一种屈曲约束钢筋构造的制作方法【技术领域】 [0001] 本发明涉及一种建筑工程结构部件，具体涉及钢筋混凝土墩柱或柱-梁节点的塑 性铰区的纵向受力钢筋的屈曲约束构造。 一种屈曲约束钢筋构造 [0002] 在强震区修建桥梁、渡槽、建筑以及其它大型构筑物时，为了减轻潜在地震的威 胁，必须对这类构筑物进行抗震设计。以前传统钢筋混凝土墩柱等构件的抗震设计通常采 用强度设计方法，但是该方法设计的结构通常延性不足，强震作用下通常发生脆性损伤甚 至结构破坏。目前，常采用延性抗震设计方法，即提高构件的延性抗震能力，避免结构构件 发生脆性损伤或者破坏，通常采用布置纵向受力钢筋周围的箍筋来实现，在一定程度上可 以抑制纵向受力钢筋的屈曲。但当地震作用较大以及往复作用下，箍筋对纵向受力钢筋的 侧向约束能力有限，此时纵向受力钢筋发生将发生屈曲失效，挤压混凝土保护层使之破碎 剥落，从而导致钢筋混凝土墩柱以及柱-梁节点的塑性铰区产生"灯笼状"的破坏形式。地 震后这种构件破坏通常是难以修复的，很多时候不得不将结构推导重建，经济成本较高，施 工难度较大。目前现有的钢筋混凝土构件中，还没有涉及塑性铰区纵向受力钢筋减小屈曲 破坏的相关做法。
[0003] 为了克服上述缺陷，本发明提供一种具有较高耗能能力的屈曲约束钢筋构造，用 于钢筋混凝土墩柱或墩柱-梁节点构件中，能起到防止纵向受力钢筋的屈曲破坏、提高钢 筋混凝土构件抗震能力的作用。 [0004] 本发明的技术方案如下：
[0005] -种屈曲约束钢筋构造，其包括上部钢筋1、下部钢筋2、屈曲约束钢筋3、螺纹连 接套筒4、约束套管5及封闭材料；所述上部钢筋1为普通纵向钢筋，末端加工螺纹；下部钢 筋2为普通纵向钢筋，下部钢筋2在与上部钢筋1相邻的一端加工螺纹；屈曲约束钢筋3采 用屈服强度低于或等于上部钢筋1和下部钢筋2的屈服强度的钢筋，两端均加工螺纹；螺纹 连接套筒4内侧加工有与上部钢筋1、下部钢筋2及屈曲约束钢筋3上的螺纹规格匹配的卡 套式螺纹直通管接头，螺纹连接套筒4外侧中部设有带六边形卡槽的限位环7 ;约束套管5 采用变内径钢管；封闭材料由环状泡沫8和玻璃胶6两部分组成；
[0006] 上部钢筋1和下部钢筋2尺寸可以采用同种或不同种规格，将上部钢筋1、下部钢 筋2分别与屈曲约束钢筋3相连接，保证上部钢筋1、屈曲约束钢筋3和下部钢筋2轴线重 合；
[0007] 屈曲约束钢筋3的直径根据墩柱承载能力要求进行确定，其长度大于墩柱或 柱-梁节点屈曲破坏时的塑性铰长度。
[0008] 螺纹可以采用直螺纹或锥螺纹，螺纹连接套管5内部为与上部钢筋1、下部钢筋2 和屈曲约束钢筋3的螺纹相匹配的卡套式直螺纹直通管，螺纹连接套管5外部设置有带六 边形卡槽的限位环，卡槽便于使用工具旋紧螺纹以连接上部钢筋1、下部钢筋2与屈曲约束 钢筋3,限位环同时用来限制约束套管5在使用过程中的轴向位移，防止约束套管5脱离屈 曲约束钢筋3。
[0009] 约束套管5中段内径大于屈曲约束钢筋3外径，为屈曲约束钢筋3在受轴向压力 而屈曲时提供侧向支撑。约束套管5两端的内径大于钢筋连接套筒4的外径，中间内径大 于屈曲约束钢筋3的外径，自螺纹连接套筒4端部向中间段留有用于屈曲约束钢筋3轴向 变形时的变形量，内径变化段采用线性坡度变化。约束套管5的内径在螺纹连接套筒4端 部向中间保留空隙，留出屈曲约束钢筋3轴向压缩变形时的变形量；约束套管5在工作时端 部受到连接套筒限位环7的限制，避免脱离屈曲约束钢筋3,约束套管5长度应大于屈曲约 束钢筋3的长度与设计轴向变形量之和；约束套管5端部与限位环7之间留有空隙以满足 屈曲约束钢筋3的轴向变形，空隙处填充环状泡沫8以避免施工时混凝土砂浆填充。
[0010] 螺纹连接套筒4和约束套管5端部之间可采用封闭材料，先采用环形泡沫8填充 螺纹连接套筒4和约束套管5端部之间的空隙，再采用玻璃胶6封闭环形泡沫8与纹连接 套筒4和约束套管5端部的缝隙，防止在后期施工中砂浆流入到约束套管5内部。
[0011] 在地震荷载等偶然荷载作用下，塑性铰区的纵向钢筋在往复荷载作用下将产生受 拉、受压屈服，受压屈服时，屈曲约束钢筋3将受到外部约束套管5的侧向约束，使得屈曲约 束钢筋3在其约束套管5之间的缝隙中拉压拉压滞回变形，从而避免钢筋屈曲失效，提高承 载构件的耗能能力。
[0012] 屈曲约束钢筋可采用屈服强度低于或等于上部钢筋和下部钢筋屈服强度的螺纹 钢筋，其直径应根据墩柱承载能力要求进行确定，其长度应大于墩柱或柱-梁节点屈曲破 坏时的塑性铰长度在地震作用下使其产生轴向拉压变形，避免过早产生侧向屈曲失稳破 坏。
[0013] 螺纹连接套管将上部钢筋、下部钢筋分别与屈曲约束钢筋相连，同时连接套管内 部为卡套式螺纹直通管保证结构抗剪、抗拉强度达到设计需求，其螺纹可以选用直螺纹或 锥螺纹。连接套管外部中部设置带六边形卡槽的限位环，能起到便于施工和限制约束钢管 轴向位移的作用。限位环与约束套管端部之间填充环状泡沫，避免后期施工中钢筋混凝土 填充后阻碍约束套管的纵向位移，进而影响屈曲约束钢筋的轴向变形。
[0014] 约束套管采用变内径钢管，其中间段内径大于屈曲约束钢筋直径，其两端部内径 大于连接套管的外径，自螺纹连接套筒端部向中间段留有用于屈曲约束钢筋轴向变形时的 变形量，内径变化段采用线性坡度变化。约束套管两端与连接套管限位环处留有空隙，保证 屈曲约束钢筋轴向压缩变形不受阻。约束套管在工作时受到限位环的约束，从而避免约束 套管与屈曲约束钢筋的分离。
[0015] 封闭材料采用玻璃胶和环形泡沫，保证与约束套管和螺纹连接套筒密封相连，具 有隔水性能，防止在后期施工中砂浆等流入到约束套管内部，同时环形泡沫防止了砂浆填 充在限位环与约束套管之间，保证本发明在运用中混凝土不阻碍屈曲约束钢筋的变形。
[0016] 约束套管与屈曲约束钢筋之间的缝隙可以屈曲约束钢筋产生屈服不行，在结构不 失效的情况下滞回耗能。
[0017] 本发明可以获得如下有益效果：
[0018] 本发明在地震荷载等偶然荷载的往复作用下，纵向受力钢筋在受压屈曲时受到外 部约束套管的约束，从而提高纵向受力钢筋的轴向压缩承载能力，在反复荷载下既能保持 纵向受力钢筋本身的传力承载性能，同时可以防止纵向受力钢筋的屈曲失效，提高整个墩 柱构件或墩柱-梁节点的耗能能力。




[0019] 图1防屈曲钢筋构造及连接方式剖面图。
[0020] 图2防屈曲钢筋构造的钢筋轴力单元剖面图。
[0021] 图3防屈曲钢筋构造的连接套管连接单元剖面图。
[0022] 图4防屈曲钢筋构造约束钢管约束单元剖面图及左视图。
[0023] 图5防屈曲钢筋构造的连接方式详图A区域详图。
[0024] 附图标记说明：
[0025] 图中：1 一上部钢筋；2-下部钢筋；3-屈曲约束钢筋；4一螺纹连接套筒；5-约束 套管；6-玻璃胶；7-带六边形卡槽的限位环；8-环状泡沫。


[0026] 以下结合附图，对本发明的作进一步描述。
[0027] 图1为本发明提供的屈曲约束钢筋构造及连接方式的剖面。本发明中的屈曲约束 钢筋构造由上部钢筋、下部钢筋、屈曲约束钢筋、约束套管、螺纹连接套筒及封闭材料组成。 上部钢筋1、下部钢筋2和屈曲约束钢筋3作为构造的轴力单元设置在构造内部；约束套管 5作为约束单元设置在屈曲约束钢筋3的外部，两端与带六边形卡槽的限位环7之间有一定 空隙，在轴向拉伸或压缩变形时收到限位环8的约束；封闭材料用在构造的约束套管5两端 与螺纹连接套筒4的间隙处。
[0028] 安装时，先将屈曲约束钢筋3和下部钢筋2利用螺纹连接套管4利用工具通过限 位环7的六边形卡槽旋紧；然后将约束套管5套在屈曲约束钢筋3外部，约束套管5下端放 在限位环7上；随后将上部钢筋1利用螺纹连接套管4与屈曲约束钢筋3上端利用工具通 过限位环7的六边形卡槽连接；最后在约束套管5的上端和下端与螺纹连接套筒4之间的 空隙密封防水材料，在约束套管5的上端和下端与限位环7之间的间隙处填充环状泡沫8。
[0029] 整个屈曲约束钢筋构造可用作建筑、桥梁、渡槽等建构筑物的钢筋混凝土墩柱构 件、梁柱节点的塑性铰区的纵向受力钢筋，提高塑性铰区纵向受力钢筋的轴向受压屈服能 力，进而提高整个钢筋混凝土构件及结构的抗震能力。屈曲约束钢筋构造的尺寸需要考虑 构件的塑性铰长度和承载能力、施工条件等因素进行确定。