专利名称：一种钢—再生混凝土组合耗能支撑及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于造价要求较低的村镇再生混凝土框架、框架-剪力墙抗震结构的钢一再生混凝土组合耗能支撑，属于结构工程技术领域。
背景技术：
随着城市化进程的加快，我国每年的混凝土用量已超过10亿立方米，消耗大量的砂石等原生资源。同时，由于城市建筑的更新、改造等原因，大量的既有混凝土被拆除，形成了数量惊人的废弃混凝土建筑垃圾。一方面是大量天然资源的开采，另一方面是大量废弃混凝土建筑垃圾的产生，如何实现建筑垃圾废弃混凝土资源化，是关系建筑业可持续发展的战略性重大问题。再生混凝土是一种绿色混凝土，是将废弃混凝土块破碎、清洗、分级后，按一定的比例混合形成再生骨料，然后将之部分或全部代替天然骨料配制而成再生混凝土。我国住房和城乡建设部于2011年颁布了行业标准《再生骨料应用技术规程》(JGJ/T240-2011)，上海地区于2007年颁布了地方标准《再生混凝土应用技术规程》(DG/TJ08-2018-2007)，北京地区于2011年颁布了《再生混凝土结构设计规程》(DB11/T803-2011)，为再生混凝土在结构工程中应用提供了技术依据。我国是一个多震国家，自唐山大地震之后，大陆地区共发生几十次破坏性地震，而其中大多数发生在经济技术相对落后的村镇地区，引发较大的生命财产损失，因此村镇建筑的抗震防灾能力也越来越受到国家所重视。而对于村镇建筑防灾抗震建设，地方经济以及技术水平落后是其中主要限制因素。防屈曲耗能支撑主要由内核耗能单元、外围约束单元组成，兼做结构抗侧力构件及耗能构件。较传统支撑相比，其内核单元由于受外围约束单元限制，受压时只产生屈服而不发生屈曲，从而通过内核单元拉压屈服有效消耗地震能量。但防屈曲耗能支撑外围约束单元通常为钢管混凝土，因此其具有以下缺点1.内核单元及外围约束单元通常采用钢材及钢管，从而钢材用量较大，成本较高；2.制作时需在内核单元表面设置无粘结材料，之后在钢管内浇筑混凝土形成外围约束单元，但在振捣混凝土的过程中容易引起无粘结材料的损坏，因此其制作工序复杂且最终质量不易保证。而对于村镇建筑，成本造价高、制作工序复杂的耗能支撑不适合实际需求。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有制作简单、造价低廉、耗能作用优良，小震时增加结构抗侧刚度，中震时通过支撑混凝土裂缝开闭和端部橡胶垫变形耗能，大震时通过支撑软钢屈服变形、混凝土裂缝开闭和端部橡胶垫变形耗能，震后更换简便、成本低，适用于低造价的村镇再生混凝土框架、框架-剪力墙结构的钢一再生混凝土组合耗能支撑。本发明采用的技术方案是本发明的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述支撑包括轴力构件、外围构件、端部承托构件以及端部耗能装置；所述轴力构件包括内核“一”字形钢板，且其两端设有端部截面加强段；所述外围构件包括外包混凝土以及构造钢筋；所述内核“一” 字形钢板直接内嵌于外包混凝土中，二者之间无间隙；所述端部承托构件包括焊接于端部截面加强段两侧面的承托板；所述端部耗能装置包括固定于承托板及外包混凝土端面之间的橡胶垫。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述外包混凝土采用再生混凝土。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述构造钢筋包括构造纵筋以及构造箍筋；所述构造纵筋直径取8 12_ ;所述构造箍筋直径取4 8_。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述承托板与外包混凝土之间可产生受力传递。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述端部截面加强段两侧面焊接加劲肋板，以增强端部稳定性且方便与其他结构连接；所述加劲肋板与承托板采用焊接连接。。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述橡胶垫的厚度要求大于结构抗震设计计算所得支撑最大轴向受压变形量。所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑的制作方法，其特征在于制作顺序如下步骤一加工制作内核“一”字形钢板；步骤二 将承托板及加劲肋板焊接于端部截面加强段两侧面，并将加劲肋板与承托板焊接连接；步骤三将橡胶垫通过粘结材料粘贴于承托板上；步骤四在内核“一”字形钢板周围绑扎构造钢筋；步骤五支模板，浇筑形成外包混凝土。本发明可以获得如下有益效果(I)小震作用时，内核“一”字形钢板分担部分地震水平作用，且不发生屈服；(2)中震作用时，承托板压缩橡胶垫，通过橡胶垫变形和支撑外包混凝土受拉开裂、受压裂缝闭合耗能，且橡胶垫达不到最大变形量，承托板与外包混凝土之间无刚性挤压接触；(3)大震作用时，内核“一”字形钢板屈服产生较大轴向变形，端部橡胶垫受压至最大变形量，承托板与外包混凝土之间产生受压刚性接触，二者之间开始传递较大荷载，支撑轴向受压刚度增大，承担较大的地震作用，实现结构后期具有较大的抗侧刚度和耗能能力， 减小结构的水平位移反应，保证建筑结构具有较强的抗震能力，不发生倒塌。
图I是本发明一种钢一再生混凝土组合耗能支撑主视图(纵向剖面)；图2是本发明一种钢一再生混凝土组合耗能支撑俯视图(纵向剖面)；图3是本发明一种钢一再生混凝土组合耗能支撑中部横截面示意图；其中1-内核“一”字形钢板；2_端部截面加强段；3_外包混凝土 ；4_构造钢筋；5-承托板；6_橡胶垫；7_加劲肋板。
具体实施例方式下面结合具体实施例及附图，对本发明进行详细说明如图I至图3所示的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，包括轴力构件、外围构件、端部承托构件以及端部耗能装置；轴力构件包括内核“一”字形钢板1，且其两端设有端部截面加强段2 ;外围构件包括外包混凝土 3以及构造钢筋4 ;内核“一”字形钢板I直接内嵌于外包混凝土 3中，二者之间无间隙；端部承托构件包括焊接于端部截面加强段2两侧面的承托板5 ;端部耗能装置包括固定于承托板5及外包混凝土 3端面之间的橡胶垫6。外包混凝土 3采用再生混凝土。构造钢筋4包括构造纵筋以及构造箍筋；构造纵筋直径取8 12mm ;构造箍筋直径取4 8mm。承托板5与外包混凝土 3之间可产生受力传递。端部截面加强段2两侧面焊接加劲肋板7，以增强端部稳定性且方便与其他结构连接；加劲肋板7与承托板5采用焊接连接。橡胶垫6的厚度要求大于结构抗震设计计算所得支撑最大轴向受压变形量。上述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑的制作方法，其特征在于制作顺序如下步骤一加工制作内核“一”字形钢板I ;步骤二 将承托板5及加劲肋板7焊接于端部截面加强段2两侧面，并将加劲肋板 7与承托板5焊接连接；步骤三将橡胶垫6通过粘结材料粘贴于承托板6上；步骤四在内核“一”字形钢板I周围绑扎构造钢筋4 ；步骤五支模板，浇筑形成外包混凝土 3。实验证明，本发明具有如下明显的优点它能在地震波作用下有效提高主体结构抗侧刚度，且消耗能量，明显降低结构地震反应，设置耗能支撑结构较未设置耗能支撑结构抗震能力提升20 30%。它的制作施工工序简单，总体成本较低。以上是本发明的一个典型实施例，本发明的实施不限于此。
权利要求
1.一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述支撑包括轴力构件、外围构件、端部承托构件以及端部耗能装置；所述轴力构件包括内核“一”字形钢板(I)，且其两端设有端部截面加强段(2);所述外围构件包括外包混凝土(3)以及构造钢筋(4);所述内核 “一”字形钢板⑴直接内嵌于外包混凝土⑶中，二者之间无间隙；所述端部承托构件包括焊接于端部截面加强段(2)两侧面的承托板(5);所述端部耗能装置包括固定于承托板(5) 及外包混凝土(3)端面之间的橡胶垫(6)。
2.根据权利要求I所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述外包混凝土(3)采用再生混凝土。
3.根据权利要求I所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述构造钢筋(4)包括构造纵筋以及构造箍筋；所述构造纵筋直径取8 12mm ;所述构造箍筋直径取4 8mm。
4.根据权利要求I所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述端部截面加强段(2)两侧面焊接加劲肋板(7);所述加劲肋板(7)与承托板(5)采用焊接连接。
5.根据权利要求I所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑，其特征在于所述橡胶垫(6)的厚度要求大于结构抗震设计计算所得支撑最大轴向受压变形量。
6.根据权利要求I所述的一种钢一再生混凝土组合耗能支撑的制作方法，其特征在于制作顺序如下步骤一加工制作内核“一”字形钢板(I)；步骤二 将承托板(5)焊接于端部截面加强段(2)两侧面；步骤三将橡胶垫(6)通过粘结材料粘贴于承托板(5)上；步骤四在内核“一”字形钢板⑴周围绑扎构造钢筋⑷；步骤五支模板，浇筑形成外包混凝土(3)。
全文摘要
一种钢—再生混凝土组合耗能支撑及其制作方法，属于结构工程技术领域。轴力构件包括内核“一”字形钢板，且其两端设有端部截面加强段；外围构件包括外包混凝土以及构造钢筋；内核“一”字形钢板直接内嵌于外包混凝土中，二者之间无间隙；端部承托构件包括焊接于端部截面加强段两侧面的承托板；端部耗能装置包括固定于承托板及外包混凝土端面之间的橡胶垫。本发明适用于造价要求较低的村镇再生混凝土框架、框架-剪力墙抗震结构，可明显提高建筑结构的抗震耗能能力，保证建筑结构具有良好的后期抗侧刚度，较好地实现“大震不倒”之设防要求，且制作、安装简便，造价低廉。
文档编号E04B1/98GK102605874SQ20121009966
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者孟少宾, 张建伟, 曹万林 申请人:北京工业大学