專利名稱：一種鋼—再生混凝土組合耗能支撐及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于造價(jià)要求較低的村鎮(zhèn)再生混凝土框架、框架-剪力墻抗震結(jié)構(gòu)的鋼一再生混凝土組合耗能支撐，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加快，我國每年的混凝土用量已超過10億立方米，消耗大量的砂石等原生資源。同時(shí)，由于城市建筑的更新、改造等原因，大量的既有混凝土被拆除，形成了數(shù)量驚人的廢棄混凝土建筑垃圾。一方面是大量天然資源的開采，另一方面是大量廢棄混凝土建筑垃圾的產(chǎn)生，如何實(shí)現(xiàn)建筑垃圾廢棄混凝土資源化，是關(guān)系建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性重大問題。再生混凝土是一種綠色混凝土，是將廢棄混凝土塊破碎、清洗、分級后，按一定的比例混合形成再生骨料，然后將之部分或全部代替天然骨料配制而成再生混凝土。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2011年頒布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T240-2011)，上海地區(qū)于2007年頒布了地方標(biāo)準(zhǔn)《再生混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(DG/TJ08-2018-2007)，北京地區(qū)于2011年頒布了《再生混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》(DB11/T803-2011)，為再生混凝土在結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)。我國是一個(gè)多震國家，自唐山大地震之后，大陸地區(qū)共發(fā)生幾十次破壞性地震，而其中大多數(shù)發(fā)生在經(jīng)濟(jì)技術(shù)相對落后的村鎮(zhèn)地區(qū)，引發(fā)較大的生命財(cái)產(chǎn)損失，因此村鎮(zhèn)建筑的抗震防災(zāi)能力也越來越受到國家所重視。而對于村鎮(zhèn)建筑防災(zāi)抗震建設(shè)，地方經(jīng)濟(jì)以及技術(shù)水平落后是其中主要限制因素。防屈曲耗能支撐主要由內(nèi)核耗能單元、外圍約束單元組成，兼做結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件及耗能構(gòu)件。較傳統(tǒng)支撐相比，其內(nèi)核單元由于受外圍約束單元限制，受壓時(shí)只產(chǎn)生屈服而不發(fā)生屈曲，從而通過內(nèi)核單元拉壓屈服有效消耗地震能量。但防屈曲耗能支撐外圍約束單元通常為鋼管混凝土，因此其具有以下缺點(diǎn)1.內(nèi)核單元及外圍約束單元通常采用鋼材及鋼管，從而鋼材用量較大，成本較高；2.制作時(shí)需在內(nèi)核單元表面設(shè)置無粘結(jié)材料，之后在鋼管內(nèi)澆筑混凝土形成外圍約束單元，但在振搗混凝土的過程中容易引起無粘結(jié)材料的損壞，因此其制作工序復(fù)雜且最終質(zhì)量不易保證。而對于村鎮(zhèn)建筑，成本造價(jià)高、制作工序復(fù)雜的耗能支撐不適合實(shí)際需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種具有制作簡單、造價(jià)低廉、耗能作用優(yōu)良，小震時(shí)增加結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，中震時(shí)通過支撐混凝土裂縫開閉和端部橡膠墊變形耗能，大震時(shí)通過支撐軟鋼屈服變形、混凝土裂縫開閉和端部橡膠墊變形耗能，震后更換簡便、成本低，適用于低造價(jià)的村鎮(zhèn)再生混凝土框架、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的鋼一再生混凝土組合耗能支撐。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述支撐包括軸力構(gòu)件、外圍構(gòu)件、端部承托構(gòu)件以及端部耗能裝置；所述軸力構(gòu)件包括內(nèi)核“一”字形鋼板，且其兩端設(shè)有端部截面加強(qiáng)段；所述外圍構(gòu)件包括外包混凝土以及構(gòu)造鋼筋；所述內(nèi)核“一” 字形鋼板直接內(nèi)嵌于外包混凝土中，二者之間無間隙；所述端部承托構(gòu)件包括焊接于端部截面加強(qiáng)段兩側(cè)面的承托板；所述端部耗能裝置包括固定于承托板及外包混凝土端面之間的橡膠墊。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述外包混凝土采用再生混凝土。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述構(gòu)造鋼筋包括構(gòu)造縱筋以及構(gòu)造箍筋；所述構(gòu)造縱筋直徑取8 12_ ;所述構(gòu)造箍筋直徑取4 8_。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述承托板與外包混凝土之間可產(chǎn)生受力傳遞。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述端部截面加強(qiáng)段兩側(cè)面焊接加勁肋板，以增強(qiáng)端部穩(wěn)定性且方便與其他結(jié)構(gòu)連接；所述加勁肋板與承托板采用焊接連接。。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述橡膠墊的厚度要求大于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算所得支撐最大軸向受壓變形量。所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐的制作方法，其特征在于制作順序如下步驟一加工制作內(nèi)核“一”字形鋼板；步驟二 將承托板及加勁肋板焊接于端部截面加強(qiáng)段兩側(cè)面，并將加勁肋板與承托板焊接連接；步驟三將橡膠墊通過粘結(jié)材料粘貼于承托板上；步驟四在內(nèi)核“一”字形鋼板周圍綁扎構(gòu)造鋼筋；步驟五支模板，澆筑形成外包混凝土。本發(fā)明可以獲得如下有益效果(I)小震作用時(shí)，內(nèi)核“一”字形鋼板分擔(dān)部分地震水平作用，且不發(fā)生屈服；(2)中震作用時(shí)，承托板壓縮橡膠墊，通過橡膠墊變形和支撐外包混凝土受拉開裂、受壓裂縫閉合耗能，且橡膠墊達(dá)不到最大變形量，承托板與外包混凝土之間無剛性擠壓接觸；(3)大震作用時(shí)，內(nèi)核“一”字形鋼板屈服產(chǎn)生較大軸向變形，端部橡膠墊受壓至最大變形量，承托板與外包混凝土之間產(chǎn)生受壓剛性接觸，二者之間開始傳遞較大荷載，支撐軸向受壓剛度增大，承擔(dān)較大的地震作用，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)后期具有較大的抗側(cè)剛度和耗能能力， 減小結(jié)構(gòu)的水平位移反應(yīng)，保證建筑結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的抗震能力，不發(fā)生倒塌。


圖I是本發(fā)明一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐主視圖(縱向剖面)；圖2是本發(fā)明一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐俯視圖(縱向剖面)；圖3是本發(fā)明一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐中部橫截面示意圖；其中1-內(nèi)核“一”字形鋼板；2_端部截面加強(qiáng)段；3_外包混凝土 ；4_構(gòu)造鋼筋；5-承托板；6_橡膠墊；7_加勁肋板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明如圖I至圖3所示的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，包括軸力構(gòu)件、外圍構(gòu)件、端部承托構(gòu)件以及端部耗能裝置；軸力構(gòu)件包括內(nèi)核“一”字形鋼板1，且其兩端設(shè)有端部截面加強(qiáng)段2 ;外圍構(gòu)件包括外包混凝土 3以及構(gòu)造鋼筋4 ;內(nèi)核“一”字形鋼板I直接內(nèi)嵌于外包混凝土 3中，二者之間無間隙；端部承托構(gòu)件包括焊接于端部截面加強(qiáng)段2兩側(cè)面的承托板5 ;端部耗能裝置包括固定于承托板5及外包混凝土 3端面之間的橡膠墊6。外包混凝土 3采用再生混凝土。構(gòu)造鋼筋4包括構(gòu)造縱筋以及構(gòu)造箍筋；構(gòu)造縱筋直徑取8 12mm ;構(gòu)造箍筋直徑取4 8mm。承托板5與外包混凝土 3之間可產(chǎn)生受力傳遞。端部截面加強(qiáng)段2兩側(cè)面焊接加勁肋板7，以增強(qiáng)端部穩(wěn)定性且方便與其他結(jié)構(gòu)連接；加勁肋板7與承托板5采用焊接連接。橡膠墊6的厚度要求大于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算所得支撐最大軸向受壓變形量。上述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐的制作方法，其特征在于制作順序如下步驟一加工制作內(nèi)核“一”字形鋼板I ;步驟二 將承托板5及加勁肋板7焊接于端部截面加強(qiáng)段2兩側(cè)面，并將加勁肋板 7與承托板5焊接連接；步驟三將橡膠墊6通過粘結(jié)材料粘貼于承托板6上；步驟四在內(nèi)核“一”字形鋼板I周圍綁扎構(gòu)造鋼筋4 ；步驟五支模板，澆筑形成外包混凝土 3。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)它能在地震波作用下有效提高主體結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度，且消耗能量，明顯降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)，設(shè)置耗能支撐結(jié)構(gòu)較未設(shè)置耗能支撐結(jié)構(gòu)抗震能力提升20 30%。它的制作施工工序簡單，總體成本較低。以上是本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
權(quán)利要求
1.一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述支撐包括軸力構(gòu)件、外圍構(gòu)件、端部承托構(gòu)件以及端部耗能裝置；所述軸力構(gòu)件包括內(nèi)核“一”字形鋼板(I)，且其兩端設(shè)有端部截面加強(qiáng)段(2);所述外圍構(gòu)件包括外包混凝土(3)以及構(gòu)造鋼筋(4);所述內(nèi)核 “一”字形鋼板⑴直接內(nèi)嵌于外包混凝土⑶中，二者之間無間隙；所述端部承托構(gòu)件包括焊接于端部截面加強(qiáng)段(2)兩側(cè)面的承托板(5);所述端部耗能裝置包括固定于承托板(5) 及外包混凝土(3)端面之間的橡膠墊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述外包混凝土(3)采用再生混凝土。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述構(gòu)造鋼筋(4)包括構(gòu)造縱筋以及構(gòu)造箍筋；所述構(gòu)造縱筋直徑取8 12mm ;所述構(gòu)造箍筋直徑取4 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述端部截面加強(qiáng)段(2)兩側(cè)面焊接加勁肋板(7);所述加勁肋板(7)與承托板(5)采用焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐，其特征在于所述橡膠墊(6)的厚度要求大于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)計(jì)算所得支撐最大軸向受壓變形量。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼一再生混凝土組合耗能支撐的制作方法，其特征在于制作順序如下步驟一加工制作內(nèi)核“一”字形鋼板(I)；步驟二 將承托板(5)焊接于端部截面加強(qiáng)段(2)兩側(cè)面；步驟三將橡膠墊(6)通過粘結(jié)材料粘貼于承托板(5)上；步驟四在內(nèi)核“一”字形鋼板⑴周圍綁扎構(gòu)造鋼筋⑷；步驟五支模板，澆筑形成外包混凝土(3)。
全文摘要
一種鋼—再生混凝土組合耗能支撐及其制作方法，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。軸力構(gòu)件包括內(nèi)核“一”字形鋼板，且其兩端設(shè)有端部截面加強(qiáng)段；外圍構(gòu)件包括外包混凝土以及構(gòu)造鋼筋；內(nèi)核“一”字形鋼板直接內(nèi)嵌于外包混凝土中，二者之間無間隙；端部承托構(gòu)件包括焊接于端部截面加強(qiáng)段兩側(cè)面的承托板；端部耗能裝置包括固定于承托板及外包混凝土端面之間的橡膠墊。本發(fā)明適用于造價(jià)要求較低的村鎮(zhèn)再生混凝土框架、框架-剪力墻抗震結(jié)構(gòu)，可明顯提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震耗能能力，保證建筑結(jié)構(gòu)具有良好的后期抗側(cè)剛度，較好地實(shí)現(xiàn)“大震不倒”之設(shè)防要求，且制作、安裝簡便，造價(jià)低廉。
文檔編號E04B1/98GK102605874SQ20121009966
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者孟少賓, 張建偉, 曹萬林 申請人:北京工業(yè)大學(xué)