CN108222063B - 一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构，使内柱的顶、底端形成一种可转动的结构形式，降低内柱端部弯矩和提高内柱的变形能力。地下结构的侧墙与顶板、底板之间采用半灌浆套筒连接，形成完整的“空箱子”结构，可以抵抗结构周围土体的侧向土压力。结构内柱连接处(内柱与顶梁、底梁的连接处)由传统的“固接”连接方式变为“铰接”连接，释放连接处的弯矩约束，提高地下框架结构内柱的变形能力，同时利用剪力销栓与预留孔道之间的间隙可以控制内柱的变形。预制内柱与预制纵梁之间采用钢板连接，保证接触面的均匀受力。本发明可以改善内柱的变形能力，使内柱与侧墙变形能力协调，达到提高装配式地下地铁车站的抗震能力的效果。

Description

一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构

技术领域

本发明是基于装配式地下结构的抗震性能、内柱拼装连接方式开展的,涉及一种采用钢筋套筒灌浆连接侧墙,剪力销栓(8)连接预制内柱(4),拼装成可以自由摆动柱的装配整体式地下框架结构。

背景技术

城市地下结构基础设施正在迅速发展，传统的施工模式带来诸多问题,如环境污染、资源浪费、交通拥堵等，而预制拼装结构成为解决这些问题的出发点，因此预制装配式地下结构成为必然发展趋势。长期以来，地下结构的抗震问题未得到足够重视，导致地下结构的结构形式，设计方法以及抗震理论发展缓慢。随着地下结构震害的加剧，规范明确规定地下结构的抗震问题必须通过专项审查。因此如何提高装配式地下结构的抗震性能成为约束其发展的关键。地下结构的抗震能力取决于结构本身的变形性能，对于地下结构，侧墙是连续体，而内柱采用间断形式，因此内柱的轴压比远远高于侧墙的轴压比，导致内柱的变形能力明显弱于侧墙的变形能力，两者的变形不协调。在地震荷载作用下，内柱成为整个地下结构的关键构件，也是最为薄弱的部位。因此，如何提高内柱的变形能力成为提高地下结构抗震性能的出发点。

发明内容

为了充分体现出预制装配式结构的优势以及弥补内柱变形能力不足的缺点。本发明提出了一种采用剪力销栓(8)连接结构内柱的方式。

1.一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构，其特征在于，包括：预制顶板(1)、预制侧墙(2)、预制底板(3)、预制内柱(4)、预制顶梁、预制底梁和剪力销栓(8)，其中，在预制侧墙(2)与预制顶板(1)、预制底板(3)通过半灌浆套筒(7)连接，在预制内柱(4)与预制顶梁、预制底梁(5)采用剪力销栓(8)连接，使地下结构的内柱形成可摇摆的构件。

2.进一步，预制侧墙(2)采用半灌浆套筒(7)连接，并且半灌浆套筒 (7)预留在侧墙内部，便于拼装。

3.进一步，剪力销栓(8)应穿过钢板(6)的剪力销栓孔(9)，分别放置在上、下预制构件的销栓孔(9)中。

4.进一步，剪力销栓(8)的强度应该大于预制构件本身的抗剪强度。

5.进一步，车站顶板(1)与车站底板(3)采用整体预制成型，两端分别预留钢筋，与侧墙中的钢筋采用半套筒灌浆连接。

6.进一步，预制内柱(4)与预制顶梁、预制底梁之间分别添加钢板(6)，，以防预制柱局部发生破坏。

为了抵抗周围土体的侧向压力，预制侧墙(2)的上、下两端均采用半灌浆套筒(7)连接，同时还可以起到结构自防水的效果。基于摇摆结构理念，预制内柱(4)与其顶梁、底梁(5)采用剪力销栓(8)连接，两者的接触面处采用钢板(6)连接，内柱形成自由摇摆的结构体系，将内柱的传统“固结”连接方式变成“铰接”连接方式，改变内柱的受力模式，提高内柱的变形能力。

为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：采用半灌浆套筒连接预制侧墙(2)，使侧墙与顶、底板成为固结连接方式，内柱采用剪力销栓(8) 连接，其深度L影响预制构件截面A-A的强度。可以根据剪力销栓(8)的直径r与销栓孔(9)直径R的比值控制内柱的变形，预制构件的强度要求以及剪力销栓强度进行设计。内柱与顶梁、底梁之间采用钢板(6)连接，构成具备自由摆动的新型内柱结构，它包括：预制侧墙(2)、预制顶板(1)、预制内柱(4)、预制梁、剪力销栓(8)等。

作为优选，连接侧墙的灌浆套筒采用半灌浆套筒形式，并且预留在侧墙内部，便于构件安装及制作；

作为优选，剪力销栓(8)的截面易选择矩形，剪力销栓(8)具备足够的的抗剪强度，保证剪力销栓(8)剪力的有效传递；

作为优选，预制内柱(4)和预制梁的预留孔的深度L及销栓孔(9)的尺寸R应该保证内柱及预制梁(5)的净面积具备足够的抗剪强度；

本发明的有益效果

基于预制拼装结构的优点，采用剪力销栓(8)连接内柱，解决预制构件连接的问题，同时还将内柱连接部位简化成“铰接”的可自由摇摆的结构形式。内柱连接位置处的弯矩得到释放，减小了地震作用对内柱的损伤，剪力销栓(8)还可以有效的传递剪力的作用。

本发明剪力销栓连接内柱，依靠剪力销栓(8)可以现实剪力的有效传递。同时还可以利用剪力销栓(8)与销栓孔(9)的间距，协调结构内柱与侧墙的变形。

本发明剪力销栓连接内柱，可以放松内柱的弯矩约束，使内柱达到与车站侧墙协调变形的效果，提高车站的整体抗震能力。

本发明中的套筒采用半灌浆套筒形式，将套筒预留在构件内部，便于预制构件的拼装与灌浆。同时，地铁车站的侧墙采用半灌浆套筒(7)连接，保证侧墙的刚性连接，便于抵抗侧向土压力。

本发明中预制内柱(4)与顶、底梁之间设置钢板(6)，可以使接触面均匀受力，避免预制构件端部应力集中。

附图说明

图1为一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构示意图，

图2为预制内柱与预制底梁节点连接示意图，

图3为预制内柱与预制顶梁节点连接示意图，

图4为预制侧墙与顶板、底板节点示意图，

图5为预制内柱销栓孔、剪力销栓、销栓关系示意图

图6为预制梁销栓孔、剪力销栓、销栓关系示意图

附图标记说明：1—预制顶板；2—预制侧墙；3—预制底板；4—预制内柱；5—预制梁(顶梁、底梁)；6—钢板；7—灌浆套筒；8—剪力销栓；9—销栓孔

具体实施方式

本发明是基于车站预制构件间采用现有技术钢筋套筒灌浆连接的基础上开展的，提出一种采用剪力销栓8连接内柱的装配整体式地下框架结构形式。此连接方式可以有效降低内柱变形,提高内柱的抗震能力。包括：预制侧墙2，预制底板3、预制顶板1、预制顶、底梁5、剪力销栓8等。将预制侧墙2，预制顶板1，预制底板3，预制梁5进行预制化生产，其中半灌浆套筒7预留在预制侧墙2中，预制顶板1和预制底板3设置合理的外伸钢筋，保证灌浆套筒7与外伸钢筋的组装合理性。预制内柱4和预制梁预留合理大小的销栓孔9。保证剪力销栓8有效的传递剪力，同时，还可以将内柱的变形控制在合理的范围内，从而提高车站整体的抗震性能，弥补地下结构关键柱抗震能力不足的缺点。

下面结合图1至图6和典型的一层两跨地铁车站为例进行说明具体实施方式。

根据车站的具体使用功能，合理设计以及深化分析结构的受力形式等工作。将各个预制构件进行合理的预制，其中在预制内柱4和预制梁5预留销栓孔9,预制侧墙2安装半灌浆套筒7，预制顶板1和底板连接位置预留一定长度钢筋。预制构件底板3安装就位后，将剪力销栓8和放置在销栓孔9中，并放置钢板6，整体吊装预制侧墙2和预制内柱4，并对预制内柱4进行临时支撑，预制侧墙2进行灌浆连接，待稳定后，安装预制内柱4顶端的剪力销栓8和钢板6，并整体吊装顶板，然后将侧墙与顶板进行灌浆连接后，撤除内柱的侧墙支撑。

Claims (1)

1.一种剪力销栓连接内柱的装配整体式地下框架结构，其特征在于，包括：预制顶板(1)、预制侧墙(2)、预制底板(3)、预制内柱(4)、预制顶梁、预制底梁和剪力销栓(8)，其中，预制侧墙(2)与预制顶板(1)、预制底板(3)通过半灌浆套筒(7)连接，预制内柱(4)与预制顶梁、预制底梁(5)采用剪力销栓(8)连接，使地下结构的内柱形成可摇摆的构件；

预制侧墙(2)采用半灌浆套筒(7)连接，并且半灌浆套筒(7)预留在侧墙内部，便于拼装；

预制内柱(4)与预制顶梁、预制底梁之间分别添加钢板(6)，以防预制内柱局部发生破坏；

剪力销栓(8)应穿过钢板(6)的销栓孔(9)，分别放置在上、下预制构件的销栓孔(9)中；销栓孔(9)直径要大于剪力销栓(8)直径；

剪力销栓(8)的强度应该大于预制构件本身的抗剪强度；

预制顶板(1)与预制底板(3)采用整体预制成型，两端分别预留钢筋，与侧墙中的钢筋采用半套筒灌浆连接。

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