一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法，包括以下步驟：(1)根據(jù)需要確定高強(qiáng)混凝土墩柱的延性需求，即需要達(dá)到的位移延性系數(shù)；(2)根據(jù)需要的位移延性系數(shù)與高強(qiáng)混凝土墩柱的高強(qiáng)鋼筋的配筋關(guān)系，確定高強(qiáng)鋼筋的含量：高強(qiáng)箍筋的強(qiáng)度比為0.90，高強(qiáng)縱筋的強(qiáng)度比為0.71；(3)根據(jù)高強(qiáng)鋼筋的含量確定高強(qiáng)箍筋的級(jí)別和間距，以及縱向鋼筋的級(jí)別和數(shù)量。本發(fā)明具有簡(jiǎn)單可行、造價(jià)低廉的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于建筑【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，利用高強(qiáng)鋼筋提高高強(qiáng)混凝土墩柱抗震性能的基本原理是通過(guò)配置 相對(duì)密集的水平高強(qiáng)箍筋，有效地約束核芯混凝土，使其處于三向受壓狀態(tài)，最大限度地提 高核芯混凝土的強(qiáng)度和變形能力；另外，沿柱的縱向除配置適當(dāng)?shù)钠胀ㄤ摻钔?，還配置適量 的高強(qiáng)鋼筋。試驗(yàn)表明，這種配置鋼筋的方法，將使柱的整體處于有利的耗能狀態(tài)，其延性 能夠滿足強(qiáng)震要求。
[0003] 現(xiàn)有提高高強(qiáng)混凝土墩柱的延性技術(shù)方案主要有兩種：
[0004] (1)采用鋼管混凝土技術(shù)
[0005] 方法是在鋼筋里面澆高強(qiáng)混凝土，主要應(yīng)用于大跨橋梁和高層建筑當(dāng)中，其約束 效果明顯，但是造價(jià)高，施工復(fù)雜，且受到施工條件的限制。
[0006] (2)米用 FRP(FiberReinforcedPlastics)加固技術(shù)
[0007] 利用FRP加固，能有效提高高強(qiáng)混凝土墩柱的延性，其作法是在高強(qiáng)混凝土墩柱 的外面裹覆FRP材料的方法，其實(shí)質(zhì)也是利用約束混凝土的原理提高延性，但FRP彈性模量 低，其關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。
[0008] 目前，增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土變形能力，提高高強(qiáng)混凝土延性的主要措施有：
[0009] (1)提高配筋構(gòu)件的配箍率，或使用方格網(wǎng)約束混凝土，通過(guò)對(duì)高強(qiáng)混凝土構(gòu)件提 供橫向變形約束，來(lái)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)縱向變形能力的目的。
[0010] (2)在高強(qiáng)混凝土中摻加鋼纖維形成鋼纖維高強(qiáng)混凝土，利用改性混凝土的特點(diǎn) 來(lái)改善混凝土的變形能力，提高混凝土的延性。
[0011] (3)采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。
[0012] (4)采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)。
[0013] 這些方法施工復(fù)雜，造價(jià)高，有些關(guān)鍵技術(shù)還不成熟。我國(guó)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》 和《建筑結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范》有提到，在框架柱根處采用加密箍筋的方法來(lái)提高普通混凝土柱 的延性，但是這種方法目前只適應(yīng)于普通混凝土，對(duì)高強(qiáng)混凝土，沒(méi)有說(shuō)明。這幾年由于高 強(qiáng)混凝土諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如何有效地提高高強(qiáng)混凝土墩柱的延性，迫 切需要一種更為合理科學(xué)，簡(jiǎn)單直觀，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法，以滿足抗震地區(qū)對(duì)高強(qiáng)混凝土的需 要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出了一種簡(jiǎn)單可行、造價(jià)低廉的增強(qiáng) 高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法。高強(qiáng)混凝土由于強(qiáng)度高、脆性大，在抗震地區(qū)的使用受到限 制，如果利用高強(qiáng)鋼筋約束混凝土，一方面可以拓寬高強(qiáng)鋼筋在抗震領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，另一 方面可以有效提高高強(qiáng)混凝土墩柱的抗震性能。其操作方法簡(jiǎn)單，抗震機(jī)理明確，不僅能節(jié) 約總的用鋼量，而且抗震效果明顯，能完全滿足高強(qiáng)混凝土墩柱抗震的需求，解決長(zhǎng)期以來(lái) 結(jié)構(gòu)工程師沒(méi)有解決的難題，為建筑抗震規(guī)范的修訂提供非常有價(jià)值的數(shù)據(jù)，為房屋和橋 梁安全提供良好的保障。
[0015] 本發(fā)明的重要意義體現(xiàn)在以下幾方面：
[0016] (1)能滿足行業(yè)發(fā)展的需求。在土木工程領(lǐng)域中，鋼筋混凝土柱的進(jìn)展與其材料 的進(jìn)步密切相關(guān)。隨著鋼筋和混凝土材料性能的改進(jìn)，柱的形狀和力學(xué)性能發(fā)生明顯改善。 目前，混凝土和鋼筋等材料已經(jīng)得到長(zhǎng)足的進(jìn)步，高強(qiáng)混凝土和高強(qiáng)鋼筋在行業(yè)中的使用 已經(jīng)非常普遍，開(kāi)展對(duì)配有高強(qiáng)鋼筋的高強(qiáng)混凝土墩柱的應(yīng)用迫在眉睫。
[0017] (2)有效解決制約高強(qiáng)混凝土墩柱的瓶頸問(wèn)題。高強(qiáng)混凝土墩柱變形性能相對(duì) 較弱，導(dǎo)致其抗震延性性能較差，雖然高強(qiáng)混凝土墩柱材料的強(qiáng)度較高，但變形性能相對(duì)較 弱，抗震性能相對(duì)較弱。然而，材料的變形性能差并不一定其構(gòu)件（或結(jié)構(gòu)）的變形性能也 差。合理配置高強(qiáng)度鋼筋是提升高強(qiáng)混凝土墩柱變形性能并解決該瓶頸問(wèn)題的一個(gè)有效措 施。
[0018] (3)利用高強(qiáng)鋼筋改善高強(qiáng)混凝土墩柱的抗震性能的技術(shù)逐漸成熟，其關(guān)鍵的核 心技術(shù)問(wèn)題已得到有效解決。國(guó)內(nèi)外諸多相關(guān)研究成果已經(jīng)證明，利用高強(qiáng)鋼筋改善高強(qiáng) 混凝土墩柱的變形性能并提高其抗震能力是可行的，也是有效的，其應(yīng)用的前景十分廣闊。
[0019] (4)該技術(shù)的研究與應(yīng)用，將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。我國(guó)混凝土和鋼筋材料 資源豐富，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域很廣。另外，高強(qiáng)度材料的開(kāi)發(fā)和利用可以有效節(jié)約資 源，利于環(huán)保，符合節(jié)能減排的國(guó)策。
[0020] 其技術(shù)方案如下：
[0021] 一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法，包括以下步驟：
[0022] (1)根據(jù)需要確定高強(qiáng)混凝土墩柱的延性需求，即需要達(dá)到的位移延性系數(shù)；
[0023] (2)根據(jù)需要的位移延性系數(shù)與高強(qiáng)混凝土墩柱的高強(qiáng)鋼筋的配筋關(guān)系，確定高 強(qiáng)鋼筋的含量：高強(qiáng)箍筋的強(qiáng)度比為〇. 90,高強(qiáng)縱筋的強(qiáng)度比為0. 71 ;
[0024] (3)根據(jù)高強(qiáng)鋼筋的含量確定高強(qiáng)箍筋的級(jí)別和間距，以及縱向鋼筋的級(jí)別和數(shù) 量。
[0025] 優(yōu)選地，步驟（2)中所述的高強(qiáng)鋼筋的屈服強(qiáng)度為1460MPa的鋼筋。
[0026] 優(yōu)選地，高強(qiáng)鋼筋的數(shù)量采用高強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度比λ來(lái)表示，其公式為：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 根據(jù)需要確定高強(qiáng)混凝土墩柱的延性需求，即需要達(dá)到的位移延性系數(shù)； (2) 根據(jù)需要的位移延性系數(shù)與高強(qiáng)混凝土墩柱的高強(qiáng)鋼筋的配筋關(guān)系，確定高強(qiáng)鋼 筋的含量：高強(qiáng)箍筋的強(qiáng)度比為〇. 90,高強(qiáng)縱筋的強(qiáng)度比為0. 71 ; (3) 根據(jù)高強(qiáng)鋼筋的含量確定高強(qiáng)箍筋的級(jí)別和間距，以及縱向鋼筋的級(jí)別和數(shù)量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，步驟（2)中所 述的高強(qiáng)鋼筋的屈服強(qiáng)度為1460MPa的鋼筋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，高強(qiáng)鋼筋的 數(shù)量采用高強(qiáng)鋼筋的強(qiáng)度比λ來(lái)表示，其公式為：
式中，fpy為高強(qiáng)鋼筋的屈服強(qiáng)度，Αρ為高強(qiáng)鋼筋的面積；fy為普通鋼筋的屈服強(qiáng)度，A y 為普通鋼筋的面積。
【文檔編號(hào)】E04C3/34GK104047428SQ201410266828
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】肖瀟, 閻石, 李朝暉, 伍瓊芳 申請(qǐng)人:南華大學(xué)