塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋H型钢-混凝土结构

本发明属于土木工程，具体涉及一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构。

背景技术：

1、由于地震造成了巨大的人员伤亡和财产损失，房屋建筑的倒塌与破坏是地震期间人员伤亡和财产损失的主要原因，因此，采取工程措施提高房屋建筑的抗震能力，是减轻地震灾害、减少地震期间人员伤亡和财产损失的关键。

2、h型钢混凝土具有刚度大、承载能力高、断面尺寸小及抗震性能好等优点，契合“强柱弱梁”的设计理念，特别适用于高层建筑以及高烈度地震设防区的建筑，是近年来组合结构领域的重要发展方向。

3、h型钢与钢筋笼的同时存在导致施工困难，施工工序复杂，限制了其在工程领域的广泛推广应用。纵筋与h型钢的位置冲突，箍筋与h型钢同样存在位置冲突，h型钢与钢筋之间的间隙较小等导致混凝土浇筑困难容易出现浇筑不密实的现象。

4、为简化施工工序，有学者提出去掉h型钢-钢筋混凝土中的钢筋，并在混凝土中掺入钢纤维以改善混凝土的延性。然而，钢纤维混凝土中的部分钢纤维外露，容易锈蚀并在混凝土中形成细微孔洞，进而加速混凝土的碳化，引起结构的耐久性问题；钢筋的缺失，纤维混凝土受约束不足，大变形往复荷载作用下，存在剥落风险延性不足的问题；纤维混凝土较普通混凝土价格高，存在经济性问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供本发明提供一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，解决柱在塑性铰区发生大变形时的普通混凝土易开裂并脱落的问题，该结构具有良好的承载力、延性、耗能能力和抗震性能，并且施工方便，提升工作效率，降低人工成本。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，包括，

4、h型钢、螺杆、螺帽以及布置在塑性铰区的高延性混凝土和布置在塑性铰区以外的普通混凝土；

5、所述h型钢的翼缘位置对称设置有螺孔，所述螺杆穿设在螺孔中，通过与螺帽固定连接，组成带拉筋h型钢结构；

6、所述h型钢为柱子的内部骨架；所述高延性混凝土浇筑在柱子上下两端的塑性铰区，所述普通混凝土浇筑在柱子中间段的非塑性铰区。

7、优选的，所述h型钢的翼缘、腹板和拉筋组成矩形封闭区域，所述矩形封闭区域内填充混凝土后形成约束混凝土。

8、优选的，所述螺孔的直径比螺杆d0的直径大1～2mm。

9、优选的，所述螺孔的中心距h型钢的翼缘边缘的距离为2d0。

10、优选的，所述h型钢为热轧h型钢。

11、优选的，沿h型钢1高度方向相邻两螺孔之间的间距为200mm。

12、优选的，所述高延性混凝土由水泥、粉煤灰、石英砂、水、减水剂以及pva纤维混合制备而成。

13、优选的，所述高延性混凝土中各组分材料的质量比为：水泥：粉煤灰：石英砂：水：减水剂＝0.4:0.6:0.36:0.29:0.02；所述pva纤维在高延性混凝土中的体积掺量为2％。

14、优选的，所述水泥为硅酸盐水泥，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

15、优选的，所述粉煤灰为ⅰ级灰。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

17、本发明提供一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构。所述高延性混凝土布置在柱子上下两端的塑性铰区，中间段塑性铰以外区域采用普通混凝土，在h型钢两翼缘的对称位置开螺孔，穿过螺杆后，拧紧螺母，作为拉筋防止h型钢发生局部屈曲，同时拉筋与h型钢形成封闭体系从而对内部混凝土形成约束，组成塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，该结构省略钢筋提高施工效率；h型钢翼缘间设置拉筋保证混凝土的延性；拉筋突出h型钢翼缘与螺母共同起到栓钉作用，提升钢-混凝土间的粘结性能，解决混凝土过早剥落导致的包裹约束性能差、承载力下降快、耐火耐腐蚀性低的问题；将塑性铰区的普通混凝土替换为高延性混凝土，以尽量少的高造价优质材料，解决柱在塑性铰区发生大变形时的普通混凝土易开裂并剥落的问题。本结构具有良好的承载力、延性、耗能能力和抗震性能，并且施工方便，提升工作效率，降低人工成本。

18、进一步，高延性混凝土，是以水泥、粉煤灰、石英砂作为基体，用pva纤维做增强材料。高延性混凝土作为一种新型的建筑材料具有良好的物理力学性能，峰值拉应变大，具有良好的裂缝控制能力，韧性高，能够使得工程结构具有良好的力学性能、抗震性能及耐久性能。

技术特征：

1.一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述h型钢的翼缘、腹板和拉筋组成矩形封闭区域，所述矩形封闭区域内填充混凝土后形成约束混凝土。

3.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述螺孔的直径比螺杆d0的直径大1～2mm。

4.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述螺孔的中心距h型钢的翼缘边缘的距离为2d0。

5.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述h型钢为热轧h型钢。

6.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，沿h型钢1高度方向相邻两螺孔之间的间距为200mm。

7.根据权利要求1所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述高延性混凝土由水泥、粉煤灰、石英砂、水、减水剂以及pva纤维混合制备而成。

8.根据权利要求7所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述高延性混凝土中各组分材料的质量比为：水泥：粉煤灰：石英砂：水：减水剂＝0.4:0.6:0.36:0.29:0.02；所述pva纤维在高延性混凝土中的体积掺量为2％。

9.根据权利要求7所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

10.根据权利要求7所述的一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋h型钢-混凝土结构，其特征在于，所述粉煤灰为ⅰ级灰。

技术总结
本发明提供一种塑性铰区采用高延性混凝土的带拉筋H型钢‑混凝土结构，包括H型钢，螺杆，螺帽，高延性混凝土和普通混凝土；在H型钢的两翼缘间设置拉筋形成封闭结构约束内部混凝土，改善由于省略钢筋造成的H型钢混凝土结构的混凝土变形性能下降、易开裂脱落的问题；利用突出H型钢翼缘的螺杆和螺帽，形成栓钉效应，提升H型钢与混凝土的粘结性能；在柱的塑性铰范围内采用高延性混凝土，避免在地震作用下塑性铰区的大变形引起混凝土的早期破坏，以不显著提高结构的造价为前提，仅在柱发生大变形、易破坏位置采用优质高延性混凝土材料，提升柱子的变形和耗能能力，改善无配筋H型钢混凝土结构的抗震性能。

技术研发人员：李曰兵,朱子云,杨瑞彬,单良,张宇龙,邢爽
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25