[發明專利]一種震后自復位混凝土框架結構體系

有效

• 申請號: 201410061677.6
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN103790230B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 高嬌嬌;王威;蘇經宇;馬東輝
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19;E04B1/98;E02D27/34;E02D27/42
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種新型震后自復位混凝土框架結構體系，屬于防震減災技術領域。

背景技術

地震中建筑結構的倒塌是威脅人民生命安全和造成財產損失最主要的原因。汶川及雅安地震表明混凝土結構抗震性能不佳，基礎薄弱，目前我國混凝土結構是主要的建筑結構形式，尤其是預應力混凝土結構技術處于國際先進水平，預應力技術的應用可以減少梁的撓度，增加梁的跨度，也可以起到震后自復位的效果。發揮預應力技術優勢，將其應用到混凝土框架基礎上，會提高杯形基礎的抗震性能及自復位能力，而混凝土框架基礎設計得好壞直接影響到混凝土結構的質量。倘若混凝土構件未破壞而基礎已經失效,就達不到結構抗震設計的初衷,更不能滿足“強基礎”的設計理念。

近年來，基于性能設計的混凝土抗震研究和設計越來越多地著眼于提升混凝土結構震后性能，以保證我國主要結構形式—混凝土結構的安全性，以期通過對結構的巧妙設計，最大限度地減少地震損失。與上部結構和基礎相比，上部結構與基礎連接處的抗震性能更加重要。但是，在地震中連接處并沒有表現出應有的延性與良好的抗震性能，而過早地出現了離縫、裂紋等現象。在地震過后，即便結構不發生倒塌，也會因為發生了過大的不可恢復的塑性殘余變形，而最終仍然需要被拆除、重建。目前，混凝土上部結構與基礎的連接已成為混凝土結構領域的重點研究內容之一。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種屬于防震減災技術領域的一種新型震后自復位混凝土框架結構體系，其目的在于提高混凝土結構抗震性能，減少震后修復難度與維護費用。新型震后自復位混凝土框架結構杯形基礎基本構成包括框架柱、杯形基礎、預應力鋼筋、耗能鋼筋等構件。具體構造是在施工過程中，杯形基礎與框架柱均為預制構件，框架柱在車間施工時已經貫穿了耗能鋼筋，將耗能鋼筋穿過杯形基礎的預留孔洞，并施加預應力，利用永久錨具固定于杯形基礎的底部，再用高性能預應力鋼筋穿過框架柱與杯形基礎的預留孔洞，此預應力鋼筋使框架柱與基礎的連接更加緊密。框架柱底部有突出的錐形端頭，杯形基礎在相應位置設有錐形槽，這樣的嵌合式接頭可以確保框架柱與杯形基礎連接緊密，提供較大的抵抗剪力。耗能鋼筋為此連接形式的主要耗能構件，使其具有更好的滯回性能，延性系數大為提高。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種新型震后自復位混凝土框架結構體系，嵌合式杯形基礎的初始剛度與現澆混凝土結構的剛度基本相當，在層間位移角較小的情況下，預應力鋼筋仍保持彈性，耗能鋼筋則進入塑性狀態以耗散能量，地震作用后嵌合式杯形基礎可以回復到其初始位置。

預應力的施加使混凝土框架結構能夠得到較高的安全系數。該框架結構體系的主要優點：擁有自定心的能力，從而大大減小了震后殘余變形；初始剛度較大與現澆混凝土結構剛度相似；地震作用下預應力鋼筋保持彈性，非彈性變形集中在耗能鋼筋，并通過耗能鋼筋的非彈性變形來耗散能量；大大降低了震后修復難度及成本。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。

1、在新型震后自復位混凝土框架結構體系中，所采用的杯形基礎、框架柱都是預制構件，可以在工廠加工，施工現場進行組裝，這樣的施工方法可以解決裝配式混凝土結構基礎不易裝配的難題。

2、所述新型震后自復位混凝土框架結構體系，完全采用預制構件進行現場組裝，取消了施工現場澆筑混凝土的傳統方式，有效地保證了施工質量，完全避免了混凝土澆筑造成的環境污染，實現現場施工的“無水、無火、無塵”的三無標準，減少了火災等危害事故的發生。本發明在構件拆除時，可以高效地回收利用，減少了建筑垃圾，真正的實現了綠色環保的理念，是一種綠色的、可持續發展的混凝土框架結構基礎。

3、所述新型震后自復位混凝土框架結構體系，采用預應力自復位基礎形式，實現了震后節點的自復位，大大減少了震后修復成本；提高基礎與上部結構連接處的抗震性能，從而提高框架結構體系的抗震性能。

4、本發明提出的新型震后自復位混凝土框架結構體系是對傳統的混凝土結構建筑基礎的顛覆，基本解決了混凝土結構的不易裝配、延性差的難題；與傳統的混凝土結構基礎相比，它具有安全性能高，環境污染小，安全事故少和工程造價低等諸多優點。

附圖說明

圖1是本發明的自復位柱腳位置示意圖。

圖2是本發明的自復位基礎與框架柱的剖面示意圖。

圖3是本發明的自復位基礎與框架柱的拆分示意圖。

圖4是本發明的杯形基礎平面示意圖。

圖5是本發明的杯形基礎側立面示意圖。

圖6是本發明的框架柱剖面示意圖。