[发明专利]一种柱端约束转动管体内填混凝土摇摆柱体系

说明书

本发明涉及一种柱端约束转动管体内填混凝土摇摆柱体系。所述体系由FRP柱端转动约束器和管体内填混凝土摇摆柱组成。柱端转动约束器由FRP缠绕层+FRP型材组成，约束器截面与柱体截面形式相同，约束器约束柱端。摇摆柱为管体内填混凝土结构，可有多种截面形式，柱身可内置无粘结预应力筋实现柱体的自复位摇摆特性。该摇摆柱体系中，摇摆柱采用管体内填混凝土结构形式以提高柱体容许损伤能力；FRP柱端约束器可对摇摆柱柱端转动提供侧向约束，一方面可以提高摇摆柱摇摆后的抗侧刚度，另一方面可对柱端提供侧向约束，改善柱端抗损性。还可改善预制装配柱节点连接性能，防止柱体水平缝滑移破坏。

技术领域

本发明涉及一种柱端约束转动管体内填混凝土摇摆柱体系，可用于自复位摇摆结构。

背景技术

随着建筑科技的进步，结构抗震技术水平不断提高，为了避免地震灾害对社会发展造成严重的影响，可恢复功能的理念正成为未来工程抗震发展的方向。2003年美国学者Brumeau等首次提出了可恢复功能抗震社区的概念，2009年1月NEES/E Defense美日地震工程第二阶段合作研究计划会议将“可恢复功能城市”作为地震工程合作的大方向。2016年1月美国太平洋地震工程研究中心(PEER)的年会将可恢复功能作为大会研讨的主题，并将其视为下一代基于性能的地震工程的核心。2016年9月在意大利都灵召开第1届可恢复功能国际研讨会。2017年1月在智利圣地亚哥召开了以“可恢复功能－土木工程的新挑战”为主题的第16届世界地震工程大会，从结构、社区、城市、社会不同层次探讨了可恢复功能体系的建设与评估。

作为“可恢复功能”子概念之一的“可恢复功能结构”正逐渐成为工程结构抗震发展的趋势，可恢复功能结构是指在地震作用下结构不发生破坏或可以迅速修复，在保证震灾下人民生命安全的基础上，最大程度地减轻震害对社会的影响，

自复位摇摆结构是可恢复功能结构的主要实现形式之一，摇摆的产生可降低结构的加速度响应，进而减轻地震作用对结构的损伤。早期对自复位框架结构的实现手段主要是放松基础与上部结构的联系，随着研究的深入，学者们逐渐认识到弱化结构构件间的连接来降低结构的整体刚度，将摇摆从结构层次转移到构件层次，对减轻结构地震作用下的破坏是有益的。

基于构件摇摆的结构有多种形式，如摇摆剪力墙，摇摆框架，摇摆桥墩等。在摇摆框架结构中，通过削弱梁柱间的连接刚度，允许构件绕端部转动，形成摇摆梁、柱机制，可有效降低结构的强度和刚度，弱化地震作用下结构的动力响应，从而减轻地震过程中结构的损伤。

对于钢筋混凝土摇摆柱，在摇摆状态下柱端边缘混凝土易产生损伤，柱脚混凝土压溃，保护层脱落，柱脚磨圆，柱端损伤不仅对体系摇摆机制的稳定性产生影响，且对结构震后修复带来不便，若对其损伤程度把控不当，后期将对结构的安全性造成威胁。

摇摆柱摇摆后，柱体抗侧刚度下降明显，多数情况下会出现负刚度，诚然，负刚度的出现可适度延长结构的自振周期，降低结构的动力效应，对结构减震是有益的，但也应注意到抗侧刚度过低对结构后期变形控制带来不便，抗侧能力的丧失还会对建筑物的稳定性、抗倒塌能力等产生不利影响。

发明内容

本发明提出一种柱端转动约束管体内填混凝土摇摆柱体系。可用于自复位摇摆结构中。

本发明采用的技术方案是：

一种柱端约束转动管体内填混凝土摇摆柱体系，主要由摇摆柱与柱端转动约束器组成；所述摇摆柱具有外部管体，在摇摆柱内填混凝土，摇摆柱内部无粘结预应力筋，所述无粘结预应力筋锚固在梁内；所述柱端转动约束器外部缠绕FRP层、柱端转动约束器内部为FRP型材；柱端转动约束器与摇摆柱和梁连接。柱端转动约束器截面形式与摇摆柱一致。

外部管体可以是钢管、FRP管或FRP-钢复合管。

柱端转动约束器设置钢内衬，形成约束器-耗能器体系，实现摇摆柱的耗能。