端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁及其制備方法。本發(fā)明將梁兩端塑性鉸區(qū)域的全部縱向受力鋼筋外套一層長(zhǎng)度為一倍梁高的鋼帶波紋管，并用914膠將泡沫墊片粘貼在波紋管兩端，使其與該區(qū)段鋼筋構(gòu)成封閉的整體，這樣端部塑性鉸區(qū)縱筋就與混凝土之間形成了一定長(zhǎng)度的無(wú)粘結(jié)段。本發(fā)明可使無(wú)粘結(jié)段鋼筋應(yīng)變分布均勻，且形成一個(gè)應(yīng)力同步緩慢增長(zhǎng)的屈服段，延緩甚至防止其屈曲斷裂，有效提高梁端塑性鉸區(qū)的延性與耗能能力，并能明顯改善該區(qū)域混凝土由于粘結(jié)力造成的損傷。整個(gè)體系構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，經(jīng)濟(jì)性能好。
【專利說(shuō)明】端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋼筋混凝土梁。在傳統(tǒng)鋼筋混凝土梁的基礎(chǔ)上，利用鋼帶波紋管使其端部鋼筋混凝土之間形成無(wú)粘結(jié)區(qū)域，屬結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在世界各國(guó)的結(jié)構(gòu)工程中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、抗震能力等方面的優(yōu)越性，在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。其中梁是框架結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件之一，在地震作用下，鋼筋混凝土構(gòu)件承受反復(fù)拉壓作用，損傷較嚴(yán)重的梁端塑性鉸區(qū)混凝土逐漸被拉裂或壓碎并脫落，提早退出工作，導(dǎo)致塑性鉸區(qū)局部縱筋很快屈服，承載力迅速下降，耗能能力差。甚至有時(shí)梁在水平地震作用下，會(huì)發(fā)生箍筋外鼓崩斷，最終發(fā)生屈曲斷裂。
[0003]目前，針對(duì)梁端塑性鉸區(qū)域耗能能力差，混凝土破壞嚴(yán)重的現(xiàn)象，主要的解決辦法是在梁端塑性鉸區(qū)域進(jìn)行加固，如增大截面加固法、粘貼纖維復(fù)合材料加固法、粘貼鋼板加固法等，這些多為補(bǔ)救性措施，需對(duì)構(gòu)件表面進(jìn)行處理，本發(fā)明從機(jī)理上對(duì)梁端構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)，使梁端塑性鉸區(qū)域形成無(wú)粘結(jié)層，從根本上減小了對(duì)梁端塑性鉸區(qū)混凝土的損傷并能延長(zhǎng)屈服段長(zhǎng)度、增強(qiáng)塑性鉸區(qū)的耗能能力和防止屈曲斷裂，施工難度小，且經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，適合在工程中廣泛推廣和應(yīng)用。鑒于此，我們?cè)谑┕み^(guò)程中對(duì)鋼筋混凝土梁端部采取適當(dāng)?shù)臉?gòu)造措施，去除梁端塑性鉸區(qū)域所有縱筋與鋼筋混凝土之間的粘結(jié)力，減小該區(qū)域混凝土因隨鋼筋變形而發(fā)生損傷，并可以使梁端無(wú)粘結(jié)段鋼筋應(yīng)變平均分布，屈服段延長(zhǎng)，提高鋼筋混凝土梁端的耗能能力，延緩鋼筋斷裂破壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁及其施工方法。本發(fā)明可以改善端部混凝土由于鋼筋混凝土粘結(jié)作用加劇混凝土開(kāi)裂破壞的問(wèn)題，延長(zhǎng)屈服段長(zhǎng)度，提高鋼筋混凝土梁在地震作用下的耗能能力，優(yōu)化鋼筋混凝土梁的設(shè)計(jì)和施工，提高其抗震性能和耐久性。
[0005]本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn):
[0006]端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，包括頂部縱筋(I)、底部縱筋(2)和箍筋(3)組成的鋼筋籠，其特征在于:還包括在梁縱筋端部由鋼帶波紋管(4)、泡沫圓墊片(5)、固定用扎絲
[6]制作成密封的無(wú)粘結(jié)層。鋼帶波紋管(4)由泡沫圓墊片(5)支撐在部分縱筋(I)和(2)的端部，以使其與鋼帶波紋管(4)之間保有一定的縫隙，泡沫圓墊片(5)與縱筋(I)和(2)以及外包的鋼帶波紋管(4)之間用914膠粘合，以保證密封，鋼帶波紋管(4)的兩端通過(guò)扎絲綁扎固定，鋼帶波紋管(4)外部設(shè)置有混凝土保護(hù)層。
[0007]所述鋼帶波紋管(4)直徑為1.5倍鋼筋直徑，其布置位置為梁頂縱筋(I)和梁底縱筋(2)自梁柱截面起沿梁軸向一倍梁高范圍內(nèi)。
[0008]所述鋼帶波紋管(4)厚度為0.5mm?2mm，其內(nèi)部各處距內(nèi)部縱筋的距離為0.25倍鋼筋直徑，其外部距其他鋼筋或波紋管距離大于等于鋼筋直徑并> 25mm。[0009]所述泡沫圓墊片(5)其直徑為1.5鋼筋直徑，且圓心分別進(jìn)行以對(duì)應(yīng)縱筋(I)或
(2)直徑為直徑的圓孔鉆孔。
[0010]所述梁的保護(hù)層厚度按照從波紋管外側(cè)到梁邊緣起算，且應(yīng)按照規(guī)范中對(duì)梁縱筋保護(hù)層的規(guī)定設(shè)置。
[0011]利用上述鋼帶波紋管(4)形成端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁的制備方法，其步驟如下:
[0012]步驟一:將鋼帶波紋管(4)套在加工好的縱筋(I)或(2)上，將泡沫圓墊片(5)套在縱筋(I)或(2)上，并嵌在鋼帶波紋管(4)兩端內(nèi)部。
[0013]步驟二:用914膠粘合縱筋(I)或(2)與泡沫圓墊片(5)以及泡沫圓墊片(5)與鋼帶波紋管(4)之間的縫隙，確保將鋼帶波紋管(4)位置粘在距梁端一倍梁高位置處。
[0014]步驟三:用扎絲(6)綁扎鋼帶波紋管(4)的兩端并固定在模具上。
[0015]步驟四:待914膠干好后，內(nèi)部澆筑混凝土，并在外部設(shè)上混凝土保護(hù)層。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、改善梁端塑性鉸區(qū)混凝土的損傷情況。梁端彎矩最大處的混凝土，在反復(fù)地震作用下，往往由于與受拉鋼筋的粘結(jié)作用而在鋼筋附近產(chǎn)生許多微裂紋。隨著微裂紋的增長(zhǎng)，它們逐漸與外部裂縫貫通，形成較大的拉裂裂縫。本發(fā)明從梁端混凝土的受力機(jī)理出發(fā)，去掉塑性鉸區(qū)鋼筋混凝土之間的粘結(jié)力，防止受拉區(qū)混凝土過(guò)早被拉裂，減小混凝土的損傷。
[0018]2、屈服段更長(zhǎng)，耗能能力增強(qiáng)。由于端部粘結(jié)力的存在，以往的鋼筋混凝土梁的鋼筋應(yīng)力沿著梁軸向向端部呈不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，并在端部形成應(yīng)力和應(yīng)變最大點(diǎn)。因此鋼筋的屈服和破壞主要集中在該點(diǎn)，耗能能力較差。通過(guò)本發(fā)明對(duì)梁端的施工方法進(jìn)行改善后，梁端設(shè)置無(wú)粘結(jié)段的鋼筋在反復(fù)地震作用下在無(wú)粘結(jié)段的應(yīng)變分布較為均勻，隨著反復(fù)地震作用將形成一個(gè)應(yīng)力同步增長(zhǎng)的屈服段，梁的彈性段明顯延長(zhǎng)，梁端鋼筋的耗能能力明顯提聞。
[0019]3、防止梁在地震作用下發(fā)生屈曲斷裂。固定于縱筋上一定范圍內(nèi)的鋼帶波紋管與外部混凝土接觸較好，在地震作用下，鋼帶波紋管與其外部緊密接觸的混凝土、箍筋可起到一定延緩甚至防止塑性鉸區(qū)縱筋發(fā)生屈曲斷裂的作用。
[0020]4、施工簡(jiǎn)單，易于操作。施工過(guò)程中使用的鋼帶波紋管固定在加工好的鋼筋上，并可以根據(jù)構(gòu)件尺寸進(jìn)行任意裁剪，由普通工人即可完成，具有操作簡(jiǎn)單，施工方便快捷等特點(diǎn)。
[0021 ] 5、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。本方案應(yīng)用在梁端塑性鉸區(qū)，效果明顯而且?guī)缀醪惶岣吖こ淘靸r(jià)，性價(jià)比很高，適合在工程中廣泛推廣。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1、2為本發(fā)明在梁塑性鉸區(qū)的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為圖1中梁截面A-A剖面圖。
[0024]圖4為圖1中梁截面B-B剖面圖。
[0025]圖5為圖1中局部詳圖。
[0026]圖中1-梁頂縱筋；2_梁底縱筋；3_梁箍筋；4_鋼帶波紋管；5_泡沫墊片；6_扎絲?！揪唧w實(shí)施方式】
[0027]以下所述，僅為本發(fā)明的其中一種實(shí)施例，也可以用于其它梁構(gòu)件的塑性鉸區(qū)部分鋼筋。凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)例做任何修改、變更或等效變換的，均應(yīng)屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0028]1、相關(guān)材料制作
[0029]選取直徑約為鋼筋直徑Cl1的1.5倍的鋼帶波紋管，裁剪成I倍梁高H長(zhǎng)度，每根縱筋配置兩段鋼帶波紋管。泡沫圓墊片厚度為3cm，將其裁剪成波紋管內(nèi)徑為直徑的圓墊片，在圓心以直徑Cl1進(jìn)行穿孔，每根鋼帶波紋管需要對(duì)應(yīng)的兩片泡沫圓墊片。
[0030]2、鋼帶波紋管的固定
[0031]對(duì)于縱筋的一側(cè)，以卷尺量取并標(biāo)記梁柱截面端點(diǎn)a以及距其H長(zhǎng)度的另一點(diǎn)b，將914膠涂抹在b點(diǎn)并在該點(diǎn)套上一片泡沫圓墊片，使其與縱筋粘合。將泡沫圓墊片外沿同樣涂抹914膠，將鋼帶波紋管從距墊片較近的一端套入縱筋，直至鋼帶波紋管接觸泡沫圓墊片，使泡沫圓墊片粘合在波紋管端部?jī)?nèi)。同樣在縱筋b點(diǎn)也粘合一片泡沫圓墊片，并用914膠將圓墊片外延與波紋管另一端端部?jī)?nèi)側(cè)粘合，保證密封。對(duì)于長(zhǎng)度較長(zhǎng)的鋼帶波紋管，除了兩端布置泡沫墊片外，還應(yīng)在其內(nèi)部設(shè)置等間隔一定數(shù)量的泡沫墊片以避免管壁與鋼筋距離太近，且只需將墊片與縱筋粘合，墊片間距應(yīng)< 500mm。
[0032]3、鋼筋籠的綁扎
[0033]以扎絲分別緊緊纏繞在鋼帶波紋管兩端即泡沫墊片所在的截面，保證扎絲不會(huì)相對(duì)鋼帶波紋管移動(dòng)并預(yù)留一部分扎絲，之后嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和圖紙進(jìn)行鋼筋籠的綁扎。
[0034]4、支模
[0035]根據(jù)梁的尺寸進(jìn)行支模，檢查模板合格后將鋼筋籠固定在模具內(nèi)，并將3中預(yù)留的扎絲與模具的上下截面或側(cè)面連接固定，進(jìn)一步保證澆筑過(guò)程中鋼帶波紋管相對(duì)鋼筋截面不發(fā)生移動(dòng)。
[0036]5、燒筑與振搗
[0037]混凝土澆筑到模板內(nèi)并進(jìn)行振搗，直至密實(shí)。振搗棒不得觸動(dòng)鋼帶波紋管。
【權(quán)利要求】
1.端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，包括頂部縱筋(I)、底部縱筋(2)和箍筋(3)組成的鋼筋籠，其特征在于:還包括在梁端每根縱筋端部由鋼帶波紋管(4)、泡沫圓墊片(5)、固定用扎絲(6)制作成密封的無(wú)粘結(jié)層；鋼帶波紋管(4)由泡沫圓墊片(5)支撐在縱筋(I)和(2)的端部，以使其與鋼帶波紋管(4)之間保有一定的縫隙，泡沫圓墊片(5)與縱筋(I)和(2)以及外包的鋼帶波紋管(4)之間用914膠粘合，以保證密封，鋼帶波紋管(4)的兩端通過(guò)扎絲綁扎固定，鋼帶波紋管(4)外部設(shè)置有混凝土保護(hù)層。
2.依權(quán)利要求1所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，利用上述鋼帶波紋管(4)形成端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁的制備方法，其特征在于:其步驟如下， 步驟一:將鋼帶波紋管(4)套在加工好的縱筋(I)或(2)上，將泡沫圓墊片(5)套在縱筋(I)或(2)上，并嵌在鋼帶波紋管(4)兩端內(nèi)部； 步驟二:用914膠粘合縱筋(I)或(2 )與泡沫圓墊片(5 )以及泡沫圓墊片(5 )與鋼帶波紋管(4)之間的縫隙，確保將鋼帶波紋管(4)位置粘在距梁端一倍梁高位置處； 步驟三:用扎絲(6)綁扎鋼帶波紋管(4)的兩端并固定在模具上； 步驟四:待914膠干好后，內(nèi)部澆筑混凝土，并在外部設(shè)上混凝土保護(hù)層。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，其特征在于鋼帶波紋管直徑為1.5倍縱筋筋直徑，其布置位置為梁頂縱筋和梁底縱筋自梁柱截面起沿梁軸向一倍梁高范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，其特征在于鋼帶波紋管厚度為0.5mm?2mm，其內(nèi)部各處距內(nèi)部縱筋的距離為0.25倍縱筋直徑，其外部距其他縱筋或波紋管距離大于等于縱筋直徑并> 25mm。
5.根據(jù)權(quán)利I要求所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，其特征在于泡沫圓墊片直徑為1.5倍縱筋直徑，且圓心分別進(jìn)行以對(duì)應(yīng)縱筋直徑為直徑的圓孔鉆孔。
6.根據(jù)權(quán)利I要求所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，其特征在于梁的保護(hù)層厚度按照從波紋管外側(cè)到梁邊緣起算，且應(yīng)按照規(guī)范中對(duì)梁縱筋保護(hù)層的規(guī)定設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利I要求所述的端部無(wú)粘結(jié)鋼筋混凝土梁，一般情況下，鋼帶波紋管也可用PVC波紋管代替。
【文檔編號(hào)】E04C3/293GK103924731SQ201410146324
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】周宏宇, 趙春曉, 解詠平, 宋坤, 李振寶 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)