一种基于UHPC的抗震与抗连续倒塌框架结构

摘要

本发明公开了一种基于UHPC的抗震与抗连续倒塌框架结构，包括多个预制混凝土柱、多个预留通道、多个预制混凝土叠合梁、多根梁底纵筋、多根梁箍筋、多根梁顶纵筋、多个搭接钢筋、多个后浇叠合层、和多个后浇UHPC区域，预制混凝土柱和预制混凝土叠合梁之间通过后浇UHPC区域连接，梁顶纵筋穿过预留通道、后浇叠合层和后浇UHPC区域，搭接钢筋穿过预留通道和后浇UHPC区域，梁底纵筋与搭接钢筋在后浇UHPC区域搭接连接。本发明在框架结构的主要受力区域使用UHPC，将UHPC优秀的抗压、抗拉、粘结和耗能能力灵活的运用在结构上，创新装配式混凝土框架结构形式，同时提高了结构的抗震性能和抗连续倒塌性能。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，具体为一种基于UHPC的抗震与抗连续倒塌框架结构。

背景技术

(1)汶川大地震，玉树地震，九寨沟地震等给我国带来了巨大的人员伤亡和财产损失，地震严重危害着社会的和谐发展；在偶然荷载下，结构的局部破坏引起结构的部分或整体倒塌称为结构的连续性倒塌，连续性倒塌同样也严重的危害了人们的安全和社会的安定。所以目前我们迫切的需要能同时满足抗震和抗连续倒塌的结构形式。

(2)在抗连续倒塌设计时，通过增加梁纵筋配筋率来提升结构压拱承载力和悬链线承载力，而过高的配筋率往往带来成本的增加和梁柱节点的施工不便。

(3)超高性能混凝土(UHPC)是一种高性能的水泥基复合材料，具有超高的抗压强度，抗拉强度，优越的粘结性能和耗能能力。但由于成本较高，在结构中整体使用UHPC，往往会带来很高的成本。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种既能满足抗震和抗连续倒塌要求，同时又节省材料的高性能装配式混凝土框架结构。。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于UHPC的抗震与抗连续倒塌框架结构，包括多个预制混凝土柱1、多个预制混凝土叠合梁2；

所述每个预制混凝土柱1上部和下部设有两个贯穿预制混凝土柱1的预留通道11，预留通道11内的搭接钢筋4与预留通道11固定连接；

所述每个预制混凝土叠合梁2设置有梁底纵筋21和梁箍筋22，梁底纵筋21伸出预制混凝土叠合梁1的部分与搭接钢筋4绑扎连接，连接部分位于后浇UHPC区域6，通过后浇UHPC区域6使得预制混凝土柱1和预制混凝土叠合梁2一体化固定连接；

所述后浇叠合层5位于预制混凝土叠合梁2的上部，梁顶纵筋3穿过后浇叠合层5、后浇UHPC区域6和预留通道11，通过浇筑后浇叠合层5、后浇UHPC区域6和预留通道11完成整体连接。

如图2所示，所述预制混凝土柱1设有预留通道11，以便搭接钢筋4和梁顶纵筋3穿过。

如图3所示，所述预制混凝土叠合梁2的梁端为梯形，梯形区域的长度为15-25倍梁纵筋直径，梁端设有预留孔洞。这样设计是为了施工时方便浇筑UHPC，并且使得后浇UHPC和预制混凝土叠合梁2连接更加紧密。

优选的，所述预留孔洞23位于梁箍筋22间隙之间，长度等于箍筋间距。

优选的，所述预留通道11与后浇叠合层5的横截面尺寸一致，位于预制混凝土柱1上部的预留通道11的顶面与后浇叠合层5的顶面位于同一平面，位于预制混凝土柱1下部的预留通道11的底面与预制混凝土叠合梁2的底面位于同一平面。

优选的，所述梁底纵筋21搭接距离为10-20倍梁底纵筋21直径。

优选的，所述后浇UHPC区域6的长度为20-30倍梁底纵筋21直径，并浇筑UHPC。

优选的，所述后浇叠合层5浇筑普通混凝土，所述的预留通道11浇筑UHPC。

优选的，所述梁顶纵筋3穿过梁箍筋22内部，与梁箍筋22绑扎连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

(1)地震时，梁端的UHPC可以耗散大量地震能量。并且梁端使用UHPC可以使得梁上塑性铰远离梁端从而耗散更多的地震能量；在偶然荷载下，预制柱突然失效，由于UHPC优越的抗压性能，梁端受压区的UHPC可以使结构压拱承载力提高，对于梁端受拉区的梁钢筋搭接区域，由于UHPC优秀的抗拉性能和粘结性能，可以使结构悬链线承载力提高。

(2)在梁端区域局部使用UHPC，减少了钢筋搭接长度，在抗连续倒塌设计时，用UHPC代替一部分钢筋的受力，可以减少设计时钢筋用量，使得材料成本降低。

(3)在梁端预留有UHPC后浇区域，方便钢筋绑扎连接，提高梁底纵筋连接性能。

附图说明

图1为本发明的抗震与抗连续倒塌框架结构示意图；

图2为本发明的预制混凝土柱示意图；

图3为本发明的预制混凝土叠合梁示意图；

图4为图1中区域A的三维放大示意图；

图5为图1中区域B的三维放大示意图；

图中：1-预制混凝土柱，11-预留通道，2-预制混凝土叠合梁，21-梁底纵筋，22-梁箍筋，23-预留孔洞，3-梁顶纵筋，4-搭接钢筋，5-后浇叠合层，6-后浇UHPC区域。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明提出一种基于UHPC的抗震与抗连续倒塌框架结构，该结构包括多个预制混凝土柱1、多个预制混凝土叠合梁2；所述每个预制混凝土柱1上部和下部设有两个贯穿预制混凝土柱的预留通道11，预留通道11内的搭接钢筋4与预留通道11固定连接；所述每个预制混凝土叠合梁2设置有梁底纵筋21和梁箍筋22，梁底纵筋21伸出预制混凝土叠合梁1的部分与搭接钢筋4搭接连接，连接部分位于后浇UHPC区域6，通过后浇UHPC区域6使得预制混凝土柱1和预制混凝土叠合梁2一体化固定连接；后浇叠合层5位于预制混凝土叠合梁2的上部，梁顶纵筋3穿过后浇叠合层5、后浇UHPC区域6和预留通道11，通过浇筑后浇叠合层5、后浇UHPC区域6和预留通道11完成整体连接。

进一步的，所述预制混凝土叠合梁2的梁端为梯形，梯形区域的长度为15-25倍梁纵筋直径，梁端设有预留孔洞23。

进一步的，所述预留通道11与后浇叠合层5的横截面尺寸一致，位于预制混凝土柱1上部的预留通道11的顶面与后浇叠合层5的顶面位于同一平面，位于预制混凝土柱1下部的预留通道11的底面与预制混凝土叠合梁2的底面位于同一平面。

进一步的，所述后浇叠合层5浇筑普通混凝土，所述的预留通道11和后浇UHPC区域6浇筑UHPC。

参阅图1到图5，本发明的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：在工厂加工好预制混凝土柱1和预制混凝土叠合梁2；

步骤二：吊装预制混凝土柱1，将搭接钢筋4穿过预留通道11；

步骤三：吊装预制混凝土叠合梁2，将梁底纵筋21与搭接钢筋4进行绑扎，再将梁顶纵筋3伸入预留通道11和梁箍筋22的内部至图1所示位置处，绑扎梁顶部纵筋21和梁箍筋22；

步骤四：现场浇筑后浇叠合层5；

步骤五：现场浇筑预留通道11和后浇UHPC区域6；

步骤六：重复上述步骤一到步骤五完成整体框架的制作。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。