[實用新型]可提高結構綜合抗倒塌能力的鋼筋混凝土框架梁結構

有效

• 申請號: 201821389585.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN209040427U
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 馮鵬;強翰霖;楊培元;林紅威
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04C3/20
• 分類號: E04C3/20;E04B1/58;E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本實用新型公開了一種可提高結構綜合抗倒塌能力的鋼筋混凝土框架梁結構，包括：多個立柱、設置于鋼筋混凝土框架梁結構頂部和底部的多組鋼筋組件和梁中部腰筋，多組鋼筋組件的每組鋼筋組件設置于相鄰立柱之間，每組鋼筋組件中的的套筒變形釋放裝置位于或臨近鋼筋混凝土框架梁結構在豎向載荷作用下的彎矩最小處。該結構在正常使用時，不會對安全性造成影響；在地震荷載作用下可在一定程度上使結構形成“強柱弱梁”的破壞模式，提高結構抗地震倒塌能力，同時在接近倒塌時，梁中承載力會二次上升，進一步提高結構抗地震倒塌能力；在爆炸等荷載作用下結構發生局部柱子失效時，可在一定程度上增大結構的懸鏈線豎向拉結抗力，提高結構的防連續倒塌能力。

技術領域

本實用新型涉及土木建筑技術領域，特別涉及一種可提高結構綜合抗倒塌能力的鋼筋混凝土框架梁結構。

背景技術

房屋、橋梁等結構的垮塌是災害中造成嚴重人員傷亡和巨大經濟損失的直接原因。當前，基于可預期荷載下結構安全的設計方法已較為成熟，但仍難以避免極端災害中的結構垮塌。然而，極端災害難以預知，荷載形式多樣，單一考慮某種荷載工況的抗倒塌設計很容易出現“按下葫蘆浮起瓢”的情況。例如，在梁中增加拉結筋可提高結構的抗連續倒塌能力，但會使大震中“強柱弱梁”的破壞模式難以實現，從而增加了地震倒塌的可能性。因此，“如何提高結構在不同災害荷載下的綜合抗倒塌能力？”成為亟待解決的理論和技術問題。對于鋼筋混凝土框架結構，強震作用下的倒塌和局部破壞引起的豎向連續倒塌是主要的災害破壞形式。

鋼筋混凝土框架結構的“大震不倒”設計主要依靠結構破壞模式控制和構件耗能，即形成“強柱弱梁”機制，使整個結構中有盡可能多的構件形成塑性鉸來耗散地震能量，避免框架柱端屈服而造成倒塌。但是實際震害調查發現：絕大多數經過“強柱弱梁”設計的鋼筋混凝土框架在地震中并沒有實現“強柱弱梁”的屈服機制，從而造成了嚴重的破壞和倒塌，損失慘重。相關研究表明，由于樓板現澆、超量實配、填充墻等實際工程因素，當前設計方法和構造形式很難保證“強柱弱梁”屈服機制形成。鋼筋混凝土框架“大震不倒”設計的核心就是控制結構破壞模式，因此怎樣真正在結構中實現“強柱弱梁”成為鋼筋混凝土框架結構設計的一個難題。

連續倒塌是指結構遭受小范圍初始破壞后發生與初始破壞不成比例的連鎖破壞。隨著工程結構規模的越來越大，結構連續倒塌不僅會造成嚴重的人員傷亡和財產損失，還會帶來極大的社會影響。鋼筋混凝土框架結構發生豎向連續倒塌是最常見的災害破壞形式，我國2010版的《混凝土結構設計規范》已將此納入設計要求。鋼筋混凝土框架結構豎向連續倒塌過程中框架梁板經歷了受壓拱機制-彎曲機制-懸鏈線機制，最終控制豎向連續倒塌極限荷載的是懸鏈線的拉結能力，在梁板中增加連續拉結筋是當前提高鋼筋混凝土框架抗倒塌能力的主要方法。但這必然會增強梁的抗彎能力，從而加劇“強梁”、“弱柱”的形成；而再相應增加柱中的配筋，又會大大增加造價。這成為抗震設計和抗連續倒塌設計之間的一個矛盾。因此，在不顯著增加造價的情況下同時提高鋼筋混凝土框架結構的抗震性能和抗連續倒塌能力，成為當前結構設計中的又一個難題。

實用新型內容

本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本實用新型的目的在于提出一種可提高結構綜合抗倒塌能力的鋼筋混凝土框架梁結構，該結構可以提高結構抗地震倒塌能力，并提高結構的防連續倒塌能力。

為達到上述目的，本實用新型提出了一種可提高結構綜合抗倒塌能力的鋼筋混凝土框架梁結構，包括：多個立柱、設置于鋼筋混凝土框架梁結構頂部和底部的多組鋼筋組件和梁中部腰筋。所述多組鋼筋組件的每組鋼筋組件設置于相鄰立柱之間，所述每組鋼筋組件包括：套筒變形釋放裝置，所述套筒變形釋放裝置位于或臨近所述鋼筋混凝土框架梁結構在豎向載荷作用下的彎矩最小處。所述梁中部腰筋用于承擔截面處初始拉力，并在所述套筒變形釋放裝置開始提供抗拉能力時，梁中部腰筋由于變形需求較小也不會被拉斷，使得該梁截面處抗彎承載力實現二次上升。