一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构及构建方法与流程

本发明涉及抗震结构体系技术领域，更具体的说是涉及一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构及构建方法。

背景技术：

近年来，预制装配式结构作为一种节能环保，施工方便的建筑方式越来越受到业界的关注。预制装配式结构具有效率高、工业化程度高、标准化程度高、建筑抗震性能高、节能性能高等优点。但是预制装配式钢筋混凝土结构在发生强震时往往会出现梁柱自复位节点的延性小，塑性变形大，导致混凝土构件产生裂痕，断裂甚至是倒塌现象，给震后的修复工作造成困难甚至是无法修复。

因此，如何提供一种具备较强耗能能力和具有一定自复位功能的预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构及其构建方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构及构建方法，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构，在混凝土基础上进行构建，包括：钢筋混凝土柱、锚杆、钢筋混凝土梁、拉杆和阻尼器；

所述钢筋混凝土柱竖直布置，且底端插入所述混凝土基础顶面形成的凹槽内，所述钢筋混凝土柱与所述凹槽之间填充有弹性可伸缩材料；所述钢筋混凝土柱靠近所述混凝土基础的一端开设有孔洞；

所述锚杆轴向穿过所述钢筋混凝土柱内部，顶端穿过所述钢筋混凝土柱的所述孔洞并套设碟形弹簧组后固定，另一端穿过所述钢筋混凝土柱底部与所述混凝土基础内部固定；

所述钢筋混凝土梁水平对应布置在所述钢筋混凝土柱侧壁，且靠近所述钢筋混凝土柱的一端开设有孔洞；

所述拉杆轴向穿过所述钢筋混凝土梁内部，一端穿过所述钢筋混凝土柱侧壁固定，另一端穿过所述钢筋混凝土柱对应的侧壁和所述钢筋混凝土梁的端头和其上的所述孔洞后套设碟形弹簧组固定；

所述阻尼器位于所述钢筋混凝土梁的底面，且与所述钢筋混凝土梁和所述钢筋混凝土柱连接。

通过上述技术方案，本发明在钢筋混凝土柱和梁上开设孔洞，碟形弹簧组安装在孔洞内，碟形弹簧组和梁、柱节点通过拉杆固定连接，碟形弹簧组和柱、基础的节点通过锚杆固定连接，梁端下侧设置有阻尼器，钢筋混凝土柱和混凝土基础预留凹槽的间隙四周填充有弹性可伸缩性材料，该抗震韧性框架结构的延性大，震后残余位移小，震后主体结构基本保持弹性，可广泛应用于建筑结构。

需要说明的是，所述弹性可伸缩性材料起到保护钢筋混凝土柱底附近混凝土基础不发生破坏，当钢筋混凝土柱受地震作用倾斜时，柱底一侧压应力消失，弹性可伸缩性材料产生水平变形传递剪力并提供缓冲保护，使结构有较大变形但不破坏。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述钢筋混凝土柱底端和其所述孔洞之间的内部固定有加密箍筋或螺旋箍筋。提高该抗震韧性框架结构的延性，使抗震的弹性恢复效果更强。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述钢筋混凝土梁靠近所述钢筋混凝土柱的端头和其所述孔洞之间的内部固定有加密箍筋或螺旋箍筋。提高该抗震韧性框架结构的延性，使抗震的弹性恢复效果更强。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述钢筋混凝土柱位于所述混凝土基础中的底端和侧壁包裹有钢板。提高对钢筋混凝土柱的保护效果。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述混凝土基础内水平固定有预埋钢板；所述锚杆穿过所述钢筋混凝土柱的底端和所述预埋钢板并与所述预埋钢板的底面固定。便于预制连接，且提高连接的结构稳定性。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述钢筋混凝土梁靠近所述钢筋混凝土柱一端的四角设有保护角钢，或四周设有保护钢板。避免梁端转动时被混凝土压碎。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述钢筋混凝土柱和所述钢筋混凝土梁开设有用于所述锚杆和所述拉杆穿过的预留孔洞。便于拉杆和锚杆进行连接安装。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述阻尼器为转动型摩擦阻尼器、c型阻尼器或耗能角钢。阻尼器的选择要求能够适应钢筋混凝土梁的震动变化，能够进一步提高抗震效果。

优选的，在上述一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构中，所述拉杆远离所述钢筋混凝土梁上的所述孔洞的一端通过高强螺栓与所述钢筋混凝土柱侧壁固定连接，且其间垫设有垫板。便于连接，且提高连接的稳定性和耐磨性。

需要说明的是，碟形弹簧组的叠合和对合方式及数量需要通过实际情况计算结构所承受的荷载值和变形量，通过有限元程序模拟计算出最佳组合方式和数量，框架结构在地震作用下发生摇摆时，阻尼器同位于梁端和柱端碟形弹簧组能够共同耗能并在震后快速使框架结构恢复到初始状态，实现自复位，并且能够减少梁的增长效应。

一种抗震韧性钢筋混凝土柱与型钢混凝土梁框架的构建方法，包括以下步骤：

s1、钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱在预制时开设预留孔洞和孔洞；

s2、将锚杆一端在混凝土基础中预埋固定，设计预留好凹槽尺寸，然后浇筑混凝土基础成型，待混凝土基础到达终凝阶段后，在凹槽四周先后填充弹性可伸缩性材料；

s3、将钢筋混凝土柱穿过预埋锚杆外伸出的一端并放入混凝土基础的预留凹槽中，将碟形弹簧组安装固定在伸入孔洞内的锚杆顶端；

s4、将梁柱节点处的拉杆事先插入钢筋混凝土柱中的预留孔洞，拉杆的一端固定在钢筋混凝土柱外侧的垫板上，另一端待钢筋混凝土梁放好位置后插入钢筋混凝土梁中套管，将碟形弹簧组安装固定在钢筋混凝土梁的孔洞内的拉杆端部后安装阻尼器。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构及构建方法，具有以下有益效果：

1、本发明在钢筋混凝土柱和梁上开设孔洞，碟形弹簧组安装在孔洞内，碟形弹簧组和梁、柱节点通过拉杆固定连接，碟形弹簧组和柱、基础的节点通过锚杆固定连接，钢筋混凝土梁端、柱端设有加密箍筋或螺旋箍筋或外包钢板，梁端下侧设置有阻尼器，钢筋混凝土柱和混凝土基础预留凹槽的间隙四周填充有弹性可伸缩性材料，该抗震韧性框架结构的延性大，震后残余位移小，震后主体结构基本保持弹性，可广泛应用于建筑结构。

2、该预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构可以耗散地震能量并且实现结构的自动复位，可以在强震作用下实现柱脚发生摇摆，梁柱节点发生转角位移，并在碟形弹簧组和阻尼器体系的作用下能够实现自复位的同时耗散地震能量，使得主体结构的残余变形很小；该框架结构的自复位和阻尼器均设置在主体结构外部，受损后更换维修也很方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的框架结构竖直剖面示意图。

其中：

1-钢筋混凝土梁，2-钢筋混凝土柱，3-混凝土基础，4-孔洞，5-碟形弹簧组，6-预留孔洞，7-拉杆，8-垫板，9-高强螺栓，10-保护角钢，11-螺旋箍筋，12-阻尼器，13-钢板，14-弹性可伸缩性材料，15-预埋钢板，16-锚杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

参见附图1，本发明实施例公开了一种预制装配式抗震韧性钢筋混凝土框架结构，在混凝土基础3上进行构建，包括：钢筋混凝土柱2、锚杆16、钢筋混凝土梁1、拉杆7和阻尼器12；

钢筋混凝土柱2竖直布置，且底端插入混凝土基础3顶面形成的凹槽内，钢筋混凝土柱2与凹槽之间填充有弹性可伸缩材料14；钢筋混凝土柱2靠近混凝土基础3的一端开设有孔洞4；

锚杆16轴向穿过钢筋混凝土柱2内部，顶端穿过钢筋混凝土柱2的孔洞4并套设碟形弹簧组5后固定，另一端穿过钢筋混凝土柱2底部与混凝土基础3内部固定；

钢筋混凝土梁1水平对应布置在钢筋混凝土柱2侧壁，且靠近钢筋混凝土柱2的一端开设有孔洞4；

拉杆7轴向穿过钢筋混凝土梁1内部，一端穿过钢筋混凝土柱2侧壁固定，另一端穿过钢筋混凝土柱2对应的侧壁和钢筋混凝土梁1的端头和其上的孔洞4后套设碟形弹簧组5固定；

阻尼器12位于钢筋混凝土梁1的底面，且与钢筋混凝土梁1和钢筋混凝土柱2连接。

为了进一步优化上述技术方案，钢筋混凝土柱2底端和其孔洞4之间的内部固定有加密箍筋或螺旋箍筋11。

为了进一步优化上述技术方案，钢筋混凝土梁1靠近钢筋混凝土柱2的端头和其孔洞4之间的内部固定有加密箍筋或螺旋箍筋11。

为了进一步优化上述技术方案，钢筋混凝土柱2位于混凝土基础3中的底端和侧壁包裹有钢板13。

为了进一步优化上述技术方案，混凝土基础3内水平固定有预埋钢板15；锚杆16穿过钢筋混凝土柱2的底端和预埋钢板15并与预埋钢板15的底面固定。

为了进一步优化上述技术方案，钢筋混凝土梁1靠近钢筋混凝土柱2一端的四角设有保护角钢10，或四周设有保护钢板。

为了进一步优化上述技术方案，钢筋混凝土柱2和钢筋混凝土梁1开设有用于锚杆16和拉杆7穿过的预留孔洞6。

为了进一步优化上述技术方案，阻尼器12为转动型摩擦阻尼器、c型阻尼器或耗能角钢。

为了进一步优化上述技术方案，拉杆7远离钢筋混凝土梁1上的孔洞4的一端通过高强螺栓9与钢筋混凝土柱2侧壁固定连接，且其间垫设有垫板8。

本发明在钢筋混凝土柱2和钢筋混凝土梁1上开设孔洞4，碟形弹簧组5安装在孔洞4内，碟形弹簧组5和梁、柱节点通过拉杆7固定连接，碟形弹簧组5和柱、基础的节点通过锚杆16固定连接，钢筋混凝土梁1端、钢筋混凝土柱2端设有加密箍筋或螺旋箍筋11或外包钢板13，梁端下侧设置有阻尼器12，钢筋混凝土柱2和混凝土基础3预留凹槽的间隙四周填充有弹性可伸缩性材料14，该抗震韧性框架结构的延性大，震后残余位移小，震后主体结构基本保持弹性，可广泛应用于建筑结构。

碟形弹簧组5为复合组合的碟形弹簧，当叠合时，相对于同一变形，弹簧数越多则载荷越大，所能承受的形变及自主恢复能力更好，复合组合弹簧应施加20％—80％的初始预压应变。

阻尼器12用高强螺栓固定在钢筋混凝土梁1下，当地震作用使钢筋混凝土柱2发生摇摆倾斜时，梁柱节点张开，阻尼器12可以随节点转动，并且在转动时摩擦耗能。

实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：钢筋混凝土柱2的柱脚端部孔洞4开孔的位置不同，开孔位置为柱脚端部的左右两侧，钢筋混凝土梁1端部开孔洞4的位置仍为梁端部的前后两侧；钢筋混凝土柱2的端部为保证钢筋混凝土柱不受弯破坏，可以在钢筋混凝土柱2的端部设置的加密箍筋换成在外部设置钢管保护。施工时可以根据具体情况进行适应性的选择，目的在于使施工方式更便捷。

实施例3：

本发明实施例公开了一种抗震韧性钢筋混凝土柱与型钢混凝土梁框架的构建方法，包括以下步骤：

s1、钢筋混凝土梁1、钢筋混凝土柱1在预制时开设预留孔洞6和孔洞4；

s2、将锚杆16一端在混凝土基础3中预埋固定，设计预留好凹槽尺寸，然后浇筑混凝土基础3成型，待混凝土基础3到达终凝阶段后，在凹槽四周先后填充弹性可伸缩性材料14；

s3、将钢筋混凝土柱2穿过预埋锚杆16外伸出的一端并放入混凝土基础3的预留凹槽中，将碟形弹簧组5安装固定在伸入孔洞4内的锚杆16顶端；

s4、将梁柱节点处的拉杆7事先插入钢筋混凝土柱2中的预留孔洞6，拉杆7的一端固定在钢筋混凝土柱2外侧的垫板8上，另一端待钢筋混凝土梁1放好位置后插入钢筋混凝土梁1中套管，将碟形弹簧组5安装固定在钢筋混凝土梁1的孔洞4内的拉杆7端部后安装阻尼器12。

钢筋混凝土梁1、钢筋混凝土柱2的孔洞4中的碟形弹簧组5在安装完毕后用大于碟形弹簧组5直径尺寸的钢管套住固定，之后用砂浆填充孔洞4。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。