一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱的制作方法

本发明涉及地下结构工程的建设领域，尤其是涉及一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱，属于预制装配式地铁车站抗震技术领域。

背景技术：

近年来，随着世界各国城市化进程的不断推进，国内外学者逐渐意识到开发利用地下空间将成为重要的发展方向。地下结构在城市建设、交通运输、国防工程、水利工程等各个领域得到了越来越广泛的应用，如铁路隧道，地铁工程，地下商场，防空工程等。实践表明，21世纪是地下空间开发利用的世纪，而且目前地下空间的开发和地下结构的建设已经在世界范围内进入了快速发展的高峰期。

对于城市交通领域，以地铁工程为骨干的大运量快速公共交通系统在解决城市交通运输问题上发挥着不可或缺的作用。虽然地下工程的发展日益蓬勃，但是地下工程也面临着挑战——地震的作用。特别是1995年7.2级日本阪神地震中，神户市内地下结构发生了有史以来最严重的破坏，地铁、地下停车场、地下隧道和地下商业街等大量地下工程均发生严重破坏。最引人注意的是地铁车站的破坏，地震中共有5个地铁车站和约3km的地铁区间隧道发生破坏，其中大开地铁车站的破坏最为严重，一半以上的中柱完全坍塌，导致顶板坍塌破坏和上覆土层的沉降，最大沉降量达2.5m之多。相关研究表明竖向地震动有可能是引起地下结构破坏的关键因素，特别是，对于浅埋地下结构情况，上覆土体可能在地震作用初始阶段发生剪切破坏，此时，它与地下结构周围的其它土体已不是一个连续的整体，在后续的地震反应中，它的作用仅是堆积到地下结构顶板上与周围土体发生弱连接的堆积土(类似于回填土体情况)效应，对地下结构的约束作用和地震反应影响也完全不同于连续土体对应的情况。上覆土体竖向惯性力作用对地下结构的关键支撑构件的竖向受力评价会产生极大影响，实际上是改变了支撑柱的轴压比，从而改变了支撑柱的抗剪切强度和变形性能。对地下结构地震反应受力而言，支撑柱的抗剪切强度提高而极限变形能力降低是不利的，这意味着支撑柱将分担更多的由于土层变形而作用在地下结构上的水平向剪力，同时，其极限变形能力的降低使得它可能先于侧墙遭到破坏，进而导致顶板以及地下结构体系的整体毁坏。

本发明基于地下结构的震害特点以及地下结构的破坏机理，提出一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱，以替代传统地下结构中的普通现浇钢筋混凝土柱。即采用分隔板将承受较大轴压作用的柱子分隔成若干个小柱的组合体，每个小柱的剪跨比较大，从而提高了柱子的抗震性能。正常使用状态下，外包薄钢板将内置分隔板连接后的预制钢筋混凝土柱整体包裹，表现为整体钢筋混凝土柱；地震作用下，柱子沿分隔板与混凝土界面出现竖缝，随着荷载的不断增大，竖缝逐渐贯通，整体柱被分隔成若干个小柱，大大提高了柱子的延性和耗能能力。用于地下结构内置分隔板预制分体柱将短柱或超短柱的脆性剪切破坏转变为分体柱的延性破坏，使地下结构关键构件的抗震性能得以显著提高。

技术实现要素：

本发明公开一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱，该分体柱在地震作用下能承受较大的上覆土体的竖向惯性力，同时也提高高轴压作用下分体柱的侧向变形能力，从而减轻地下结构的地震灾害。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱，该分体柱由预制钢筋混凝土柱，预留连接钢筋、内置分隔板以及外包薄钢板组成。

进一步地，所述预制钢筋混凝土柱主体为常规设计的钢筋混凝土柱，顶、底部分别设置预留连接钢筋。

进一步地，所述预留连接钢筋将所述预制钢筋混凝土柱与地下结构顶梁和底梁相连，形成可靠整体，并且相邻预制钢筋混凝土柱之间预留分缝。

进一步地，所述内置分隔板为石膏板或木板，其表面涂有粘贴层，并通过此粘贴层安装于所述预制钢筋混凝土柱之间的预留分缝。

进一步地，所述内置分隔板是沿着所述预制钢筋混凝土柱之间分缝位置垂直分布的。

进一步地，所述外包薄钢板由薄薄钢板材制成，外贴于所述预制钢筋混凝土柱外侧，将所述预制钢筋混凝土柱及其之间的内置分隔板整体包裹。

本发明的工作机理是：上述用于地下结构内置分隔板预制分体柱通过预埋在预制钢筋混凝土柱顶底部的连接钢筋安装于地下结构关键部位代替普通现浇钢筋混凝土柱。正常使用状态下，由外包薄钢板将预制钢筋混凝土柱及其之间的内置分隔板整体包裹，以保证分体柱的正常使用。当地震作用时，首先被破坏的是外包薄钢板，随后柱子沿分隔板与混凝土的界面处出现竖缝，竖缝宽度、长度随着柱子侧移的增大而逐渐增大，最终趋于稳定并将柱子分隔成若干小柱子，大大提高了柱子的延性和耗能能力。地下结构采用内置分隔板预制分体柱能承受和传统现浇整体钢筋混凝土柱相近的竖向荷载，同时钢斜撑连接件可为高轴压作用下的预制分体柱提供较大的侧向变形能力，从而保证了地震中地下结构关键构件中柱的安全性能，大大减轻地下结构在地震中可能出现的破坏。

本发明的优点在于：通过外包薄钢板将预制钢筋混凝土柱及其之间的内置分隔板整体包裹，以保证分体柱在正常使用状态下的工作性能。地震作用下该外包薄钢板首先被破坏，随后各预制钢筋混凝土柱之间的相对变形使分隔板与混凝土界面产生竖缝，形成分体柱。内置分隔板地下结构预制分体柱在承受较大竖向荷载的同时，又具有较有较高的侧向变形能力，从而保证了地震中地下结构关键构件中柱的安全性能，大大减轻地下结构在地震中可能出现的破坏。本发明概念清晰，原理明确，易于生产，便于维修。

附图说明

图1为用于地下结构内置分隔板预制分体柱俯视图。

图2为设置预留连接钢筋预制钢筋混凝土柱。

图3为内置分隔板。

图4为内置分隔板预制分体柱在地下结构中的一种应用。

图中：1、预制钢筋混凝土柱，2、预留连接钢筋，3、内置分隔板，4、外包薄钢板。

具体实施方式

一种用于地下结构内置分隔板预制分体柱，该分体柱由预制钢筋混凝土柱(1)、预留连接钢筋(2)、内置分隔板(3)和外包薄钢板(4)组成。

所述预制钢筋混凝土柱(1)的纵向钢筋在顶底面全部伸出作为所述预留连接钢筋(2)；所述内置分隔板(3)通过表面的粘贴层安装于所述预制钢筋混凝土柱(1)之间的预留分缝处；所述外包钢板(4)粘贴在所述预制钢筋混凝土柱(1)的外侧，将两两相连后的预制钢筋混凝土柱及其之间的所述内置分隔板(3)整体包裹。

本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)主体为普通钢筋混凝土柱，其可按相应尺寸在钢筋混凝土构件加工厂预制，并运输至现场进行拼装。

本实例中，所述预制钢筋混凝土柱(1)在预制过程中，纵向钢筋在顶底部全部伸出，其伸出长度不宜小于50cm，作为预留连接钢筋(2)与地下结构顶梁和底梁相连接。相邻预制钢筋混凝土柱之间预留分缝。

本实例中，所述内置分隔板(3)为石膏板或木板，表面涂有粘贴层，通过粘贴层安装于预制钢筋混凝土之间的预留分缝中，内置分隔板是沿着所述预制钢筋混凝土柱之间分缝位置垂直分布的。

本实例中，所述外包薄钢板(4)由薄薄钢板材制成，厚度为1cm～2cm，外贴于预制钢筋混凝土柱外侧，将两两相连后的预制钢筋混凝土柱及其之间的内置分隔板整体包裹。