[發明專利]一種增強高強混凝土墩柱延性的方法

無效

• 申請號: 201410266828.1
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104047428A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 肖瀟;閻石;李朝暉;伍瓊芳
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: E04G21/00
• 分類號: E04G21/00;E04C3/34;E04B1/98
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明屬于建筑技術領域，涉及一種增強高強混凝土墩柱延性的方法。

背景技術

現有技術中，利用高強鋼筋提高高強混凝土墩柱抗震性能的基本原理是通過配置相對密集的水平高強箍筋，有效地約束核芯混凝土，使其處于三向受壓狀態，最大限度地提高核芯混凝土的強度和變形能力；另外，沿柱的縱向除配置適當的普通鋼筋外，還配置適量的高強鋼筋。試驗表明，這種配置鋼筋的方法，將使柱的整體處于有利的耗能狀態，其延性能夠滿足強震要求。

現有提高高強混凝土墩柱的延性技術方案主要有兩種：

(1)采用鋼管混凝土技術

方法是在鋼筋里面澆高強混凝土，主要應用于大跨橋梁和高層建筑當中，其約束效果明顯，但是造價高，施工復雜，且受到施工條件的限制。

(2)采用FRP(FiberReinforcedPlastics)加固技術

利用FRP加固，能有效提高高強混凝土墩柱的延性，其作法是在高強混凝土墩柱的外面裹覆FRP材料的方法，其實質也是利用約束混凝土的原理提高延性，但FRP彈性模量低，其關鍵技術還有待進一步研究。

目前，增強高強混凝土變形能力，提高高強混凝土延性的主要措施有：

(1)提高配筋構件的配箍率，或使用方格網約束混凝土，通過對高強混凝土構件提供橫向變形約束，來實現增強縱向變形能力的目的。

(2)在高強混凝土中摻加鋼纖維形成鋼纖維高強混凝土，利用改性混凝土的特點來改善混凝土的變形能力，提高混凝土的延性。

(3)采用鋼管混凝土結構。

(4)采用鋼-混凝土組合結構。

這些方法施工復雜，造價高，有些關鍵技術還不成熟。我國《混凝土結構設計規范》和《建筑結構抗震規范》有提到，在框架柱根處采用加密箍筋的方法來提高普通混凝土柱的延性，但是這種方法目前只適應于普通混凝土，對高強混凝土，沒有說明。這幾年由于高強混凝土諸多優點，得到了越來越廣泛的應用，如何有效地提高高強混凝土墩柱的延性，迫切需要一種更為合理科學，簡單直觀，經濟實用的方法，以滿足抗震地區對高強混凝土的需要。

發明內容

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提出了一種簡單可行、造價低廉的增強高強混凝土墩柱延性的方法。高強混凝土由于強度高、脆性大，在抗震地區的使用受到限制，如果利用高強鋼筋約束混凝土，一方面可以拓寬高強鋼筋在抗震領域的應用范圍，另一方面可以有效提高高強混凝土墩柱的抗震性能。其操作方法簡單，抗震機理明確，不僅能節約總的用鋼量，而且抗震效果明顯，能完全滿足高強混凝土墩柱抗震的需求，解決長期以來結構工程師沒有解決的難題，為建筑抗震規范的修訂提供非常有價值的數據，為房屋和橋梁安全提供良好的保障。

本發明的重要意義體現在以下幾方面：

(1)能滿足行業發展的需求。在土木工程領域中，鋼筋混凝土柱的進展與其材料的進步密切相關。隨著鋼筋和混凝土材料性能的改進，柱的形狀和力學性能發生明顯改善。目前，混凝土和鋼筋等材料已經得到長足的進步，高強混凝土和高強鋼筋在行業中的使用已經非常普遍，開展對配有高強鋼筋的高強混凝土墩柱的應用迫在眉睫。

(2)有效解決制約高強混凝土墩柱的瓶頸問題。高強混凝土墩柱變形性能相對較弱，導致其抗震延性性能較差，雖然高強混凝土墩柱材料的強度較高，但變形性能相對較弱，抗震性能相對較弱。然而，材料的變形性能差并不一定其構件(或結構)的變形性能也差。合理配置高強度鋼筋是提升高強混凝土墩柱變形性能并解決該瓶頸問題的一個有效措施。

(3)利用高強鋼筋改善高強混凝土墩柱的抗震性能的技術逐漸成熟，其關鍵的核心技術問題已得到有效解決。國內外諸多相關研究成果已經證明，利用高強鋼筋改善高強混凝土墩柱的變形性能并提高其抗震能力是可行的，也是有效的，其應用的前景十分廣闊。

(4)該技術的研究與應用，將帶來巨大的經濟和社會效益。我國混凝土和鋼筋材料資源豐富，鋼筋混凝土結構應用領域很廣。另外，高強度材料的開發和利用可以有效節約資源，利于環保，符合節能減排的國策。

其技術方案如下：

一種增強高強混凝土墩柱延性的方法，包括以下步驟：

(1)根據需要確定高強混凝土墩柱的延性需求，即需要達到的位移延性系數；

(2)根據需要的位移延性系數與高強混凝土墩柱的高強鋼筋的配筋關系，確定高強鋼筋的含量：高強箍筋的強度比為0.90，高強縱筋的強度比為0.71；

(3)根據高強鋼筋的含量確定高強箍筋的級別和間距，以及縱向鋼筋的級別和數量。