一種具有自復位功能的損傷可修復裝配式組合柱的制作方法

本發明涉及一種混凝土構件的抗震結構，特別是涉及一種具有自復位功能的損傷可修復裝配式組合柱。

背景技術：

城市發展的智能化和可持續性對建筑工業化和工程結構抗震提出了新的要求和挑戰。其中，實現結構震害快速修復和建筑功能快速恢復是“可恢復功能城市”的基本要求和重要研究方向。可恢復性能結構一般指結構遭遇地震后不需要修復或適度修復即可恢復其性能的建筑結構。可恢復性能結構的研發和推廣應用，不僅可顯著減少直接震害損失，而且可顯著縮短震后修復周期，為最終實現可恢復城市提供基本技術支持。

目前可恢復性能結構領域的研究，主要集中在剪力墻的可更換消能連梁技術和自復位剪力墻結構等方面。實際地震作用下，即使在裝配式RCS混合結構中設置了可更換鋼梁，底層RC柱腳仍將不可避免地出現嚴重損壞或不可恢復的破壞。這主要出現在以下兩種情況：(1)當可更換鋼梁作為RCS混合結構第一道抗震防線出現塑性鉸后，底層柱腳仍有可能在后續地震作用下出現塑性鉸；(2)由于基礎地梁的剛度遠遠大于首層鋼梁的剛度，反彎點一般位于柱上端，造成柱底彎矩遠大于柱頂彎矩。這種情況下，RC柱底往往難以避免比可更換鋼梁節段先出現塑性鉸，從而無法實現利用可更換鋼梁實現震后快速恢復結構性能。

因此，研究RC柱腳震損可更換技術和自復位技術顯得尤為重要。而目前有關RC柱腳震損可更換技術的研究仍很少，尚未見柱腳震損可更換技術的研究報道。鑒于此，本案發明人對上述問題進行深入研究，遂有本案產生。

技術實現要素：

本發明提供了一種具有自復位功能的損傷可修復裝配式組合柱，具有良好抗震性能，震后可自復位，便捷的震后原位修復功能。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種具有自復位功能的損傷可修復裝配式組合柱，安裝在地梁上，其包括連接在地梁上方的下柱段、連接在地梁和下柱段之間的預應力錨具，還包括連接在下柱段上方的上柱段、連接在下柱段與地梁之間的阻尼器；所述下柱段包括鋼筋混凝土柱體及從下往上套住鋼筋混凝土柱體下端部的鋼套桶；所述阻尼器包括多塊沿著下柱段四周間隔布置的軟剛阻尼板，軟剛阻尼板豎直放置，內端部連接鋼套桶，外端部連接T形連接板組件，T形連接板組件底部與所述地梁連接在一起。T形連接板組件T形連接板組件

阻尼器連接在下柱段與地梁之間，當發生地震時，軟鋼阻尼板由于強度較弱、塑性好，可產生集中變形，吸收大部分的地震能量。強震時，軟鋼阻尼板產生劇烈變形直至損壞，預應力錨具施加的預應力可幫助下柱段鋼筋混凝土柱體自復位，減少震后的殘余應變，使其不發生過大變形，在震后拆除并替換阻尼器，即可實現房屋的震后原位快速修復。

一較佳實施例之中：所述軟剛阻尼板上沿豎直方向間隔設置有若干沿水平方向延伸的長槽。所述長槽可使得軟鋼阻尼板在滿足結構剛度需求的前提下實現良好的耗能能力。

一較佳實施例之中：所述上柱段、下柱段的橫截面呈矩形，所述鋼套桶包括四個側面板及一個下底板，所述側面板的內表面上設置有多個栓釘，所述栓釘埋設在所述鋼筋混凝土柱體內。所述栓釘內嵌在下柱段當中，可抵抗柱面鋼板所受到的剪力和掀起力。

一較佳實施例之中：所述側面板的外表面對應軟剛阻尼板設有連接板，所述軟剛阻尼板的內端部與所述連接板連接在一起。連接板與軟剛阻尼板之間拆裝方便。

一較佳實施例之中：每一個側面板對應設有一個T形連接板組件，所述T形連接板組件包括水平板、垂直軟剛阻尼板設置并連接在水平板上方的豎直板、連接在豎直板內表面的端板、連接豎直板外表面與水平板的加筋肋，端板與豎直板連接在一起，軟剛阻尼板外端部與端板焊接在一起。

一較佳實施例之中：所述鋼套桶的最高點位置低于建筑地面的水平位置；所述側面板內表面下部與下底板之間連接有加筋肋。

一較佳實施例之中：所述地梁上表面設有與所述鋼套桶相匹配的凹槽，所述鋼套桶放置在所述凹槽內并與所述地梁形成榫卯連接。

一較佳實施例之中：所述預應力錨具包括鋼絞線、套住鋼鉸線的波紋管、錨環、夾片和墊片，鋼絞線和波紋管的底部錨固在地梁上，下柱段鋼筋混凝土柱體中部設有供波紋管穿過的豎直通孔，墊片置于所述豎直通孔上方開口并支撐錨環和夾片，鋼絞線上端部穿過墊片、錨環、夾片并被夾片夾緊固定。

一較佳實施例之中：下柱段鋼筋混凝土柱體頂面的中部設有插槽，所述豎直通孔連通所述插槽，墊片、錨環、夾片置于所述插槽內；所述上柱段的底部向下延伸設有凸塊，所述凸塊嵌入到所述插槽內形成榫卯連接；插槽與凸塊之間的縫隙填充混凝土。

一較佳實施例之中：所述上柱段的底部內埋異徑型鋼套筒，異徑型鋼套筒上端部與上柱段內部的縱向鋼筋螺紋連接，異徑型鋼套筒下部設有固定孔，固定孔的開口形成在上柱段的下表面；下柱段鋼筋混凝土柱體內部的縱向鋼筋向上伸出下柱段的上表面并插入到所述固定孔內；異徑型鋼套筒的側壁在固定孔的下端設有進料孔，上端設有出料孔，進料孔和出料孔通過導管與上柱段外表面相連，植筋膠從進料孔灌入填滿固定孔的縫隙并從出料孔溢出。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1繪示了本發明損傷可修復裝配式組合柱的立體示意圖。

圖2繪示了圖1所示損傷可修復裝配式組合柱的立體分解示意圖。

圖3繪示了圖1所示損傷可修復裝配式組合柱的縱向剖視圖。

圖4繪示了圖1所示損傷可修復裝配式組合柱的下柱段和阻尼器的俯視圖。

圖5繪示了圖3中圓圈部分的放大示意圖。

具體實施方式

請參照圖1和圖2，本發明的具有自復位功能的損傷可修復裝配式組合柱，安裝在地梁20上，其包括連接在地梁20上方的下柱段10、連接在地梁和下柱段之間的預應力錨具30、連接在下柱段上方的上柱段40、連接在下柱段與地梁之間的阻尼器50。所述下柱段10包括鋼筋混凝土柱體12及從下往上套住鋼筋混凝土柱體下端部的鋼套桶14。所述阻尼器50包括多塊沿著下柱段四周間隔布置的軟剛阻尼板52，軟剛阻尼板52豎直放置，內端部連接鋼套桶14，外端部連接T形連接板組件54，T形連接板組件54底部與所述地梁20連接在一起。

所述地梁20上表面設有與所述鋼套桶14相匹配的凹槽22，所述鋼套桶14放置在所述凹槽22內并與所述地梁形成榫卯連接。

請參照圖3至圖5，所述軟剛阻尼板52上沿豎直方向間隔設置有若干沿水平方向延伸的長槽522。所述上柱段40、下柱段10的橫截面呈矩形，所述鋼套桶14包括四個側面板141及一個下底板142，所述側面板141的內表面上設置有多個栓釘143，所述栓釘143埋設在所述鋼筋混凝土柱體12內。所述鋼套桶14的最高點位置低于建筑地面的水平位置。所述側面板141內表面下部與下底板142之間連接有加筋肋145。

所述阻尼器50包括十二塊軟剛阻尼板52和四個T形連接板組件54。每一塊側面板141對應設有三塊軟剛阻尼板52和一個T形連接板組件54。所述側面板141的外表面對應軟剛阻尼板52設有連接板144，所述軟剛阻尼板52的內端部與所述連接板144通過高強摩擦型螺栓連接在一起。所述T形連接板組件54包括水平板541、垂直軟剛阻尼板設置并連接在水平板上方的豎直板542、連接在豎直板內表面的端板543、連接豎直板外表面與水平板的加筋肋544，端板543與豎直板通過高強摩擦型螺栓連接在一起，軟剛阻尼板52外端部與端板543焊接在一起，所述水平板541通過高強摩擦型螺栓連接在地梁20上。

所述預應力錨具30包括鋼絞線31、套住鋼鉸線的波紋管32、錨環33、夾片34和墊片35。鋼絞線31和波紋管32的底部錨固在地梁20上，下柱段鋼筋混凝土柱體12中部設有供波紋管穿過的豎直通孔122，墊片35置于所述豎直通孔上方開口并支撐錨環33和夾片34，鋼絞線31上端部穿過墊片35、錨環33、夾片34并被夾片夾緊固定。下柱段鋼筋混凝土柱體12頂面的中部設有插槽124，所述豎直通孔122連通所述插槽124，墊片、錨環、夾片置于所述插槽內。所述上柱段10的底部向下延伸設有凸塊，所述凸塊嵌入到所述插槽124內形成榫卯連接；插槽與凸塊之間的縫隙填充混凝土。

所述上柱段40的底部內埋異徑型鋼套筒42，異徑型鋼套筒上端部與上柱段內部的縱向鋼筋44螺紋連接，異徑型鋼套筒下部設有固定孔422，固定孔的開口形成在上柱段的下表面。下柱段10鋼筋混凝土柱體12內部的縱向鋼筋126向上伸出下柱段的上表面并插入到所述固定孔422內。異徑型鋼套筒42的側壁在固定孔的下端設有進料孔424，上端設有出料孔426，進料孔和出料孔通過導管46與上柱段外表面相連，植筋膠48從進料孔424灌入填滿固定孔422的縫隙并從出料孔426溢出。

本實施例之中，上柱段40、下柱段10、阻尼器50都在工廠預制，因此可提高制作精度并減少施工周期。

上柱段40預制工序如下：預制異徑型鋼套筒42、綁扎鋼筋籠、根據柱子尺寸制作模板，其中縱向鋼筋底端預先制作螺紋并旋上異徑型套筒42，制作模板時在上柱段40底部預留出凸塊凸起部分，異徑型鋼套筒42進料孔424、出料孔426通過導管與模板外表面相連，將模板、鋼筋籠、異徑型鋼套筒吊裝就位后，最后進行混凝土澆筑。

下柱段10和阻尼器50的預制工序如下：預制側面板141、下底板142、栓釘143、連接板144、加筋肋145、軟鋼阻尼板52、水平板541、豎直板542、端板543、加筋肋544。綁扎鋼筋籠、制作模板。首先，在4塊側面板141內側焊接栓釘143，側面板141外側依次焊上3塊連接板144，然后，將4塊側面板141與下底板142焊接在一起，下底板142中部要預留圓形孔洞，其直徑要略大于波紋管32直徑，再將軟鋼阻尼板52與端板543焊接在一起，將加筋肋544與豎直板和水平板焊接在一起，端板與豎直板連接。接下來綁扎鋼筋籠，將其放進預制的模板內，其中下柱段10模板上部預留有方形插槽，插槽的深度大于上柱段凸塊的長度，下柱段10模板上表面要留有縱向鋼筋伸出的孔洞，使得縱向鋼筋伸出上表面一段長度，其伸出長度略小于異徑型鋼套筒42固定孔的長度，最后澆筑混凝土。

在工廠預制完成后，僅需現場拼裝即可。其具體裝配工序例如：第一步，將下柱段10的底部插入到地梁20凹槽22內；第二步，將預制好的軟鋼阻板52一端與連接板144通過高強摩擦型螺栓連接，水平板541與地梁通過高強摩擦型螺栓連接，將預埋的波紋管32和鋼絞線31穿過下柱段10的豎直通孔122；第三步，安裝預應力錨具，利用千斤頂對鋼絞線31施加預應力，并將其錨固在插槽124內，用水泥砂漿填充預應力錨具周圍空隙并將其抹平，其中，填充的水泥砂漿并沒有填滿插槽，預留插槽的深度略小于上柱段40凸塊長度，為了上柱段40和下柱段10拼接時水泥砂漿可以充滿方形插槽；第四步，將上柱段40與下柱段10拼接，將第下柱段10縱筋預留段插入上柱段40的異徑型鋼套管42內，上柱段40的凸起部分與下柱段10的插槽部分形成切合榫頭連接。從進料孔處擠壓植筋膠使其充滿間隙，多余植筋膠通過出料孔溢出，以此溢出膠料為信號，表明植筋膠充滿間隙，待植筋膠凝固，即完成裝配工作。

本實施例的鋼筋混凝土裝配式組合柱連接構造宜設在計算反彎點處；如此可避免傳統裝配式于柱底或柱頂時受到極大彎矩帶來的不利影響。

以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能依此限定本發明實施的范圍，即依本發明專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明涵蓋的范圍內。