可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点的制作方法

本实用新型涉及抗震和可恢复功能的结构节点，尤其涉及建筑结构领域应用的一种可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点。

背景技术：

钢筋混凝土框架结构的梁柱节点在传递内力和保持结构整体性上起着至关重要的作用。在地震作用下，钢筋混凝土梁柱节点区承受着极大的内力，导致其成为了框架中最薄弱、最易受损的部位之一，随着地震的反复作用，梁纵筋与混凝土的粘结力逐渐退化，并向节点区延伸，甚至锚固失效发生贯通滑动，最终发生柱或节点破坏而不能形成梁铰侧移机构。又由于混凝土材料本身抗拉强度低、韧性差等缺点，节点极易发生界面劈拉破坏或者剪切破坏、保护层剥落，进而导致结构出现较大破坏。一般的框架、剪力墙结构为了实现“强柱弱梁”、“强剪弱弯”和“强节点弱构件”的抗震设计要求，在混凝土梁柱节点以及相邻的梁端、柱端处节点都配置了密集的箍筋，从而防止节点梁柱的破坏，但是这使混凝土框架结构梁端或柱端钢筋先达到屈服发生破坏，并导致在地震后结构出现永久性塑性较并产生较大的残余变形，地震后结构将破坏，相关功能无法恢复使用。

与现有的技术相比，在地震情况下节点梁采用可恢复耗能构件设计，使钢筋混凝土框架节点的梁端形成韧性区，使节点梁具有更好的裂缝控制、能量吸收、抵抗脆性断裂的能力，可以防止梁纵筋与混凝土的粘结力逐渐退化，锚固失效而发生贯通滑动，发生柱或节点破坏而不能形成梁铰侧移机构；同时，还有效的控制梁端变形的出现位置。此外，ecc材料的高韧性，可减少震后结构的残余变形，从而实现钢筋混凝土结构在地震作用后的功能可恢复，大幅减少地震的人员伤亡和救灾费用，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。这为实现钢筋混凝土框架结构的梁柱节点在地震作用后的功能可恢复性，增强框架结构整体的耗能能力，实现分级减震耗能，便于震后修复，为框架节点韧性区等关键部位提供了新思路。

相关可恢复功能混凝土框架结构梁柱节点包括：申请号为201310206074.6的实用新型专利公开的可恢复功能预制梁柱节点，其包括预制钢筋混凝土梁、柱构件、预应力筋、预应力筋锚具。预制梁端有弧形凹槽，预制柱端有弧形凸头或预制梁端有弧形凸头，预制柱端有弧形凹槽。梁端凹槽与柱的凸头正好契合或梁端凸头与柱的凹槽正好契合。通过张拉贯穿柱水平孔道、梁水平孔道无的预应力筋使预制梁、预制柱成为整体。申请号为201610044530.5的实用新型专利公开的一种局部预应力装配式耗能梁柱节点，包括预制混凝土柱、预制混凝土梁、可拆换耗能棒，预应力筋，锚具；所述预制混凝土柱在节点区预留预应力筋孔道和牛腿；所述预制混凝土梁为先张法预应力梁，梁端截面中间设有预应力筋孔道，梁端下部设有企口；所述预制混凝土梁搁置在所述牛腿上，通过局部后张预应力筋压接固定，上表面在楼板高度内现浇混凝土；所述可拆换耗能棒安装于所述预制混凝土梁上下表面，数量、规格和作用时机根据不同抗震等级进行设计，位于下表面时，穿过所述牛腿的预留孔，露出部分通过砂浆包覆。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的为：提供一种在地震作用下可耗能，地震后可恢复功能的钢筋混凝土框架梁柱节点，在钢筋混凝土框架节点梁端形成耗能和功能可恢复区，提高节点梁端的韧性和耗能能力，从而提高节点区域的抗震性能。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点，包括正交的柱构件和梁构件，所述柱构件与所述梁构件相交的区域设置有抗震耗能节点的柱构件，所述抗震耗能节点的柱构件通过抗震耗能节点的梁构件与所述梁构件相连接，所述抗震耗能节点的梁构件、抗震耗能节点的柱构件均由水泥基复合材料（ecc）和钢筋骨架浇捣而成，所述柱构件和梁构件由混凝土和钢筋骨架浇捣制成。

可选地，所述抗震耗能节点的梁构件的钢筋骨架包括均匀布置的若干普通纵向钢筋、＂x＂形纵向钢筋，用于紧固所述普通纵向钢筋、＂x＂形纵向钢筋的若干箍筋。

可选地，所述＂x＂形纵向钢筋的弯起角度为25度~65度。

可选地，所述＂x＂形纵向钢筋的弯起部分不设置箍筋，余下区段设置箍筋。

可选地，所述抗震耗能节点的柱构件由上至下包括三段抗震耗能节点核心区，所述抗震耗能节点的柱构件的钢筋骨架包括竖直设置的若干柱纵向钢筋、横向设置在中间段抗震耗能节点核心区的梁纵向钢筋锚固钢筋、沿竖直方向分布地绑扎各柱纵向钢筋和梁纵向钢筋锚固钢筋的节点箍筋。

可选地，所述抗震耗能节点的梁构件、抗震耗能节点的柱构件、梁构件400、柱构件的横截面形状为矩形、圆形或异形。

可选地，所述的水泥基复合材料（ecc）主要由水泥、掺合料、细骨料、纤维、外加剂、水制成。

可选地，所述的掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰或再生粉体。

可选地，所述的细骨料包括硅砂或橡胶粉。

可选地，所述的纤维包括聚乙烯醇（pva）、超高分子聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚对苯撑苯并二噁唑（pbo）、玻璃、碳、玄武岩或金属纤维。

本实用新型提供的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点，该抗震耗能节点的梁端韧性区采用优化耗能构件设计，使钢筋混凝土框架节点具有更好的韧性、裂缝控制特性和能量吸收能力，实现钢筋混凝土结构在地震作用下可耗能、在地震作用后可恢复的功能。

相比现有技术，本实用新型的有益效果如下：

一、针对可恢复和耗能减震的抗震设计理念，本实用新型的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点的梁端韧性区采用ecc材料，结合节点梁端＂ｘ＂形纵向钢筋，实现地震作用下梁端对节点形成耗能和功能可恢复区，并满足抗弯、抗剪性能要求。

二、本实用新型的一种节点的梁端韧性区采用ecc材料的梁柱节点，在ecc材料与普通混凝土交界处皆采用现浇方式完成，按照水泥基复合材料（ecc）、混凝土浇筑次序，一次性浇筑完成，无需预制和设置预留凹槽来增加界面粘结性能，此方法能较好解决可恢复节点的施工的问题。

三、本实用新型的一种节点的梁端韧性区采用ecc材料的梁柱节点，充分利用ecc材料优异的抗拉性能，在节点处及相连的梁端、柱端应用ecc材料后，在保证节点的抗剪承载力和抗震性能的同时，适当减少了节点核芯区的箍筋配置，此实用新型既能降低节点区的施工难度和人工成本，又能有效地解决了节点区箍筋过密的施工难题。

四、本实用新型的一种梁端韧性区采用ecc材料的梁柱节点，考虑到ecc的制作成本相对较高，根据框架（剪力墙）结构各部分受力的特点，在节点和梁柱端部区域使用ecc材料浇筑，其他部分仍采用普通混凝土，使得ecc材料在工程中的应用具有较好的经济性能。

五、随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。本实用新型的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点，所采用的ecc材料可以采用较大比例的掺合料，例如粉煤灰是从煤燃烧后的烟气细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的等固体废物。将使用大量工业废渣作为掺合材料制作结构构件，有利于对废物再生利用，符合我国在世界范围倡导的节能减排理念，因此本实用新型具有显著的环境效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点的结构示意图；

图2为实用新型实施例的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点中节点梁构件的结构示意图；

图3为实用新型实施例的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点中抗震耗能节点核心区、抗震耗能节点的柱构件的结构示意图。

图中：10-可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点；100-抗震耗能节点核心区；101-节点箍筋；102-梁纵向钢筋锚固钢筋；103-柱端的水泥基复合材料；200-抗震耗能节点的梁构件；201-＂ｘ＂形纵向钢筋；202-纵向钢筋；203-箍筋；204-梁端的水泥基复合材料；300-抗震耗能节点的柱构件；301-柱纵向钢筋；400-框架梁构件；500-柱构件。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1和图3所示，可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点，包括正交的柱构件500和梁构件400，所述柱构件500与所述梁构件400相交的区域设置有抗震耗能节点的柱构件300，所述抗震耗能节点的柱构件300通过抗震耗能节点的梁构件200与所述梁构件400相连接，所述抗震耗能节点的梁构件200、抗震耗能节点的柱构件300均由水泥基复合材料（ecc）和钢筋骨架浇捣而成，所述柱构件500和梁构件400由混凝土和钢筋骨架浇捣制成。

如图2所示，所述抗震耗能节点的梁构件200的钢筋骨架包括均匀布置的若干普通纵向钢筋202、＂x＂形纵向钢筋201，用于紧固所述普通纵向钢筋202、＂x＂形纵向钢筋201的若干箍筋203，所述＂x＂形纵向钢筋201的弯起角度ɑ为25度~65度，本实施例中所述＂x＂形纵向钢筋201的弯起角度ɑ为45度。

另外，本实施例中，所述＂x＂形纵向钢筋201的弯起部分不设置箍筋203，余下区段设置箍筋203，便于＂x＂形纵向钢筋201的顺利变形和恢复。

如图3所示，所述抗震耗能节点的柱构件300由上至下包括三段抗震耗能节点核心区100，所述抗震耗能节点的柱构件300的钢筋骨架包括竖直设置的若干柱纵向钢筋301、横向设置在中间段抗震耗能节点核心区100的梁纵向钢筋锚固钢筋102、沿竖直方向分布地绑扎各柱纵向钢筋301和梁纵向钢筋锚固钢筋102的节点箍筋101。

所述抗震耗能节点的梁构件200、抗震耗能节点的柱构件300、梁构件400、柱构件500的横截面形状为矩形、圆形，也可以为矩形和圆形等组合的异形构件，即轮廓的形状可以根据实际情况设定。

本实施例中所述的水泥基复合材料（ecc）主要由水泥、掺合料、细骨料、纤维、外加剂、水制成，由于水泥基复合材料（ecc）为应用广泛的现有技术，本领域技术人员可根据需要及相关技术标准确定相应的配比，在此不再赘述。

具体地，所述的掺合料包括粉煤灰、矿粉、硅灰或再生粉体。所述的细骨料包括硅砂或橡胶粉。所述的纤维包括聚乙烯醇（pva）、超高分子聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、聚对苯撑苯并二噁唑（pbo）、玻璃、碳、玄武岩或金属纤维。

本实施例提供的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点，该抗震耗能节点的梁端韧性区采用优化耗能构件设计，使钢筋混凝土框架节点具有更好的韧性、裂缝控制特性和能量吸收能力，实现钢筋混凝土结构在地震作用下可耗能、在地震作用后可恢复的功能。

本实施例提供的可恢复功能型钢筋混凝土框架抗震耗能节点10处于钢筋混凝土框架结构梁、柱的交接位置，即本实用新型提供的是一种梁端韧性区采用ecc材料的梁柱节点，考虑到ecc的制作成本相对较高，根据框架（剪力墙）结构各部分受力的特点，在节点和梁柱端部区域使用ecc材料浇筑，其他部分仍采用普通混凝土，使得ecc材料在工程中的应用具有较好的经济性能。

本实施例在地震作用下抗震耗能节点核心区100、抗震耗能节点的梁构件200、抗震耗能节点的柱构件300协调工作，采用梁端的水泥基复合材料204（ecc）浇筑的＂ｘ＂形纵向钢筋201形成节点的梁构件韧性区，首先在抗震耗能节点的梁构件200先于柱产生韧性变形，消耗和吸收地震输入框架结构的能量。由于柱端的水泥基复合材料103（ecc的高韧性和＂ｘ＂形纵向钢筋201的弯起，使得钢筋混凝土框架结构在地震发生后恢复到原来状态，同时＂ｘ＂形纵向钢筋201可以抵抗梁端的剪力，减少了此区域箍筋的配置。实现钢筋混凝土结构在地震作用下可耗能、在地震作用后可恢复的功能，大幅减少地震的人员伤亡和救灾费用，因此具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

本实施例的梁端韧性区采用优化耗能构件设计，使钢筋混凝土框架节点具有更好的韧性、裂缝控制特性和能量吸收能力，可以防止地震作用下梁纵筋与混凝土的粘结力退化所导致的锚固失效而发生贯通滑动，并防止发生柱或节点破坏而不能形成永久性梁铰机构；同时，还有效的控制梁端变形出现的位置。

如上所述，便可较好地实现本实用新型。

本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。