的要求和挑战。但迄今为止，可恢复性能结构领域的研究，主要集中在剪力墙的可更换消能连梁技术和自复位剪力墙结构等方面。如中国发明专利CN201220411822.5提出一种新型联肢剪力墙结构，包括墙肢和其连梁；所述连梁包括处于两端的端梁和处于中部且强度较弱的中段梁，所述中段梁与两所述端梁可拆装连接。

在框架结构体系中，为实现结构的震损可更换，一般采用钢结构类型的构件作为消能段和可替换段。如在钢筋混凝土柱-钢梁(简称RCS)结构体系中，钢梁的端部可作为消能段和替换段。一般认为，可更换钢梁作为RCS混合结构第一道抗震防线，能够在遭遇大震时率先屈服耗能，且在震后可只对可更换段进行替换即可恢复结构性能。

实际地震作用下，即使在RCS结构中设置了可更换钢梁，底层钢筋混凝土(简称RC)柱脚仍将不可避免地出现严重损坏或不可恢复的破坏。这主要出现在以下两种情况：(1)当可更换钢梁作为RCS结构第一道抗震防线出现塑性铰后，底层柱脚仍有可能在后续地震作用下出现塑性铰；(2)由于基础地梁的刚度远远大于首层钢梁的刚度，反弯点一般位于柱上端，造成柱底弯矩远大于柱顶弯矩。这种情况下，RC柱底往往难以避免比可更换钢梁节段先出现塑性铰，从而无法实现利用可更换钢梁实现震后快速恢复结构性能。

因此，研究RC柱脚震损可更换技术和自复位技术显得尤为重要。而目前有关RC柱脚震损可更换技术的研究仍很少，尚未见柱脚震损可更换技术的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种震损可更换组合柱结构。

本发明的具体技术方案如下：

一种震损可更换组合柱结构，包括：一核心方钢管、一地梁端板和四可替换钢盒，核心方钢管设于地梁端板上，其下端封闭，其上端通过若干第一固接结构固接RC柱且开设一容纳RC柱下端的开口，地梁端板通过若干第二固接结构固设于地梁上，四可替换钢盒分别可拆卸的设置于核心方钢管的四壁以围绕该核心方钢管，每一可替换钢盒包括一矩形空心盒体、若干与矩形空心盒体等高的纵板、一连接纵板上端和矩形空心盒体上端的顶板、一连接纵板下端和矩形空心盒体下端的底板和至少一平行设于顶板和底板之间的加劲板。

在本发明的一个优选实施方案中，所述第一固接结构包括一第一螺母和一第一连接杆，该第一连接杆包括一适配第一螺母的第一螺杆段和一第一钢筋段，第一钢筋段埋入RC柱内，第一螺杆段伸出RC柱的下端，所述核心方钢管上端设有供第一螺杆段穿过的第一安装孔。

进一步优选的，所述第一螺杆段与所述第一安装孔通过点焊相连。

进一步优选的，所述顶板上设有适配所述第一螺杆段的第一U型孔，第一螺杆段依次穿过第一安装孔和第一U型孔后与第一螺母适配，使得RC柱、核心方钢管的上端和可替换钢盒的顶板相固定。

在本发明的一个优选实施方案中，所述第二固接结构包括一第二螺母和一第二连接杆，该第二连接杆包括一适配第二螺母的第二螺杆段和一第二钢筋段，第二钢筋段埋入地梁内，第二螺杆段伸出地梁的上表面，所述地梁端板设有供第二螺杆段穿过的第二安装孔。

进一步优选的，所述第二螺杆段与所述第二安装孔通过点焊相连。

进一步优选的，所述底板上设有适配所述第二螺杆段的第二U型孔，第二螺杆段依次穿过第二安装孔和第二U型孔后与第二螺母适配，使得地梁、地梁端板和可替换钢盒的底板相固定。

在本发明的一个优选实施方案中，所述地梁端板上设有一适配核心方钢管下端的放置槽。

在本发明的一个优选实施方案中，所述可替换钢盒的顶板和底板的厚度大于纵板和加劲板的厚度以及矩形空心盒体的壁厚。

本发明的有益效果是：

本发明的一种震损可更换组合柱结构包括：一核心方钢管、一地梁端板和四可替换钢盒，核心方钢管设于地梁端板上，其下端封闭，其上端通过若干第一固接结构固接RC柱且开设一容纳RC柱下端的开口，地梁端板通过第二固接结构固设于地梁上，四可替换钢盒分别可拆卸的设置于核心方钢管的四壁以围绕该核心方钢管，震后此种构造能够只在外围可替换钢盒部位出现屈曲破坏，而在核心方钢管部位只出现轻微的破坏或不出现破坏，在保证竖向承载能力的前提下实现损伤部位的可控性，抗震性能优良，并且震后将柱子复位，将可替换钢盒拆下，安装替换为完好的钢盒以实现了结构的震后快速修。