一种增强高强混凝土墩柱延性的方法
【专利摘要】本发明公开了一种增强高强混凝土墩柱延性的方法，包括以下步骤：(1)根据需要确定高强混凝土墩柱的延性需求，即需要达到的位移延性系数；(2)根据需要的位移延性系数与高强混凝土墩柱的高强钢筋的配筋关系，确定高强钢筋的含量：高强箍筋的强度比为0.90，高强纵筋的强度比为0.71；(3)根据高强钢筋的含量确定高强箍筋的级别和间距，以及纵向钢筋的级别和数量。本发明具有简单可行、造价低廉的特点，适合推广应用。
【专利说明】一种增强高强混凝土墩柱延性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于建筑【技术领域】，涉及一种增强高强混凝土墩柱延性的方法。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，利用高强钢筋提高高强混凝土墩柱抗震性能的基本原理是通过配置 相对密集的水平高强箍筋，有效地约束核芯混凝土，使其处于三向受压状态，最大限度地提 高核芯混凝土的强度和变形能力；另外，沿柱的纵向除配置适当的普通钢筋外，还配置适量 的高强钢筋。试验表明，这种配置钢筋的方法，将使柱的整体处于有利的耗能状态，其延性 能够满足强震要求。
[0003] 现有提高高强混凝土墩柱的延性技术方案主要有两种：
[0004] (1)采用钢管混凝土技术
[0005] 方法是在钢筋里面浇高强混凝土，主要应用于大跨桥梁和高层建筑当中，其约束 效果明显，但是造价高，施工复杂，且受到施工条件的限制。
[0006] (2)米用 FRP(FiberReinforcedPlastics)加固技术
[0007] 利用FRP加固，能有效提高高强混凝土墩柱的延性，其作法是在高强混凝土墩柱 的外面裹覆FRP材料的方法，其实质也是利用约束混凝土的原理提高延性，但FRP弹性模量 低，其关键技术还有待进一步研究。
[0008] 目前，增强高强混凝土变形能力，提高高强混凝土延性的主要措施有：
[0009] (1)提高配筋构件的配箍率，或使用方格网约束混凝土，通过对高强混凝土构件提 供横向变形约束，来实现增强纵向变形能力的目的。
[0010] (2)在高强混凝土中掺加钢纤维形成钢纤维高强混凝土，利用改性混凝土的特点 来改善混凝土的变形能力，提高混凝土的延性。
[0011] (3)采用钢管混凝土结构。
[0012] (4)采用钢-混凝土组合结构。
[0013] 这些方法施工复杂，造价高，有些关键技术还不成熟。我国《混凝土结构设计规范》 和《建筑结构抗震规范》有提到，在框架柱根处采用加密箍筋的方法来提高普通混凝土柱 的延性，但是这种方法目前只适应于普通混凝土，对高强混凝土，没有说明。这几年由于高 强混凝土诸多优点，得到了越来越广泛的应用，如何有效地提高高强混凝土墩柱的延性，迫 切需要一种更为合理科学，简单直观，经济实用的方法，以满足抗震地区对高强混凝土的需 要。
【发明内容】
[0014] 为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种简单可行、造价低廉的增强 高强混凝土墩柱延性的方法。高强混凝土由于强度高、脆性大，在抗震地区的使用受到限 制，如果利用高强钢筋约束混凝土，一方面可以拓宽高强钢筋在抗震领域的应用范围，另一 方面可以有效提高高强混凝土墩柱的抗震性能。其操作方法简单，抗震机理明确，不仅能节 约总的用钢量，而且抗震效果明显，能完全满足高强混凝土墩柱抗震的需求，解决长期以来 结构工程师没有解决的难题，为建筑抗震规范的修订提供非常有价值的数据，为房屋和桥 梁安全提供良好的保障。
[0015] 本发明的重要意义体现在以下几方面：
[0016] (1)能满足行业发展的需求。在土木工程领域中，钢筋混凝土柱的进展与其材料 的进步密切相关。随着钢筋和混凝土材料性能的改进，柱的形状和力学性能发生明显改善。 目前，混凝土和钢筋等材料已经得到长足的进步，高强混凝土和高强钢筋在行业中的使用 已经非常普遍，开展对配有高强钢筋的高强混凝土墩柱的应用迫在眉睫。
[0017] (2)有效解决制约高强混凝土墩柱的瓶颈问题。高强混凝土墩柱变形性能相对 较弱，导致其抗震延性性能较差，虽然高强混凝土墩柱材料的强度较高，但变形性能相对较 弱，抗震性能相对较弱。然而，材料的变形性能差并不一定其构件（或结构）的变形性能也 差。合理配置高强度钢筋是提升高强混凝土墩柱变形性能并解决该瓶颈问题的一个有效措 施。
[0018] (3)利用高强钢筋改善高强混凝土墩柱的抗震性能的技术逐渐成熟，其关键的核 心技术问题已得到有效解决。国内外诸多相关研究成果已经证明，利用高强钢筋改善高强 混凝土墩柱的变形性能并提高其抗震能力是可行的，也是有效的，其应用的前景十分广阔。
[0019] (4)该技术的研究与应用，将带来巨大的经济和社会效益。我国混凝土和钢筋材料 资源丰富，钢筋混凝土结构应用领域很广。另外，高强度材料的开发和利用可以有效节约资 源，利于环保，符合节能减排的国策。
[0020] 其技术方案如下：
[0021] 一种增强高强混凝土墩柱延性的方法，包括以下步骤：
[0022] (1)根据需要确定高强混凝土墩柱的延性需求，即需要达到的位移延性系数；
[0023] (2)根据需要的位移延性系数与高强混凝土墩柱的高强钢筋的配筋关系，确定高 强钢筋的含量：高强箍筋的强度比为〇. 90,高强纵筋的强度比为0. 71 ;
[0024] (3)根据高强钢筋的含量确定高强箍筋的级别和间距，以及纵向钢筋的级别和数 量。
[0025] 优选地，步骤（2)中所述的高强钢筋的屈服强度为1460MPa的钢筋。
[0026] 优选地，高强钢筋的数量采用高强钢筋的强度比λ来表示，其公式为：
[0027]
【权利要求】
1. 一种增强高强混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 根据需要确定高强混凝土墩柱的延性需求，即需要达到的位移延性系数； (2) 根据需要的位移延性系数与高强混凝土墩柱的高强钢筋的配筋关系，确定高强钢 筋的含量：高强箍筋的强度比为〇. 90,高强纵筋的强度比为0. 71 ; (3) 根据高强钢筋的含量确定高强箍筋的级别和间距，以及纵向钢筋的级别和数量。
2. 根据权利要求1所述的增强高强混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，步骤（2)中所 述的高强钢筋的屈服强度为1460MPa的钢筋。
3. 根据权利要求1所述的增强高强混凝土墩柱延性的方法，其特征在于，高强钢筋的 数量采用高强钢筋的强度比λ来表示，其公式为：
式中，fpy为高强钢筋的屈服强度，Αρ为高强钢筋的面积；fy为普通钢筋的屈服强度，A y 为普通钢筋的面积。
【文档编号】E04C3/34GK104047428SQ201410266828
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】肖潇, 阎石, 李朝晖, 伍琼芳 申请人:南华大学