技術領域

本發(fā)明涉及一種在梁跨中實現(xiàn)高延性進行耗能的梁截面構造，在正常使用狀態(tài)中滿足承載力設計要求，在地震中能夠通過跨中高塑性構造實現(xiàn)高延性破壞，屬于結構工程的抗震減震技術領域。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高，人們對于建筑結構的抗震要求也越來越高。建筑物結構中柱、梁是主要的承重結構。在過去的地震災害中，有些建筑物結構中的橫梁由于要承受比正常狀態(tài)下更大的荷載，這時候鋼筋混凝土梁跨中往往會發(fā)生迅速破壞。為實現(xiàn)梁的正常狀態(tài)承載力使用設計規(guī)范，在梁兩端及其他位置設置塑性構造會降低整體梁結構的強度，因此本發(fā)明提出可修復式跨中螺栓連接高延性梁，最終實現(xiàn)既能在正常使用狀態(tài)下滿足承載力要求的的前提下，當?shù)卣馂暮砼R時梁發(fā)生高延性破壞，減少整體建筑物的破壞。

鋼筋混凝土橫梁主要承受彎矩荷載，其破壞過程主要分為正常工作階段，鋼筋混凝土共同承受荷載階段，帶裂縫工作階段（鋼筋承受荷載），鋼筋混凝土橫梁斷裂破壞階段。但是在地震來臨時鋼筋混凝土橫梁所承受的彎矩荷載往往會突然增加，鋼筋混凝土橫梁的帶裂縫工作階段會大大減少，其塑性變形會降低。因此，對于建筑物結構中承受荷載的鋼筋混凝土梁，在保證梁滿足正常承受荷載能力的設計要求以及兩端柱具有足夠強度不被破壞的前提下，通過一定的截面特殊構造增加其延性，使其發(fā)生高延性的破壞就變得更有工程實際意義。

技術實現(xiàn)要素：

針對地震來臨時兩跨中容易發(fā)生迅速破壞這一問題，我們可以一方面在配筋方面通過配筋構造等提高其承載能力，另一方面我們可以利用特殊材料或是截面構造來增加鋼筋混凝土梁的延性，實現(xiàn)鋼筋混凝土橫梁的高變形減緩其破壞甚至可修復來實現(xiàn)抗震減震的耗能。由于考慮增加配筋來改變承載能力會帶來更高的工程造價，所以本發(fā)明提出了一種可修復式跨中螺栓連接高延性梁通過特殊截面構造來實現(xiàn)鋼筋混凝土橫梁的高延性破壞。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案。

可修復式跨中螺栓連接高延性梁，其包括高強螺栓1、預制外殼2、現(xiàn)澆工程復合材料ECC3、現(xiàn)澆部分混凝土保護層4；：高延性梁跨中設置可更換梁段，跨中的可更換梁段與兩側的主梁相連；跨中的可更換梁段采用現(xiàn)澆的混凝土材料工程復合材料ECC3；跨中的可更換梁段與兩側的主梁連接端部采用鋼筋混凝土的預制外殼2，預制外殼2的內(nèi)部澆筑工程復合材料ECC3。

梁跨中設置的可更換梁段通過高強螺栓1將與兩側的主梁連接。

預制外殼2端部的鋼筋通過焊接固結有內(nèi)側鋼板5，內(nèi)側鋼板5上留有螺孔連接高強螺栓1，內(nèi)側鋼板5鑲嵌于梁兩側的主梁內(nèi)。

兩側的主梁內(nèi)現(xiàn)澆高強混凝土6。

兩側的主梁內(nèi)為梁構造正常配筋，配有預應力主筋7、箍筋8，跨中可更換梁段內(nèi)部配筋方式與兩側的主梁段配筋方式相同。

現(xiàn)澆部分混凝土保護層4設置在跨中可更換梁段現(xiàn)澆部分和兩側主梁現(xiàn)澆部分的外表。

本發(fā)明的功能如下：

采用高強螺栓將跨中的可更換梁段與兩側主梁相連，實現(xiàn)梁結構在地震破壞后的便于更換螺栓和跨中梁段；跨中的可更換梁段結構現(xiàn)澆工程復合材料ECC，實現(xiàn)整個梁結構的高延性破壞，進行減震耗能；跨中的可更換梁段的兩端利用預制的鋼筋混凝土外殼，便于其內(nèi)部的工程復合材料ECC的澆筑，構造簡單，施工方便。從而實現(xiàn)整個梁結構的高延性破壞，并且能實現(xiàn)破壞段的及時更換修復，最終實現(xiàn)梁結構的減震耗能。

兩側的兩端梁以及跨中的可更換梁段兩端使用預制鋼筋混凝土外殼，兩端外殼內(nèi)的主筋內(nèi)側焊接內(nèi)置帶螺栓孔的鋼板，鑲嵌于梁內(nèi)，保證高強螺栓連接于鋼板具有足夠強度實現(xiàn)高強連接。

兩側的兩端梁內(nèi)澆高強混凝土，配有預應力鋼筋，保證兩側的主梁具有足夠的剛度承載建筑物的荷載以及保證高強螺栓的連接。

跨中可更換梁內(nèi)部現(xiàn)澆工程復合材料ECC，利用此高延性混凝土新型材料，保證梁跨中在必要的結構設計荷載強度的前提下具有高延性，實現(xiàn)梁結構的減震耗能。

跨中可更換梁內(nèi)部配置普通鋼筋，適當提高配筋率，保證跨中具有足夠的強度承載正常使用荷載。

本發(fā)明通過高強螺栓連接來改變原有梁的跨中連接構造實現(xiàn)跨中的破壞后可修復，以及跨中通過現(xiàn)澆工程復合材料ECC，充分提高梁結構的塑性，實現(xiàn)梁的減震耗能。另外跨中的可更換梁段以及兩側的兩端梁的梁端采用外殼預制核心現(xiàn)澆，構造簡單，便于施工。在保證正常承受荷載前提下通過增加梁的塑性破壞，減少建筑物結構的損傷。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

1）本發(fā)明中的跨中的可更換梁段內(nèi)澆工程復合材料ECC具有高延性有效提高整個梁結構的塑性破壞，在保證滿足正常狀態(tài)承載力設計規(guī)范的前提下，有利的實現(xiàn)梁結構的減震耗能。

2）本發(fā)明中的跨中小段可更換梁與兩側兩端主梁之間通過高強螺栓進行連接，在地震等災害發(fā)生破壞后，可進行的方便的更換，實現(xiàn)梁的及時修復和再利用，有效的提升了經(jīng)濟效用。

3）本發(fā)明中采用一種比較新型的施工方式，跨中小段可更換梁與兩側兩端主梁端部采用外殼預制核心現(xiàn)澆的方式，現(xiàn)澆時施工簡單，便于操作。

4）本發(fā)明需要成本較低，就能實現(xiàn)梁的高延性破壞方式，從而實現(xiàn)整個建筑物結構的減震耗能，工程實際意義較大。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的可修復式跨中螺栓連接高延性梁的側視圖；

圖2為本發(fā)明的可修復式跨中螺栓連接高延性梁的鋼筋混凝土的外殼預制內(nèi)部澆筑混凝土段的橫截面示意圖；

圖3為本發(fā)明的可修復式跨中螺栓連接高延性梁的搭設模板后直接澆筑混凝土段的橫截面示意圖；

圖4為本發(fā)明的可修復式跨中螺栓連接高延性梁的螺栓連接截面橫截面圖；

圖中：1-高強螺栓，2-預制外殼，3-現(xiàn)澆工程復合材料ECC，4-現(xiàn)澆部分混凝土保護層，5-鋼板，6-高強混凝土，7-主筋，8-箍筋。

具體實施方式：

實施例1：

下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，是本發(fā)明可修復式跨中螺栓連接高延性梁實施例，其主要包括內(nèi)高強螺栓1、預制外殼2、現(xiàn)澆工程復合材料ECC3、現(xiàn)澆部分混凝土保護層4、鋼板5、箍筋8、主筋7、高強混凝土6。

首先，首先根據(jù)設計確定梁的截面尺寸為20cm×40cm的截面梁，縱向受拉鋼筋配筋率為0.58%，梁長6.0m，選擇高強混凝土6為C50的混凝土，并選擇高強螺栓1強度等級為10.9級。

其次，綁扎鋼筋混凝土梁內(nèi)的主筋7、箍筋8以及構造筋等，澆筑鋼筋混凝土預制外殼2。

然后，將預制外殼2固定好，擰緊固定高強螺栓1連接好跨中可更換梁段與兩側主梁連接端的預制外殼2，搭設一定模板，在兩側柱梁預制的鋼筋混凝土外殼內(nèi)部澆筑高強混凝土6在跨中可更換梁的鋼筋混凝土預制外殼2內(nèi)部澆筑工程復合材料ECC3。

最后，進行相關強度要求驗證試驗，如果滿足正常承載力使用要求，則按該結構構造實施；如果不滿足正常承載力使用要求，更改截面構造，直到滿足為止。

以上為本發(fā)明的一個典型實施例，但本發(fā)明的實施不限于此。