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CN109667336B - 一种采用frp管连接的装配式自复位框架体系 - Google Patents

一种采用frp管连接的装配式自复位框架体系 Download PDF

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刘海成
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Abstract

本发明公开了一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，由括梁、柱、边柱节点和柱脚节点组成；梁采用钢梁、混凝土梁或FRP型材组合梁中的一种预制梁；柱采用后张法预应力混凝土、钢管混凝土或钢柱中的一种预制柱。装配方式为预制柱插入FRP型材管内并通过后张法预应力筋形成整体，预制梁端与节点钢管结构内核相连，外部套箍FRP型材管。结构振动时，FRP型材管可对预制梁、柱的端部进行约束，改善变形过程中梁、柱端部容许损伤能力；增强梁、柱转动刚度；改善框架体系自复位性能。

Description

一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系
技术领域
本发明设计一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，适用于土木工程领域。
背景技术
我国现行建筑抗震设计三水准设防目标为“小震不坏、中震可修、大震不倒”，其中“大震不倒” 也是国际上比较通用的结构抗震设防目标。 近年的地震震害表明，尽管传统抗震结构在地震过程中的表现满足“大震不倒”的设防要求，但是由于结构塑性铰区域的损伤常导致结构物出现难以修复的破坏，造成严重损失。实现结构震后的可恢复功能是未来的发展方向，
目前可恢复功能结构主要包括摇摆结构，自复位结构和可替换构件结构，如摇摆框架、自复位桥墩、自复位剪力墙等，此类普遍所采用的技术理念是：弱化梁-柱节点或柱-基础连接，通过后张法预应力筋将各构件形成整体并实现自复位功能，通过外置阻尼器实现结构体系的耗能和层间位移控制。但现有研究也发现，摇摆结构中，存在摇摆主体构件在节点连接位置易损伤，且摇摆构件转动力学行为不易控制等问题。
FRP可用于改善上述问题，目前针对FRP约束混凝土构件的力学性能、FRP约束机理的研究已比较全面，FRP增强结构相关技术已相对成熟，将FRP增强机制引入到自复位摇摆体系中，以改善自复位结构的工作性能，势必产生良好的效果。
发明内容
本发明提供一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，改善构件易损性与提升构件转动力学性能。
本发明采用的技术方案是：
一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，包括梁、柱、边柱节点和柱脚节点组成；梁采用钢梁、混凝土梁或FRP型材组合梁中的一种预制梁；柱采用后张法预应力混凝土、钢管混凝土或钢柱中的一种预制柱。
边柱节点包括：FRP型材管、内部钢衬、外部环向FRP缠绕层；梁端FRP型材管；钢材承载/连接件、预应力筋锚孔，预制梁连接板；预制柱、预制梁、无粘结预应力筋；所述FRP型材管外部包裹有缠绕层，柱端FRP型材管内部设有钢材承载/连接件，预制柱一端插入预留梁端FRP型材管中，其中无粘结预应力筋通过预应力锚孔锚固于钢材承载/连接件上，实现预制柱拼装就位；预制梁通过梁连接板与钢材承载/连接件连接，外部套箍梁端FRP型材管，梁端FRP型材管与预制梁间的空隙可用砂浆填充料填充。
柱脚节点包括：FRP型材管、外部环向FRP缠绕层；钢材锚板、锚筋；预制柱；基础；所述FRP型材管包裹预制柱柱脚部分，其内部涂抹树脂胶与柱相连，预制柱一端插入基础中，其内部无粘结预应力锚筋通过锚板将预制柱锚固于基础上，所述锚板通过锚筋与基础相连，实现预制柱拼装固定。
本发明具有以下优点 ：
1、本发明提高摇摆结构中构件端部易损，因FRP 管和钢管的约束可提高主体构件强度与延性。
2、本发明改善摇摆构件转动力学性能，因由于FRP管约束摇摆构件端部，可以增加构件的转动刚度，限制构件的水平错动。若FRP管内部设置适量的钢内衬，基于FRP线弹性以及钢材弹塑性，FRP-钢复合管可起到阻尼器的作用，可提高结构耗能能力。
3、本发明具有良好的耐久性，因具有优越耐久性的 FRP 管将内部钢材连接件与外部环境相隔离，克服了钢管易锈蚀和的缺点。
4、本发明施工方便，因FRP管截面与摇摆构件截面形状吻合，可形成承插式连接体系，可提高预制构件的安装定位精度，有利于增强施工和易性。
附图说明
图1为发明边柱节点示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为发明柱脚节点示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图1-3对本发明进一步详细说明。
一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，包括梁、柱、边柱节点和柱脚节点组成。梁采用钢梁、混凝土梁或FRP型材组合梁中的一种预制梁；柱采用后张法预应力混凝土、钢管混凝土或钢柱中的一种预制柱。
参照图2所示，本发明第一种实施例提供的一种采用FRP型材套管连接的自复位结构边柱节点，包括 ：FRP型材管1、内部钢衬1.1、外部环向FRP缠绕层1.2；梁端FRP型材管2；钢材承载/连接件3、预应力筋锚孔3.1，预制梁连接板3.2；预制柱4、预制梁5、无粘结预应力筋4.1。
所述FRP型材管1包裹内部钢材承载/连接件3，预制柱4一端插入预留梁端FRP型材管1中，其中无粘结预应力筋4.1通过预应力锚孔3.1锚固于钢材承载/连接件3上，实现预制柱拼装就位。预制梁5通过梁连接板3.2与钢材承载/连接件3连接，外部套箍梁端FRP型材管2与预制梁间的空隙可用砂浆等填充料填充。
参照图3所示，柱脚节点包括：FRP型材管1、外部环向FRP缠绕层101；钢材锚板20、锚筋30；预制柱40；基础50；所述FRP型材管10包裹预制柱40柱脚部分，其内部涂抹树脂胶与柱相连，预制柱40一端插入基础50中，其内部无粘结预应力锚筋30通过锚板20将预制柱锚固于基础50上，所述锚板20通过锚筋30与基础50相连，实现预制柱拼装固定。
梁、柱端部承插至于FRP管内，梁柱具有一定转动及自复位能力。
所述内核构件功能为连接梁、柱，可以由刚材或混凝土制成，满足承载力及刚度要求。
所述节点内核部件按需求预留预应力穿筋孔道。
所述节点FRP型材管1可以由FRP拉挤型材管片拼装组成，通过外部环向FRP约束FRP管片套箍内核构件，也可以根据实际情况直接采用FRP拉挤型材管。管截面形状与预制梁柱截面形状吻合，以约束预制梁柱的侧向变形。
所述节点FRP型材管1其内部可以选择性设置钢材内衬，以增加管体刚度。
所述节点FRP型材管1拼装后，管内壁与预制梁、柱间可选择性设置填充材料，以调整管约束刚度。
所述节点内核管是FRP型材管1为可更换部件，损坏后可替换。

Claims (5)

1.一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，其特征是：
由梁、柱、边柱节点和柱脚节点组成；
梁采用钢梁、混凝土梁或FRP型材组合梁中的一种预制梁；
柱采用后张法预应力混凝土、钢管混凝土或钢柱中的一种预制柱；
边柱节点包括：FRP型材管（1）、内部钢衬（1.1）、外部环向FRP缠绕层（1.2）；梁端FRP型材管（2）；钢材承载/连接件（3）、预应力筋锚孔（3.1），预制梁连接板（3.2）；预制柱（4）、预制梁（5）、无粘结预应力筋（4.1）；
所述FRP型材管（1）外部包裹有外部环向FRP缠绕层（1.2），柱端FRP型材管（1）内部设有钢材承载/连接件（3），预制柱（4）一端插入预留梁端FRP型材管（1）中，其中无粘结预应力筋（4.1）通过预应力锚孔（3.1）锚固于钢材承载/连接件（3）上，实现预制柱拼装就位；预制梁（5）通过梁连接板（3.2）与钢材承载/连接件（3）连接，外部套箍梁端FRP型材管（2），梁端FRP型材管（2）与预制梁间的空隙可用砂浆填充料填充；
柱脚节点包括：FRP型材管（1）、外部环向FRP缠绕层（101）；钢材锚板（20）、锚筋（30）；预制柱（40）；基础（50）；
所述FRP型材管（1）包裹预制柱（40）柱脚部分，其内部涂抹树脂胶与柱相连，预制柱（40）一端插入基础（50）中，其内部无粘结预应力锚筋（30）通过锚板（20）将预制柱锚固于基础（50）上，所述锚板（20）通过锚筋（30）与基础（50）相连，实现预制柱拼装固定；
所述FRP型材管可以由FRP拉挤型材管片拼装组成，通过外部环向FRP约束FRP管片套箍内核构件，或直接采用FRP拉挤型材管；FRP型材管截面形状与预制梁柱截面形状吻合，以约束预制梁柱的侧向变形。
2.根据权利要求1所述的一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，其特征是：梁、柱端部承插置于FRP型材管内，梁柱具有一定转动及自复位能力。
3.根据权利要求1所述的一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，其特征是：钢材承载/连接件预留有预应力穿筋孔道。
4.根据权利要求1所述的一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，其特征是：FRP型材管内部可以设置有钢材内衬，增加管体刚度。
5.根据权利要求1所述的一种采用FRP管连接的装配式自复位框架体系，其特征是：拼装后，FRP型材管内壁与预制梁、柱间选择设置填充材料，以调整FRP型材管约束刚度。
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