[发明专利]一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁

说明书

技术领域

本发明涉及一种高耗能组合可更换连梁，具体涉及一种耗能性能优越、更换方便的超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁。

背景技术

高层建筑结构复杂、人员集中，且高层建筑在强震过后的加固修复维修等成本远高于中低层建筑，在地震作用下，高层建筑一旦造成严重损伤对整个社会政治经济将会造成严重影响。连梁是高层建筑剪力墙结构、框架-剪力墙结构以及框架-核心筒结构中主要的抗震耗能构件，但在地震作用下，连梁常发生剪切破坏，对于连梁的修复工作困难且耗时。

城市发展的智能化和可持续要求对建筑结构抗震防灾提出了新的要求和挑战。可恢复性能结构一般是指结构遭遇地震后不需要修复或适度修复即可恢复其性能的建筑结构。如果将可恢复性能结构的技术方法推广应用在连梁结构上，不仅可显著减地震对连梁结构的破坏，直接降低震害损失，而且可显著缩短震后修复周期，为最终实现可恢复城市提供基本技术支持。

可恢复性能结构的技术方法，主要包括采用可更换构件、保险丝构件和自复位结构技术等。超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)作为新型高性能混凝土材料，具有超高的极限拉伸应变能力，在地震作用下可以很大的吸收地震能量，显著改善混凝土结构的抗震性能和抗剪性能。利用这种材料的超高韧性和裂缝可控性，可以作为连梁的基体材料。

钢连梁由于在反复荷载作用下可实现剪切屈服，耗能能力强，可采用螺栓、焊接等干法施工方式，施工方便，因此适合作为连梁的可更换构件使用。传统的可更换连梁通常全长采用钢连梁形式，但是钢连梁与剪力墙墙肢之间存在连接困难、锚固长度长以及节点设计复杂等问题。

有鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耗能能力强，震后便于更换，施工简单的的超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，包括与剪力墙相连的超高韧性混凝土段、设置于两剪力墙之间的转换钢构件段以及可更换消能钢梁段，所述可更换消能钢梁段的两端分别通过所述转换钢构件段与所述超高韧性混凝土段连接，所述转换钢构件段通过锚固连接件预埋在所述超高韧性混凝土段中。

所述超高韧性混凝土段包括超高韧性水泥基复合材料基体、纵筋和箍筋。

所述转换钢构件段包括钢构件和端板。

所述可更换消能钢梁段采用普通钢板或低屈服点钢板。

所述低屈服点钢板为屈服强度在100-225MPa的低屈服点钢板。

所述可更换消能钢梁段采用工字钢梁。

所述工字钢梁沿着其腹板长度设置有多个加劲肋板。

所述工字钢梁的翼缘两端分别设置有连接板和高强螺栓，所述可更换消能钢梁段通过所述连接板和所述高强螺栓与所述转换钢构件段相连。

所述超高韧性混凝土段的刚度和屈服强度均大于所述可更换消能钢梁段，所述转换钢构件段的刚度和屈服承载力也均大于所述可更换消能钢梁段。

本发明一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，应用于高层建筑或超高层建筑中。

采用上述技术方案后，本发明一种超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁，不需要对剪力墙和连梁节点区做特殊处理，也不需要对剪力墙的边缘约束构件做特殊处理，按设计要求进行剪力墙的混凝土浇注以及超高韧性混凝土段的混凝土浇注，在连梁的跨中位置处预留转换钢构件段和可更换消能钢梁段的位置，将预制好的转换钢构件段和可更换消能钢梁段通过高强螺栓连接即可。

本发明中的可更换消能钢梁段可通过腹板剪切屈服消耗大量的地震能量，大震作用下，可更换消能钢梁段发生大变形后，可快速修复替换，有利于震后修复。此外，超高韧性混凝土段具有良好的承载力和刚度，尤其具有优异的延性变形能力和裂缝控制能力，对于与超高韧性混凝土段连接的转换钢构件段来说，具有良好的可靠性。

附图说明

图1为本发明与剪力墙配合连接的结构示意图；

图2为本发明中超高韧性混凝土段与剪力墙连接的结构示意图；

图3为本发明中转换钢构件段的结构示意图；

图4为本发明中可更换消能钢梁段的结构示意图；

图5为带有超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁的联肢剪力墙地震前的结构示意图；

图6为带有超高韧性混凝土-钢构件组合可更换连梁的联肢剪力墙地震后的变形示意图。

超高韧性混凝土段1超高韧性水泥基复合材料基体11

纵筋12箍筋13