一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系的制作方法

本发明涉及一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，可用于自复位摇摆结构中。

背景技术：

从20世纪90年代开始，基于性能的建筑抗震设计成为结构抗震研究的主流方向之一，到目前为止已经历了fema273(federalemergencymanagementagency)、fema356、fema445等几个发展过程。然而，如何在地震发生后，使整个建筑物乃至整个城市甚至整个社会具有恢复功能(resilience)，近几年来引起了地震工程界的密切关注与广泛讨论。2009年1月在nees/e-defense美日地震工程第二阶段合作研究计划会议上，美日学者首次提出将“可恢复功能城市”(resilientcity)作为地震工程合作的大方向。如何设计出地震中不发生破坏或是仅发生可以迅速修复破坏的结构，将成为持续发展工程抗震的重要研究方向之一。

在早期的摇摆建筑结构中，一般做法为放松结构与基础之间的约束，即上部结构与基础交界面可以受压但几乎没有受拉能力，在水平倾覆力矩作用下，允许上部结构在与基础交界面处发生一定的抬升。除了放松基础约束构成摇摆结构设计外，美、欧、日、中学者也开展了放松构件间约束的结构设计，例如后张预应力预制框架结构，通过放松梁柱节点约束允许框架梁的转动使结构发生摇摆，而通过预应力使结构自复位。

对于钢筋混凝土摇摆柱，在摇摆状态下柱端边缘混凝土易产生损伤，柱端损伤不仅对体系摇摆机制的稳定性产生影响，且对结构震后修复带来不便，若对其损伤程度把控不当，后期将对结构的安全性造成威胁。通过开发高性能结构材料、结构构件、结构体系“强化”结构的做法，在地震发生时导致结构相对薄弱环节的破坏。同时“弱化”结构体系的某些部位,并在这些部位处集中消能，实现“消”与“隔”的联合应用,必将有效控制结构在地震作用下的破坏,保证结构的可恢复功能能力。

技术实现要素：

本发明提出一种可用于自复位摇摆结构中的柱端约束转动装配式摇摆柱体系。

本发明采用的技术方案是：

一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，包括柱端转动约束器件、装配式摇摆柱体及橡胶支座；所述装配式摇摆柱由混凝土和筋体组成；所述柱端转动约束器件将装配式摇摆柱与框架梁连接；在装配式摇摆柱与框架梁的承接处设置有橡胶支座；所述柱端转动约束器一端预制在框架梁内部，另一端包覆在装配式摇摆柱体外侧；所述柱端转动约束器由内部钢板、外部frp片材组成。

本发明的优点是：

1.本发明利用橡胶支座连接框架梁与摇摆柱体，实现柱端转动耗能机制，减小摇摆柱摇摆后的柱端损伤，同时也避免了因柱梁节点内部穿筋所带来的复杂工序。

2.柱端约束器在不大幅改变柱截面面积的前提下，连接框架梁与摇摆柱体，约束柱端，控制柱端损伤，同时控制柱体摇摆行为。

3.在摇摆柱与框架梁节点处设置橡胶支座，摇摆过程中，通过橡胶支座产生的不均匀变形，来防止在地震作用下柱脚与框架梁碰撞发生局部破坏。

4.利用约束器控制柱端转动行为，为摇摆柱提供必要的转动刚度与抗剪承载力。

附图说明

下面结合附图对一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系进一步说明。

图1是一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系示意图。

图2是一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系安装图。

具体实施方式

参照附图2对层间一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系作进一步详细说明。

一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，包括柱端转动约束器件2、装配式摇摆柱体1及橡胶支座3；所述装配式摇摆柱1由混凝土1-1和筋体1-2组成；所述柱端转动约束器件2将装配式摇摆柱1与框架梁4连接；在装配式摇摆柱1与框架梁4的承接处设置有橡胶支座3；所述柱端转动约束器2一端预制在框架梁4内部，另一端包覆在装配式摇摆柱体1外侧。

所述柱端转动约束器2由内部钢板2-1、外部frp片材2-2组成。

装配式摇摆柱1采用普通钢筋混凝土柱或组合结构柱。

所述装配式摇摆柱1与柱端转动约束器件2之间选择性设置抗剪结构。

装配式摇摆柱1在柱脚处设置倒角，以避免摇摆过程中柱端损伤。

柱端转动约束器2采用钢板、frp型材或frp-钢复合管材料制成。

柱端转动约束器2有效连接摇摆柱柱端与框架梁，通过合理设计，避免摇摆过程中发生约束器与梁柱的连接破坏。柱端转动约束器沿摇摆柱柱端一周合理布置，约束摇摆柱摇摆过程中的转动。

摇摆柱为装配式混凝土结构，可有多种截面形式，通过对柱体的合理设计，来保证柱体在摇摆过程中具有足够的强度。

柱端转动约束器由frp片材+钢板组成，约束器为可更换部件，截面与柱体截面形式相同，约束器约束柱端，可提高柱端强度，约束器与梁系连接，可为柱体提供必要的转动刚度，从而提高结构体系抗侧刚度，约束器还可提高节点抗剪承载力，防止节点处柱-梁剪切滑移。

在摇摆柱与框架梁节点处设置橡胶支座，地震过程中，柱体产生摇摆，通过橡胶支座产生的不均匀变形实现柱端转动耗能机制，同时避免柱端因应力集中产生损伤。

本发明的保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品和样式，任何符合本发明权利要求书的柱端约束转动装配式摇摆柱体系且任何所属领域的技术人员对其所做的适当变化或修饰，都应落在本专利的保护范围。

技术特征：

1.一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，其特征在于：包括柱端转动约束器件、装配式摇摆柱体及橡胶支座；

所述装配式摇摆柱由混凝土和筋体组成；

所述柱端转动约束器件将装配式摇摆柱与框架梁连接；在装配式摇摆柱与框架梁的承接处设置有橡胶支座；

所述柱端转动约束器一端预制在框架梁内部，另一端包覆在装配式摇摆柱体外侧；

所述柱端转动约束器由内部钢板、外部frp片材组成。

2.根据权利要求1所述的一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，其特征在于：装配式摇摆柱采用普通钢筋混凝土柱或组合结构柱。

3.根据权利要求1所述的一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，其特征在于：所述装配式摇摆柱与柱端转动约束器件之间选择性设置抗剪结构。

4.根据权利要求1所述的一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，其特征在于：装配式摇摆柱在柱脚处设置倒角，以避免摇摆过程中柱端损伤。

5.根据权利要求1所述的一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，其特征在于：

柱端转动约束器采用钢板、frp型材或frp-钢复合管材料制成。

技术总结
本发明涉及一种柱端约束转动装配式摇摆柱体系，包括柱端转动约束器件、装配式摇摆柱体及橡胶支座；所述装配式摇摆柱由混凝土和筋体组成；所述柱端转动约束器件将装配式摇摆柱与框架梁连接；在装配式摇摆柱与框架梁的承接处设置有橡胶支座；所述柱端转动约束器一端预制在框架梁内部，另一端包覆在装配式摇摆柱体外侧；所述柱端转动约束器由内部钢板、外部FRP片材组成。本发明利用橡胶支座+柱端约束器的方式连接摇摆柱与框架梁，减小摇摆柱摇摆后的柱端损伤，改善普通摇摆柱产生摇摆后抗侧刚度下降的缺陷；柱端约束器在不削减柱截面面积的前提下，对摇摆结构进行变形控制，使摇摆柱体系在震后迅速恢复使用功能。

技术研发人员：朱春阳;王可心;孙天娇;孙丽;魏明海;刘海成
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：2019.12.11
技术公布日：2020.04.17