一种具有多重抗力的RC框架结构的制作方法

一种具有多重抗力的rc框架结构
技术领域
1.本发明涉及建筑技术领域，具体涉及一种具有多重抗力的rc框架结构。


背景技术：

2.钢筋混凝土结构整体性好、维护费用低，在城乡建设中发挥着无可替代的作用，主导着我国土木建筑领域的发展。钢筋混凝土框架结构（简称rc框架结构）以其良好的适用性、较高的经济性，广泛应用于工业及民用建筑领域。但是，现阶段的rc框架结构仍处于低效发展阶段，钢筋混凝土用量巨大，需要消耗大量的不可再生资源。另一方面，建筑结构在全生命周期范围内，面临着各类自然灾害作用，如地震、海啸、泥石流等。与此同时，近年来国际局势多变，爆炸、撞击、火灾等人为灾害也时刻威胁着建筑结构的安全稳定。因此，亟待开发高性能的rc框架结构，在降低资源消耗的同时，显著提升结构韧性。


技术实现要素：

3.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有多重抗力的rc框架结构，解决背景技术中提出的至少一个技术问题。
4.（二）技术方案本发明采用的技术方案是：一种具有多重抗力的rc框架结构，所述rc框架结构包括：纵向钢筋骨架、箍筋和现浇混凝土；所述纵向钢筋骨架包括梁纵筋和柱纵筋，还包括节点组件，所述梁纵筋和梁纵筋之间通过节点组件连接，且所述柱纵筋和基础之间通过节点组件连接；所述节点组件包括：二次拉结件，所述二次拉结件包括套管和耗能件，所述套管套设于耗能件外表面，所述套管的第一端部与耗能件的第一端部固定连接，所述套管从中间位置向第二端部内径逐渐减小，所述耗能件在靠近套管第二端部位置沿周向设置有限位件。
5.优选的，所述套管的第二端部与耗能件的第二端部不连接，所述套管和耗能件之间的间隙部分填充有柔性材料。
6.优选的，所述限位件与所述套管第二端部内壁之间有可轴向滑移的空间，所述限位件外轮廓与所述套管第二端部内轮廓能契合。
7.优选的，所述梁纵筋和梁纵筋之间还包括拉结钢筋和梁耗能纵筋，其中二次拉结件的第一端部与拉结钢筋固定连接，二次拉结件的第二端部与梁耗能纵筋固定连接。
8.优选的，所述拉结钢筋和套管的轴向承载能力大于二次拉结件内部的耗能件、梁耗能纵筋以及梁纵筋的轴向承载能力。
9.优选的，所述柱纵筋和基础之间的节点组件还包括基础锚固钢筋和柱耗能纵筋，二次拉结件的第一端部与基础锚固钢筋固定连接，二次拉结件的第二端部与柱耗能纵筋固
定连接。
10.优选的，所述基础锚固钢筋和套管的轴向承载能力大于二次拉结件内部的耗能件、柱耗能纵筋以及柱纵筋的轴向承载能力。
11.（三）有益效果本发明提供了一种具有多重抗力的rc框架结构，与现有技术相比，具有以下有益效果：在地震等极端荷载条件下，rc框架结构的梁端和柱底受力最大，此处设置的纵向钢筋承受着巨大的拉力作用，极易出现断裂破坏，进而导致整体结构倒塌。为了优化整体结构的受力性能，本发明提出在梁端和柱底设置可以实现两次断裂过程的二次拉结件，为整体结构实现多重抗力机制提供条件。
12.二次拉结件的套管在正常使用条件下不受力，仅用于阻断混凝土对耗能件轴向均匀变形的干扰，使其能够充分发挥材料的耗能能力。在极端荷载作用下，二次拉结件套管内的耗能件最先受力断裂，此时限位件跟随断裂的耗能件向套管外滑动，待限位件与套管缩小内径处内壁紧密贴合时，套管开始二次受力，即二次拉结件开始发挥二次拉结作用。随着外荷载继续增大，由于套管承载力相对较高，因此在节点区域外侧与二次拉结件固定连接的耗能纵筋将发生第二次断裂破坏。上述过程缓解了节点区域的应力集中，扩大了结构的破坏区域，充分发挥了rc框架结构中纵向钢筋的材料性能。
13.基于上述可实现两次断裂破坏的新型纵向钢筋构造，实现了梁端和柱端的双重抗力机制。对于整体结构而言，它包含诸多梁端和柱端构造，它们的依次破坏，将构建整体结构的多重抗力机制，极大的增加了rc框架结构的抗震韧性。
14.通过设置承载力较大的二次拉结，实现了主体结构的两次断裂过程，扩大了结构的破坏区域，最终实现结构在多灾害作用下的多重抗力机制.二次拉结套管的一端设置有逐渐缩小内径的端部构造，配合内部钢筋上的限位件，即可实现二次拉结作用，使整体结构具有多重抗力。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明实施例rc框架结构示意图；图2为图1中a处局部放大图；图3为图1中b处局部放大图；图4为本发明实施例节点组件整体结构示意图；图5为本发明实施例节点组件内部构造正视图；图6为本发明实施例第二种节点组件整体结构示意图；图7为本发明实施例第二种节点组件应用示意图；其中，梁纵筋1、柱纵筋2、二次拉结件3、拉结钢筋4、梁耗能钢筋5、基础锚固钢筋6、柱耗能纵筋7、套管8、耗能件9、限位件10。
16.具体实施方法为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
17.对于rc框架结构的韧性提升研究，国内外学者多针对新型混凝土或钢筋材料开展相关研究工作，较少从结构细部构造角度出发，提出改善结构性能的方法。而由于应力集中，传统rc框架结构的破坏主要集中于梁柱及柱底连接区域，局部的钢筋拉断或混凝土压溃是连接区域破坏的根本原因，此时大部分梁柱构件基本完好，材料性能并未充分发挥。这说明现有rc框架结构的连接区域构造存在不合理之处，应在研发新型材料的同时，提出增强节点延性、扩大破坏区域的新型连接区域构造方法。基于此，本发明实施例提供一种具有多重抗力的rc框架结构为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，如图1-图7所示。
18.如图1-图5所示的rc框架结构包括纵向钢筋骨架、箍筋和现浇混凝土；所述纵向钢筋骨架包括梁纵筋1和柱纵筋2，还包括节点组件，所述梁纵筋1和梁纵筋1之间通过节点组件连接，且所述柱纵筋1和基础之间通过节点组件连接。梁柱节点区域梁纵筋和柱脚节点区域柱纵筋受力较大，容易因应力集中而过早断裂失效。因此，本发明实施例的节点组件设置在rc框架的连接节点区域；所述节点组件包括二次拉结件3，所述二次拉结件3包括套管8和耗能件9，所述套管8套设于耗能件9外表面，所述套管8的第一端部与耗能件9的第一端部固定连接，具体可以为焊接或者螺纹连接。所述套管8从中间位置向第二端部内径逐渐减小，所述耗能件9在靠近套管8第二端部位置沿周向设置有限位件10。
19.二次拉结件3的套管8在正常使用条件下不受力，仅用于阻断混凝土对耗能件9轴向均匀变形的干扰，使其能够充分发挥材料的耗能能力。在极端荷载作用下，套管8内的耗能件9最先受力断裂，此时限位件10跟随断裂的耗能件9向套管8外滑动，待限位件10与套管8缩小内径处内壁紧密贴合时，套管8开始二次受力，即二次拉结件3开始发挥二次拉结作用。上述过程缓解了节点区域的应力集中，扩大了结构的破坏区域，充分发挥了rc框架结构中纵向钢筋的材料性能。
20.一实施例中，所述套管8的第二端部与耗能件9的第二端部不连接，所述套管8和耗能件9之间的间隙部分填充有柔性材料，即在所述套管8在第二端部内径缩小位置设置柔性材料封堵环形缝隙，该柔性材料具体可以为泡沫、橡胶、塑料；设置封堵材料是为了避免浇筑混凝土的时候，流动的混凝土灌入二次拉结件3的套管8内部，影响内部耗能件9滑动，进而无法实现二次拉结作用。
21.一实施例中，所述限位件10与所述套管8第二端部内壁之间有可轴向滑移的空间，保证套管8在受力前期不受力；所述限位件10外轮廓与所述套管8第二端部内轮廓能契合，保证在受力后期限位件10与套管8间的稳定传力，进而充分发挥套管的二次拉结作用。
22.一实施例中，所述梁纵筋1和梁纵筋1之间还包括拉结钢筋4和梁耗能纵筋5，其中二次拉结件3的第一端部与拉结钢筋4固定连接，二次拉结件3的第二端部与梁耗能纵筋5固定连接。上述固定连接可以为焊接或者螺纹连接。
23.一实施例中，所述拉结钢筋4和套管8的轴向承载能力大于二次拉结件3内部的耗能件9、梁耗能纵筋5以及梁纵筋1的轴向承载能力，促使断裂破坏依次发生于承载力较小的耗能件9和梁耗能纵筋5，且节约钢材用量。
24.一实施例中，所述柱纵筋1和基础之间的节点组件还包括基础锚固钢筋6和柱耗能纵筋7，二次拉结件3的第一端部与基础锚固钢筋6固定连接，二次拉结件3的第二端部与柱耗能纵筋7固定连接。
25.一实施例中，所述基础锚固钢筋6和套管8的轴向承载能力大于二次拉结件3内部的耗能件9、柱耗能纵筋7以及柱纵筋2的轴向承载能力，促使断裂破坏依次发生于承载力较小的耗能件9和柱耗能纵筋7，且节约钢材用量。
26.随着外荷载继续增大，由于套管8承载力相对较高，因此在节点区域外侧与二次拉结件3固定连接的梁耗能纵筋5（柱耗能纵筋7）将发生第二次断裂破坏。基于上述可实现两次断裂破坏的新型纵向钢筋构造，实现了梁端和柱端的双重抗力机制。对于整体结构而言，它包含诸多梁端和柱端构造，它们的依次破坏，将构建整体结构的多重抗力机制，极大地提升了rc框架结构的抗震韧性。二次拉结件3在套管8的一端设置有逐渐缩小内径的端部构造，配合内部耗能件9上的限位件10，即可实现二次拉结作用，使整体结构具有多重抗力。
27.套管8采用高强度钢材制作，减小了套管8的外径，便于钢筋布置。相较于其余位置纵筋，其承载能力相对较大，保证此部分始终处于弹性状态。梁耗能纵筋5与柱耗能纵筋7将成为整体结构的薄弱位置，再次发挥塑性耗能作用，进而充分利用连接区域外侧纵筋的材料性能。
28.进一步的，在上述实施例中，本发明实施例还提供第二种节点组件，具体如图6和图7所示，耗能件9和梁耗能纵筋5为整体，所述套管8从中间位置向两端部内径逐渐减小。也就是，套管8两端部的直径均小于中间部分，且直径为从中间向两端部逐渐平滑减少，采用一个整体的耗能件9贯穿整个套管8，并且耗能件9在靠近套管8两端部位置均沿周向设置有限位件10。
29.本发明实施例，基于双重断裂设计理念，以扩大破坏区域为设计目标，构建了可实现两次断裂破坏的新型连接区域纵向钢筋构造，耗能件9和梁耗能纵筋5（柱耗能纵筋7）两处发生两次断裂，缓解了节点区域的应力集中，避免局部破坏导致整体结构失效，实现结构在多灾害作用下的多重抗力机制。
30.套管8作为关键的传力部件，在耗能件9第一次断裂前不影响节点受力，在第一次断裂后将节点应力传递至远离节点区域，各部件间的传力较为明确，为结构设计提供了极大的便利。套管8避免了内部耗能件9受压失稳，同时避免混凝土影响内部耗能件9拉压耗能。仅在连接区域设置二次拉结件3，即可实现结构的多重抗力机制。将连接区域的二次拉结件件3计成类似灌浆套筒的标准件，实际应用时只需要将其两端与普通纵向钢筋搭接、焊接或螺纹套筒连接，整体构造较为简单，经济性及可行性较高。
31.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
32.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。