[发明专利]抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构

说明书

技术领域

本发明涉及建筑结构抗震，具体是一种具有抗震和抗倒塌性能的钢筋混凝土框架结构。

背景技术

震害分析表明，强震作用下钢筋混凝土框架结构的整体破坏，以及大多数构件破坏皆是因框架柱破坏而引起的。传统框架结构中的所有框架柱都用作抗侧力构件，强烈地震作用下钢筋混凝土柱不可避免地会出现塑性铰。当同一楼层的柱底都出现塑性铰形成薄弱层时，会因丧失对竖向荷载的承载能力而导致框架结构严重破坏甚至整体倒塌。避免柱底均出现塑性铰或减少塑性铰的数量是减轻框架结构强震破坏避免倒塌的有效途径。本发明将钢筋混凝土框架结构中的部分常规框架柱替换成主要承担竖向荷载的柱顶滑移柱，这类柱子可以在其它常规框架柱破坏后单独承担结构的绝大部分自重。

发明内容

本发明的目的是克服上面提到的强震作用下同一楼层柱底都出现塑性铰形成薄弱层，进而导致框架结构严重破坏甚至整体倒塌的缺陷，提供一种抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构，在框架结构中采用柱顶滑移柱替代部分常规框架柱。柱顶滑移柱在强震作用下可基本保持完好，从而避免建筑结构由于丧失竖向承载能力而引发倒塌。

本发明的目的通过下述方法实现：

一种抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构，该结构的一个或多个节点的下方为柱顶滑移柱，位于所述节点上方的上柱的下端和梁固结形成节点区，柱顶滑移柱的上端与节点区之间留有水平缝，所述水平缝设置有滑移填充材料，所述柱顶滑移柱的下端与相邻节点固结在一起。

上述抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构中，所述上柱为常规框架柱或柱顶滑移柱。

上述的抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构中，所述柱顶滑移柱的上端与节点区之间留有高度小于10cm的水平缝。

所述的抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构，其特征在于柱顶滑移柱上方的节点区的横截面尺寸比柱顶滑移柱的横截面尺寸大，大小程度应满足滑移过程中柱顶滑移柱的上端不滑出节点区的底面。

常规框架柱通过节点与梁、板连续浇注固接在一起，柱端可以传递轴力、弯矩和剪力；柱顶滑移柱则在其上端与上部相邻节点区断开，预留一水平缝，并在该水平缝内设置滑移材料，但柱顶滑移柱的下端仍然与相邻梁、板固接。在滑移材料摩擦系数很小的情况下，柱顶滑移柱将主要承受上部结构传来的轴力，而很少承受弯矩和剪力。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：改变了所有框架柱都用作抗侧力构件的传统设计方法，采用柱顶滑移柱可有效承担强震作用下其它常规框架柱严重破坏后的绝大部分结构自重，较好地实现结构“大震不倒”的抗震设计理念。有限元数值分析表明，抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构能够减少强震作用下柱塑性铰的数量，提高结构的抗倒塌能力。

附图说明

图1是本发明实施例中抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构的局部三维示意图；

图2是图1的A-A剖面示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构包含有主要承受竖向荷载的柱顶滑移柱2，所述柱顶滑移柱2的下端与相邻节点区固结在一起，柱顶滑移柱2的上端与上柱1和梁4形成的节点区5之间留有水平缝，所述水平缝设置有滑移填充材料3。

柱顶滑移柱2施工至距离上部节点区5一定范围(如10cm)时，在柱顶滑移柱2上端设置滑移填充材料3，然后继续浇筑节点区5、梁4和上柱1，此时滑移填充材料作为节点区5的底模板的一部分。

由于柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构允许柱顶滑移柱2的上端有一定的滑移量，但该滑移量不应过大以免超出柱顶滑移柱2上端相邻的节点区5，所以节点区5的横截面尺寸需比柱顶滑移柱2的横截面尺寸加大，大小程度应满足滑移过程中柱顶滑移柱2的上端不滑出节点区5的底面。

根据实际需要，可以在抗倒塌柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构的不同楼层灵活选择柱顶滑移柱2的数量及布置方式，上柱1可以是常规框架柱，也可以是柱顶滑移柱2。

为进一步实现本发明的目的，柱顶部分滑移钢筋混凝土框架结构设计时可考虑三个步骤：

(1)应用有限元分析软件，通过柱顶部位设置的摩擦滑移单元来模拟柱顶滑移柱上端与上部相邻节点区的连接；在这种情况下，按照现有方法进行设计，得出所有构件的第一个设计结果。