本發(fā)明涉及土木工程，具體涉及一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及施工方法。

背景技術(shù)：

1、鋼筋混凝土框架是目前重要的結(jié)構(gòu)承重和抗側(cè)力形式，然而實(shí)際地震表明按照規(guī)范設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)混凝土框架結(jié)構(gòu)盡管基本保證了震后人員生命安全，但大量結(jié)構(gòu)的底層柱仍發(fā)生了預(yù)想之外的破壞，震后難以修復(fù)，只能拆除重建，不僅造成了巨額經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重影響震后城市的安定和發(fā)展。

2、混凝土框架的底層柱是實(shí)際地震中容易出現(xiàn)破壞的位置，通過預(yù)應(yīng)力連接預(yù)制柱和基礎(chǔ)，以及預(yù)制梁柱，將變形集中于柱底和梁柱節(jié)點(diǎn)的張開部位，并在此處設(shè)置額外的阻尼器耗散地震能量是自復(fù)位結(jié)構(gòu)的工作原理。目前自復(fù)位混凝土框架節(jié)點(diǎn)采用的防損傷措施主要有以下幾種：一是在預(yù)制構(gòu)件端部設(shè)置螺旋箍筋或鋼筋網(wǎng)片，并在接觸界面間設(shè)置纖維混凝土墊層，增加混凝土局壓能力；二是預(yù)制構(gòu)件端部設(shè)置鋼板或頂?shù)捉卿摚纬射?鋼接觸面，并將構(gòu)件縱筋與鋼板焊接在一起，共同承受壓力；三是在預(yù)制構(gòu)件端部加密箍筋或采用鋼套靴形成約束混凝土，亦或通過頂?shù)啄Σ裂b置兼約束混凝土，提高其變形能力；四是預(yù)制構(gòu)件端部通過特型鋼板等連接阻尼器和構(gòu)件，既可保護(hù)接觸面又可耗散能量。

3、對(duì)于多層框架來說，底層柱腳承受整體結(jié)構(gòu)自重作用，軸壓比往往較大，在地震作用下柱底受壓區(qū)深度大，邊緣混凝土非線性壓應(yīng)變大，柱腳混凝土壓碎嚴(yán)重，震后往往失去修復(fù)價(jià)值，甚至威脅生命安全。因此，現(xiàn)有的多層混凝土框架中底層柱底混凝土存在地震作用下受損嚴(yán)重，影響震后修復(fù)，甚至引起結(jié)構(gòu)倒塌的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及施工方法，其解決的技術(shù)問題是當(dāng)前傳統(tǒng)多層混凝土框架中底層柱承受軸壓力大，在地震作用下柱底混凝土容易受壓損傷嚴(yán)重，震后難以修復(fù)，甚至引起結(jié)構(gòu)倒塌的問題。所提出的連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)具有地震作用下低損傷、施工簡(jiǎn)單、易于震后復(fù)位和修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)一步推動(dòng)自復(fù)位混凝土框架結(jié)構(gòu)發(fā)展和應(yīng)用，減少傳統(tǒng)框架底層柱破壞嚴(yán)重，震后難以修復(fù)甚至倒塌的現(xiàn)象發(fā)生。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

3、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，包括混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和低屈服點(diǎn)耗能鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱并張拉錨固，將混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱進(jìn)行連接；所述低屈服點(diǎn)耗能鋼筋預(yù)埋在低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部，低屈服點(diǎn)耗能鋼筋通過植筋的方式將低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部與混凝土基礎(chǔ)的頂部連接；所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部采用鋼纖維混凝土。

4、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱底部2倍截面高度范圍內(nèi)均采用鋼纖維混凝土，其余部位采用等強(qiáng)度普通混凝土。

5、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，鋼纖維混凝土采用端鉤型鋼纖維，鋼纖維的體積摻量為1.0％-2.0％。

6、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱的中心預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道，以使預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱。

7、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用無粘結(jié)方式，所述預(yù)應(yīng)力筋孔道內(nèi)不灌漿，鋼絞線數(shù)量和張拉控制應(yīng)力通過計(jì)算得到。

8、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述混凝土基礎(chǔ)的頂部與低屈服點(diǎn)耗能鋼筋對(duì)應(yīng)的位置預(yù)留耗能鋼筋預(yù)留孔道，通過植筋膠水將低屈服點(diǎn)耗能鋼筋和耗能鋼筋預(yù)留孔道進(jìn)行連接。

9、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部進(jìn)行設(shè)定厚度的鋼纖維混凝土坐漿處理，形成鋼纖維混凝土坐漿接觸面。

10、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的低屈服點(diǎn)耗能鋼筋采用低屈服點(diǎn)的普通熱軋鋼筋，在柱底200mm范圍內(nèi)通過包裹塑料布形成無粘結(jié)段。

11、在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱內(nèi)設(shè)置有縱筋和箍筋，所述縱筋和箍筋綁扎形成鋼筋籠。

12、在本發(fā)明的第二方面，提供了一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的施工方法，包括：

13、預(yù)制或現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)，在混凝土基礎(chǔ)上預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道和耗能鋼筋預(yù)留孔道；

14、低損傷預(yù)制混凝土框架柱，在低損傷預(yù)制混凝土框架柱內(nèi)預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道，預(yù)埋低屈服點(diǎn)耗能鋼筋；

15、在低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部進(jìn)行設(shè)定厚度的鋼纖維混凝土坐漿處理，將低損傷預(yù)制混凝土框架柱吊裝在混凝土基礎(chǔ)上；

16、預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱并張拉錨固，將混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱進(jìn)行連接。

17、本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案具有以下有益效果：

18、(1)本發(fā)明提供的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其底層柱采用預(yù)制形式，通過預(yù)應(yīng)力鋼絞線與基礎(chǔ)相連接，并在柱底和基礎(chǔ)間設(shè)置低屈服點(diǎn)的耗能鋼筋耗散地震產(chǎn)生的能量；為了防止柱腳在自重作用、預(yù)應(yīng)力作用和往復(fù)地震作用下產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷，柱底2倍截面高度區(qū)域(≥柱底非線性應(yīng)力擴(kuò)散區(qū)域)摻加鋼纖維，抑制混凝土中微裂縫的發(fā)展和積累，提高抗壓韌性，從而減輕柱腳混凝土損傷程度，提高柱腳的自復(fù)位能力和可修復(fù)性能。

19、(2)本發(fā)明提供的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，預(yù)制柱底部采用鋼纖維混凝土，通過提高混凝土的抗壓韌性，減輕柱底接觸界面在結(jié)構(gòu)自重和預(yù)應(yīng)力引起的高軸壓力下及地震作用下產(chǎn)生的壓碎破壞，提高結(jié)構(gòu)的復(fù)位能力，便于震后快速修復(fù)，施工簡(jiǎn)單快速；同時(shí)采用耗能鋼筋作為額外阻尼器，與鋼纖維混凝土柱腳結(jié)合使用，僅需基礎(chǔ)施工時(shí)預(yù)留孔洞，通過植筋方式連接，節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)單，施工易于操作，避免了大批量鋼結(jié)構(gòu)作業(yè)，成本更低。

20、(3)本發(fā)明提供的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，柱底采用鋼纖維砂漿坐漿，增強(qiáng)基礎(chǔ)混凝土和柱底纖維混凝土之間的粘結(jié)力，可以傳遞柱底剪力，避免另外設(shè)置抗剪連接件。

21、(4)本發(fā)明提供的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通過柱底采用鋼纖維混凝土減輕接觸界面損傷、設(shè)置耗能鋼筋耗散地震能量和鋪設(shè)纖維砂漿坐漿傳遞剪力的方式，大大簡(jiǎn)化了自復(fù)位柱腳節(jié)點(diǎn)的形式，更加便于工程施工和應(yīng)用。

22、(5)本發(fā)明解決了現(xiàn)有多層自復(fù)位混凝土底層柱腳連接節(jié)點(diǎn)中，柱底混凝土在高軸壓比作用(由預(yù)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)自重和水平地震作用引起)和大變形狀態(tài)(由地震作用引起)下受壓損傷嚴(yán)重，影響震后復(fù)位的問題，同時(shí)結(jié)合耗能鋼筋提高構(gòu)件耗能能力，減小構(gòu)件端部混凝土在地震作用下的損傷和殘余變形，提高結(jié)構(gòu)可修復(fù)性能。

23、(6)本發(fā)明適用于建筑層數(shù)較多，重力導(dǎo)致底層柱的軸壓比較大時(shí)的柱腳與基礎(chǔ)間的連接；該底層柱腳連接方式可以應(yīng)用于梁柱和基礎(chǔ)均采用自復(fù)位連接形式的自復(fù)位框架，也可以用于僅底層柱采用自復(fù)位形式，其余層采用傳統(tǒng)梁柱剛接形式的底層自復(fù)位框架。當(dāng)用于底層自復(fù)位框架時(shí)，可根據(jù)計(jì)算僅通過自重提供自復(fù)位力，而不設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋。

技術(shù)特征：

1.一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和低屈服點(diǎn)耗能鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱并張拉錨固，將混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱進(jìn)行連接；所述低屈服點(diǎn)耗能鋼筋預(yù)埋在低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部，低屈服點(diǎn)耗能鋼筋通過植筋的方式將低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部與混凝土基礎(chǔ)的頂部連接；所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部采用鋼纖維混凝土。

2.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱底部2倍截面高度范圍內(nèi)均采用鋼纖維混凝土，其余部位采用等強(qiáng)度普通混凝土。

3.如權(quán)利要求2所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，鋼纖維混凝土采用端鉤型鋼纖維，鋼纖維的體積摻量為1.0％-2.0％。

4.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱的中心預(yù)留預(yù)應(yīng)力筋孔道，以使預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱。

5.如權(quán)利要求4所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線采用無粘結(jié)方式，所述預(yù)應(yīng)力筋孔道內(nèi)不灌漿，鋼絞線數(shù)量和張拉控制應(yīng)力通過計(jì)算得到。

6.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述混凝土基礎(chǔ)的頂部與低屈服點(diǎn)耗能鋼筋對(duì)應(yīng)的位置預(yù)留耗能鋼筋預(yù)留孔道，通過植筋膠水將低屈服點(diǎn)耗能鋼筋和耗能鋼筋預(yù)留孔道進(jìn)行連接。

7.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部進(jìn)行設(shè)定厚度的鋼纖維混凝土坐漿處理，形成鋼纖維混凝土坐漿接觸面。

8.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱的低屈服點(diǎn)耗能鋼筋采用低屈服點(diǎn)的普通熱軋鋼筋，在柱底200mm范圍內(nèi)通過包裹塑料布形成無粘結(jié)段。

9.如權(quán)利要求1所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述低損傷預(yù)制混凝土框架柱內(nèi)設(shè)置有縱筋和箍筋，所述縱筋和箍筋綁扎形成鋼筋籠。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)的施工方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種低損傷自復(fù)位混凝土柱腳連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)及施工方法，包括混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱、預(yù)應(yīng)力鋼絞線和低屈服點(diǎn)耗能鋼筋，所述預(yù)應(yīng)力鋼絞線穿過混凝土基礎(chǔ)和低損傷預(yù)制混凝土框架柱并張拉錨固，將混凝土基礎(chǔ)、低損傷預(yù)制混凝土框架柱進(jìn)行連接；所述低屈服點(diǎn)耗能鋼筋預(yù)埋在低損傷預(yù)制混凝土框架柱的底部；本發(fā)明解決了現(xiàn)有多層自復(fù)位混凝土底層柱腳連接節(jié)點(diǎn)中，柱底混凝土在高軸壓比作用和大變形狀態(tài)下受壓損傷嚴(yán)重，影響震后復(fù)位的問題，同時(shí)結(jié)合耗能鋼筋提高構(gòu)件耗能能力，減小構(gòu)件端部混凝土在地震作用下的損傷和殘余變形，提高結(jié)構(gòu)可修復(fù)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：張穎,姬長青
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6