[發明專利]一種柱端約束轉動管體內填混凝土搖擺柱體系

在審

• 申請號: 201910297905.2
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN109881841A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 朱春陽;王可心;孫天嬌;孫麗;魏明海;劉海成
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;E04B1/98;E04H9/02
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 任凱

本發明涉及一種柱端約束轉動管體內填混凝土搖擺柱體系。所述體系由FRP柱端轉動約束器和管體內填混凝土搖擺柱組成。柱端轉動約束器由FRP纏繞層+FRP型材組成，約束器截面與柱體截面形式相同，約束器約束柱端。搖擺柱為管體內填混凝土結構，可有多種截面形式，柱身可內置無粘結預應力筋實現柱體的自復位搖擺特性。該搖擺柱體系中，搖擺柱采用管體內填混凝土結構形式以提高柱體容許損傷能力；FRP柱端約束器可對搖擺柱柱端轉動提供側向約束，一方面可以提高搖擺柱搖擺后的抗側剛度，另一方面可對柱端提供側向約束，改善柱端抗損性。還可改善預制裝配柱節點連接性能，防止柱體水平縫滑移破壞。

技術領域

本發明涉及一種柱端約束轉動管體內填混凝土搖擺柱體系，可用于自復位搖擺結構。

背景技術

隨著建筑科技的進步，結構抗震技術水平不斷提高，為了避免地震災害對社會發展造成嚴重的影響，可恢復功能的理念正成為未來工程抗震發展的方向。2003年美國學者Brumeau等首次提出了可恢復功能抗震社區的概念，2009年1月NEES/E Defense美日地震工程第二階段合作研究計劃會議將“可恢復功能城市”作為地震工程合作的大方向。2016年1月美國太平洋地震工程研究中心(PEER)的年會將可恢復功能作為大會研討的主題，并將其視為下一代基于性能的地震工程的核心。2016年9月在意大利都靈召開第1屆可恢復功能國際研討會。2017年1月在智利圣地亞哥召開了以“可恢復功能－土木工程的新挑戰”為主題的第16屆世界地震工程大會，從結構、社區、城市、社會不同層次探討了可恢復功能體系的建設與評估。

作為“可恢復功能”子概念之一的“可恢復功能結構”正逐漸成為工程結構抗震發展的趨勢，可恢復功能結構是指在地震作用下結構不發生破壞或可以迅速修復，在保證震災下人民生命安全的基礎上，最大程度地減輕震害對社會的影響，

自復位搖擺結構是可恢復功能結構的主要實現形式之一，搖擺的產生可降低結構的加速度響應，進而減輕地震作用對結構的損傷。早期對自復位框架結構的實現手段主要是放松基礎與上部結構的聯系，隨著研究的深入，學者們逐漸認識到弱化結構構件間的連接來降低結構的整體剛度，將搖擺從結構層次轉移到構件層次，對減輕結構地震作用下的破壞是有益的。

基于構件搖擺的結構有多種形式，如搖擺剪力墻，搖擺框架，搖擺橋墩等。在搖擺框架結構中，通過削弱梁柱間的連接剛度，允許構件繞端部轉動，形成搖擺梁、柱機制，可有效降低結構的強度和剛度，弱化地震作用下結構的動力響應，從而減輕地震過程中結構的損傷。

對于鋼筋混凝土搖擺柱，在搖擺狀態下柱端邊緣混凝土易產生損傷，柱腳混凝土壓潰，保護層脫落，柱腳磨圓，柱端損傷不僅對體系搖擺機制的穩定性產生影響，且對結構震后修復帶來不便，若對其損傷程度把控不當，后期將對結構的安全性造成威脅。

搖擺柱搖擺后，柱體抗側剛度下降明顯，多數情況下會出現負剛度，誠然，負剛度的出現可適度延長結構的自振周期，降低結構的動力效應，對結構減震是有益的，但也應注意到抗側剛度過低對結構后期變形控制帶來不便，抗側能力的喪失還會對建筑物的穩定性、抗倒塌能力等產生不利影響。

發明內容

本發明提出一種柱端轉動約束管體內填混凝土搖擺柱體系。可用于自復位搖擺結構中。

本發明采用的技術方案是：

一種柱端約束轉動管體內填混凝土搖擺柱體系，主要由搖擺柱與柱端轉動約束器組成；所述搖擺柱具有外部管體，在搖擺柱內填混凝土，搖擺柱內部無粘結預應力筋，所述無粘結預應力筋錨固在梁內；所述柱端轉動約束器外部纏繞FRP層、柱端轉動約束器內部為FRP型材；柱端轉動約束器與搖擺柱和梁連接。柱端轉動約束器截面形式與搖擺柱一致。

外部管體可以是鋼管、FRP管或FRP-鋼復合管。

柱端轉動約束器設置鋼內襯，形成約束器-耗能器體系，實現搖擺柱的耗能。