专利名称：区域约束混凝土结构设计方法
技术领域：
本发明涉及一种区域约束混凝土结构的设计方法，属于钢筋混凝土结构的技术领域。
背景技术：
在传统的钢筋混凝土结构设计中，不考虑钢筋对梁的约束作用，对柱子的约束作用也是作为整体约束考虑的。通常情况下混凝土结构构件在使用时，其各部位及截面各部分受力不均匀，而整体约束没有区分不同的应受力状况，没有将约束钢筋集中布置在需要约束强度大的受压区或剪压区，因此降低了约束的效果；传统的约束强调箍筋的作用，对纵向钢筋对约束的贡献重视程度不够。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、延性好的区域约束混凝土结构的设计方法，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的它在混凝土结构构件的纵向钢筋及横向箍筋中通过设置区域约束钢筋使混凝土结构构件及截面形成区域约束，以提高混凝土的强度及延性，改善结构抗震性能，其形成每个区域约束的区域约束钢筋都由纵向钢筋、纵向约束钢筋及约束箍筋围合而成。
具体的说，它在混凝土结构构件的横向箍筋之间配置约束箍筋，并在纵向钢筋之间配置有与约束箍筋连接的纵向约束钢筋，使由纵向钢筋、纵向约束钢筋和约束箍筋所围成的区域小于由纵向钢筋和横向箍筋所围成的区域，即它采用纵向钢筋、纵向约束钢筋和约束箍筋将原混凝土结构构件中的由纵向钢筋和横向箍筋所围成的区域分割成两个或两个以上的区域约束，从而提高混凝土结构构件的强度及延性。
本发明在现有的约束混凝土的基础上，引进了区域约束的概念和方法，将钢筋对混凝土的约束由整体化为整体与区域结合。区域约束混凝土在整体约束的基础上通过配置区域约束钢筋，加强了受压区及剪压区的约束。区域约束一是强调了箍筋与纵筋的整体效应，二是强调对受压及剪压区的约束强度，本发明强调对压应力及剪压应力大的部分进行约束，因此既提高了约束的效果也节约钢筋的用量。在不增加成本的情况下，提高混凝土梁、柱的承载力30％以上，而且大幅度提高了构件的延性性能。与普通约束混凝土构件相比，本发明区域约束混凝土构件的破坏型式发生了巨大的变化，在破坏后仍然有很大的承载力，可大幅度降低地震效应，具有良好的抗震性能。
附图1为本发明的区域约束钢筋混凝土梁的钢筋配置结构示意图；附图2为本发明的区域约束钢筋混凝土柱的钢筋配置结构示意图。
具体实施例方式本发明的实施例1在普通混凝土结构构件的横向箍筋之间设置约束箍筋，并在纵向钢筋之间配置纵向约束钢筋，纵向约束钢筋捆扎或焊接在约束箍筋上，这样纵向钢筋、纵向约束钢筋和约束箍筋就将原混凝土结构构件中的由纵向钢筋和横向箍筋所围成的区域分割成两个或两个以上的区域约束，从而提高混凝土结构构件的强度及延性。
本发明的实施例2如附图1所示，区域约束混凝土构件为钢筋混凝土梁4，由于钢筋混凝土梁4的主要受压区域在梁的中部，其主要受剪切力的区域在梁两端。因此，对钢筋混凝土梁4，在梁4中部的横向箍筋2之间以及梁两端横向箍筋2之间配置矩形的约束箍筋3，约束箍筋3位于横向箍筋2的上半部位置，并在约束箍筋3内的2根纵向钢筋1之间配置2根纵向约束钢筋6(该钢筋兼有抗裂、抗扭及架立钢筋作用)，将纵向约束钢筋6捆扎或焊接在约束箍筋3上，使约束箍筋3与2根纵向钢筋1和2根纵向约束钢筋6形成约束区域(调整约束箍筋3的间距可以获得预期的混凝土强度及延性提高幅度)。其中所用的约束箍筋3为弯勾箍或闪光对焊箍。
本发明的实施例3如附图2所示，区域约束混凝土构件为钢筋混凝土柱，由于钢筋混凝土柱5受偏压荷载作用时，其受压区在截面一侧，采用对称配筋方式，在制作区域约束混凝土构件时，在钢筋混凝土柱5的横截面四侧的设置4个矩形的约束箍筋3，并在每个约束箍筋3内的纵向钢筋1之间配置纵向约束钢筋6，将纵向约束钢筋6绑扎或焊接在约束箍筋3上，4个矩形的约束箍筋3、纵向钢筋1和纵向约束钢筋6将钢筋混凝土柱分割成4个强约束区域(图中I区)及强约束区间的弱约束区域(图中II区)。其中约束箍筋3绑扎在纵向钢筋1和纵向约束钢筋6上，并每隔1m设置一横向箍筋2，用于控制截面形状，所用的约束箍筋3为弯勾箍或闪光对焊箍。
权利要求
1.一种区域约束混凝土结构设计方法，其特征在于它在混凝土结构构件的纵向钢筋及横向箍筋中通过设置区域约束钢筋使混凝土结构构件及截面形成区域约束，以提高混凝土的强度及延性，改善结构抗震性能，其形成每个区域约束的区域约束钢筋都由纵向钢筋、纵向约束钢筋及约束箍筋围合而成。
2.根据权利要求1所述的区域约束混凝土结构设计方法，其特征在于它在混凝土结构构件的横向箍筋之间配置约束箍筋，并在纵向钢筋之间配置有与约束箍筋连接的纵向约束钢筋，使由纵向钢筋、纵向约束钢筋和约束箍筋所围成的区域小于由纵向钢筋和横向箍筋所围成的区域，即它采用纵向钢筋、纵向约束钢筋和约束箍筋将原混凝土结构构件中的由纵向钢筋和横向箍筋所围成的区域分割成两个或两个以上的区域约束，从而提高混凝土结构构件的强度及延性。
全文摘要
本发明公开了一种区域约束混凝土结构的设计方法，它在混凝土构件中配置了区域约束钢筋，其区域约束钢筋由纵向钢筋、纵向约束钢筋及约束箍筋组成。区域约束钢筋将构件分割成小的约束区域，在每个约束区域四角都配有纵向钢筋或纵向约束钢筋，并与约束箍筋连接，形成整体约束与区域约束相结合的约束方式，而每个小约束区域都有较整体约束更高的约束强度，从而有效提高混凝土构件的强度及延性；本发明改变了混凝土构件的破坏型式，构件破坏后仍然有很大的承载力，这种变化既可以大幅度降低地震效应，又能体现大震不倒的结构设计原则，具备了良好的抗震性能。
文档编号E04C5/06GK1730859SQ200510200499
公开日2006年2月8日 申请日期2005年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者曹新明 申请人:贵州大学