CN211850367U - 一种高延性易修复的混凝土柱脚节点 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，包括混凝土柱、核心耗能棒、可调钢筋组合接头、约束体系和混凝土基础。所述核心耗能棒连接混凝土柱内的纵向钢筋和混凝土基础内的锚固钢筋，其一端通过可调钢筋组合接头与混凝土柱内的纵向钢筋连接，另一端通过螺纹连接件和混凝土基础内的锚固钢筋可靠相连。本实用新型混凝土柱底部设有柱底加强芯柱，可在地震作用下承担柱底压力，且不会发生损伤；核心耗能棒被安装在柱脚节点周围，以代替原有位置的受力纵筋，可调钢筋组合接头既能可靠传递压力，也能可靠传递拉力，核心耗能棒***受到约束体系的约束在中震或大震时利用其滞回性能耗散地震能量，并将损伤控制在其内部。

Description

一种高延性易修复的混凝土柱脚节点

技术领域

本实用新型涉及土木工程领域，具体涉及一种高延性易修复的混凝土柱脚节点。

背景技术

（1）地震作用下的柱脚损伤

在地震作用下，钢筋混凝土柱或桥梁墩柱在承受竖向荷载的同时还要受到往复的水平荷载作用，当抗弯、抗剪强度或延性不足时，都会引起柱的开裂或破坏。柱脚部位受到较大的压力和弯矩的共同作用，在弯矩作用下一侧受压、一侧受拉，会较早形成塑性铰。尤其是混凝土框架结构的柱脚，柱脚节点的构造是混凝土结构抗震能力发挥的关键，在强烈地震作用下不可避免地会出现塑性铰。对于传统的混凝土柱，柱底受压侧的混凝土可以提供的极限压应变很小，采用约束配筋对其极限压应变的提高作用也十分有限，在交替的反复弯矩作用下，受压的混凝土可能由于疲劳作用而被压酥，而箍筋本身无法限制受压主筋的屈曲，存在严重的混凝土压碎剥落、箍筋外鼓崩断、纵向受压钢筋失稳等现象，导致承载能力瞬间降低，塑性铰失去转动能力。柱底的混凝土被压碎和受压钢筋的屈服使得震后修复工作变得十分困难。如何减小地震作用下柱底所受的损伤，并使损伤集中于便于震后修复的部位，实现损伤可控的目标，是研究者们共同关心的问题。

（2）震后修复

强烈地震发生后，结构的屈服部位会发生较大损伤。已发生损伤的工程结构，承受荷载和作用的能力减弱，受力性能劣化，结构的安全度降低。在将来可能发生的地震作用下，更有可能由于已损伤部位的加速失效而造成结构丧失整体性，严重的可能发生倒塌，造成人民生命和财产的巨大损失。但若能通过快速的修复工作来更换地震后受损伤的构件，恢复结构的承载能力和受力性能，则对灾后恢复和重建工作都能起到至关重要的有益作用。

（3）屈曲约束支撑（BRB）

研究安全可靠、经济适用的结构抗震体系与减震方法，最大限度减轻地震灾害影响，是工程领域的一项重大需求和迫切任务。消能减震通过耗能装置吸收和耗散地震能量，能有效减小结构的响应和损伤，避免主体结构发生严重破坏，是实现基于性能抗震的重要手段。

金属屈服耗能装置利用金属屈服后的塑性变形产生的滞回响应耗散输入到结构物中的能量，同时利用金属屈服后特性来保证结构主体处于弹性状态，从而将结构在地震中的损伤集中到耗能装置上。近年来，金属屈服耗能装置已发展出很多构造形式，如剪切板阻尼器（SPD）、角钢阻尼器、屈曲约束支撑（BRB）等。金属屈服耗能装置耗能能力强，传力机理相对简单，近年来获得了工程师广泛的青睐。杆式金属屈服耗能装置在受压过程中容易因屈曲先于屈服发生而出现耗能能力下降的情况，因此需要在杆式金属屈服耗能装置上设置屈曲约束装置，形成防屈曲构件，从而保证其在受拉方向和受压方向都能发挥出优异的耗能能力。

屈曲约束支撑（BRB）是一种使用较为广泛的防屈曲金属屈服耗能装置，采用低屈服点高延性钢材作为核心耗能部件，并在其周边设置侧向变形约束部件以防止支撑屈曲失稳，目前在中心支撑框架结构体系中应用较为普遍。其基本的工作原理为：在一般荷载工况及小震环境下，BRB作为结构的抗侧构件，为框架结构提供侧向刚度；在中震及大震作用下，BRB核心部件进入屈服并耗散地震输入能量，使梁、柱等结构主体构件保持弹性状态，保证结构的震后可恢复性。

在框架结构中，屈曲约束支撑（BRB）通常布置在框架对角线节点之间，构件尺寸较大，对框架结构空间利用有一定的不利影响。也有设置在靠近梁柱节点外部的隅撑，相较于屈曲约束支撑（BRB）节省了结构空间，但对结构美观与空间利用仍有不利影响。

（4）纤维增强复合材料（FRP）

纤维增强复合材料（FRP）是由纤维丝与树脂按照一定的比例经过固化或者按照一定的方向纺织而成的复合材料。常见的FRP材料包括碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳纶纤维（AFRP）。在土木工程领域，其常见的产品形式有纤维布、纤维板、纤维筋、纤维棒、纤维管和纤维拉挤型材等。

FRP材料是一种轻质高强、耐腐蚀的材料，具有很多传统材料无法比拟的优点。由于FRP材料的抗拉强度和弹性模量较高，用其加固混凝土柱可提高柱的承载力和变形能力，体现出高强高效的技术优势。FRP材料具有极佳的耐腐蚀性能和耐久性能，可以抗拒桥梁结构或者海港码头工程中常见的酸、碱、盐的腐蚀，能有效保护混凝土，使其免受外界环境的影响，有效延长混凝土结构的使用寿命。FRP材料与混凝土有相近的热膨胀系数，在环境温度变化时，不会产生很大的温度应力。FRP纤维布是一种织物，携带方便，可在施工现场根据需要用剪刀任意裁剪，不需要专门的切割工具，施工便捷且占用场地少。FRP纤维布是柔性材料，经裁剪后可适用于各种结构类型、各种结构形状和各种结构部位的加固，同时不改变结构形状、不影响结构外观。

与其他FRP材料相比，碳纤维增强塑料（CFRP）具有质量轻、耐疲劳强度高、比强度和比模量高、耐腐蚀、热性能优异等优点。

（1）柱脚节点的构造是混凝土结构抗震能力发挥的关键。本实用新型所针对的技术问题为：在强烈地震作用下，柱脚节点所承担的轴力和弯矩较大，节点处易出现受压区混凝土被压碎、受压主筋屈曲、箍筋外鼓崩断等现象，导致承载能力显著降低；

（2）损伤构件易更换是保证结构性能易修复的关键。当前，结构性能易修复是工程结构抗震的最新要求。耗能连接通过金属材料(如钢筋)的塑性滞回耗能能力来耗散地震能量，而塑性的发展和累积同时会带来结构损伤的逐步加剧。为了保证地震后结构具有承受后续服役期内可能遭遇地震的抗震能力，在地震后对损伤的结构进行快速修复是最为经济的方案，而更换损伤的构件是修复结构最为彻底和完善的修复手段；

（3）现有的震后加固修复技术存在一定弊端。过去几十年中，结构的震后修复加固技术层出不穷，比如面层加固法、板墙加固法、增设钢筋混凝土柱加固法、增大截面加固法、外包钢加固法、粘钢加固法等。这类加固修复技术可以针对既有结构的地震损伤进行加固，但往往表现出改变结构的自振周期、导致结构刚度不均匀现象加剧等弊端，严重者会导致结构整体的抗侧性能发生改变，很难实现与原结构完全等效，其修复后的安全性能也会表现出不确定性。这些修复方法也常因增设构件而影响结构的使用空间及美观。如果可以保证结构在地震中能够保持主体部分弹性，使结构的损伤集中于可更换的组件中，则可以实现结构震后易修复的目的。震后通过简单更换可更换组件的方式实现结构功能和力学性能的有效恢复，从而提高结构的可修复性，进一步保证人类的生命财产安全。因此，对“结构震后易修复”概念进行性能和构造方面的探索，将有力地促进土木工程结构抗震减灾的发展。

（4）现有的震后可修复混凝土柱脚节点存在一些不足之处。近几十年来，随着学者们对延性材料和非弹性结构体系研究的深入，提出了多种震后易更换的耗能装置，并将其应用于新建结构的设计以及已有建筑物的加固（修复）中，有效实现了“结构震后易修复”的理念。目前已经提出的在混凝土柱脚节点处设置震后可更换耗能连接件的方法中，多采用可更换钢板或可更换钢棒作为主要耗能部件，但在可更换钢板或可更换钢棒的侧面缺乏有效的屈曲约束装置，易导致大震作用下受压屈曲，难以达到全截面屈服，无法良好地发挥其滞回耗能能力。如中国实用新型专利CN 105888058 B提出一种损伤可修复的装配式组合柱脚，使用可替换钢板作为耗能部件放置在柱脚左右两侧，在水平地震作用下承受拉压力屈服耗能。但在大震作用下，可替换钢板受压时容易出现屈曲。此外，在已有的实用新型中，可更换钢板或可更换钢棒与混凝土柱身、混凝土基础之间多采用螺栓连接，连接构造形式较为复杂，构件制作和安装时对施工精度要求较高，与土木工程现有的施工精度水平形成反差，容易因构件加工误差或施工误差出现构件安装困难等情况，且震后修复的工作量较大。

（5）现有的钢筋与耗能连接件的连接方式存在一些缺陷。美国Dywidag公司提出的在梁柱节点内设置的延性连接（DDC）是其中的一个典型代表。该组件通过转换块来传递耗能钢棒和梁纵向钢筋之间的轴向力。转换块在耗能钢棒对应的位置开有一个通孔，与梁纵向钢筋相应的位置开有带内螺纹的沉头孔，耗能钢棒的外端是带有内螺纹的套筒。连接时先将纵向钢筋旋入转换块的沉头孔中，然后将螺栓穿过转换块中的超大孔与耗能钢棒端部的套筒拧紧。该延性连接构造简单，制作安装方便，耗能效果良好，造价相对低廉，目前在美国等发达国家和地区已经展开应用。但是，DDC组件中耗能连杆端部螺纹/梁中纵筋端部螺纹和套筒内螺纹之间所存在的微小间隙会导致连接组件在传递轴向荷载时会产生滑移。而这种滑移会使得连接在受力时刚度降低，对承受轴向力为主的耗能连接而言十分不利。此外，这种滑移也会使得构件的滞回曲线不够饱满，耗能能力降低；同时DDC组件主要依靠转换块来传递梁中纵筋与耗能连杆之间的轴力，传力不够直接，为保证传力，势必采用较大截面的转换块和螺栓，成本较高；此外，由于DDC组件在转换块中开有超大孔以便于安装连接，导致了DDC组件对于截面尺寸（宽度）需求量较大。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，用高延性且易于更换的核心耗能棒作为地震作用下的耗能部件，以同时满足受力合理、施工便捷、消能减震能力强与震后易修复的要求。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，设置在混凝土结构柱底部，包括：

基础混凝土块，位于整个混凝土柱脚节点的最底部，用于承载混凝土结构柱部分；

所述混凝土结构柱的底部设有与所述混凝土结构柱同轴设置的柱底加强芯柱，所述柱底加强芯柱的底部与所述基础混凝土块的上表面连接，柱底加强芯柱的截面小于混凝土柱身的横截面从而在所述基础混凝土块的上表面和所述混凝土结构柱的底部之间形成一环形预留空间；

水平限位机构，用于限制所述柱底加强芯柱和基础混凝土块之间水平方向的位移，包括预埋设置在基础混凝土块内部的基础锚固单元、以及与所述基础锚固单元固定连接，且延伸出基础混凝土块上表面设置的凸起限位块，所述凸起限位块与柱底加强芯柱的底部侧面相互贴紧连接；

多个结构相同的纵向耗能单元，设置在所述基础混凝土块和混凝土结构柱之间，且沿所述环形预留空间均匀布置，每个纵向耗能单元均包括：

柱内纵向钢筋，设置在所述混凝土结构柱内部，且具有露出混凝土结构柱底部的延伸部分；

基础纵向锚固钢筋，预埋设置在所述基础混凝土块内部，且与所述柱内纵向钢筋在同一直线上；

核心耗能棒，一端通过可调钢筋组合接头与混凝土柱内的纵向钢筋连接，核心耗能棒另一端通过螺纹连接件与混凝土基础内的锚固钢筋连接；

约束体系，用于限制核心耗能棒的侧向屈曲；

所述核心耗能棒的轴向受拉屈服承载能力小于所述的柱内纵向钢筋和基础纵向锚固钢筋的轴向受拉承载能力，也小于所述的可调钢筋组合接头的连接承载能力。

所述核心耗能棒包括与混凝土结构柱连接的柱向连接段、与混凝土基础连接的基础向连接段、以及连接在柱向连接段和基础向连接段之间的中部耗能段；

所述柱向连接段和基础向连接段的截面积大于所述耗能段的截面积；

所述的核心耗能棒、可调钢筋组合接头和螺纹连接件均采用延性金属材料制作。

所述核心耗能棒为两端实心式核心耗能棒，其柱向连接段和基础向连接段的表面均刻有外螺纹；所述可调钢筋组合接头包括外套筒、第一内套筒、第二内套筒和柱向锁紧螺母；外套筒一端端部设有直径大于柱内纵向钢筋公称直径的等径缩口，另一端区段内壁设有内螺纹；

第一内套筒外径大于外套筒的等径缩口直径但小于外套筒内径，第一内套筒一端开设有中心沉头孔，中心沉头孔的内壁加工有内螺纹，第一内套筒另一端设置有导向头，导向头设置为半球形或圆锥形；

第二内套筒的中心孔为通孔，通孔直径略大于导向头的最大径，通孔内壁设有内螺纹，第二内套筒的一端筒壁上有外螺纹，第二内套筒的外螺纹端部抵紧于第一内套筒的端部；

柱向锁紧螺母带有中心通孔，中心通孔的内壁设有内螺纹；

所连接的柱内纵向钢筋下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口，外螺纹与第一内套筒沉头孔的内螺纹配合旋接；

外套筒的内螺纹与设于第二内套筒筒壁上的外螺纹配合旋接；

所述柱向连接段的外螺纹与第二内套筒内壁的内螺纹配合旋接；

柱向锁紧螺母的内螺纹与柱向连接段的外螺纹配合旋接，柱向锁紧螺母抵紧于第二内套筒末端；

所述螺纹连接件为直螺纹套筒或锥螺纹套筒；

在基础锚固钢筋的上端附近预留有安装套筒连接所需的预留空间。

所述核心耗能棒为两端开中心盲孔式核心耗能棒，设有中心盲孔的柱向连接段外表面刻有外螺纹；

所述可调钢筋组合接头包括外套筒和套设于外套筒内部的第一内套筒；所述外套筒一端端部设置为直径大于柱内纵向钢筋的公称直径的等径缩口，另一端区段内壁设有内螺纹，与核心耗能棒上的柱向连接段端部区段的外螺纹配合旋接；

所述第一内套筒外径大于外套筒的等径缩口直径但小于外套筒内径，第一内套筒一端开设有中心沉头孔，所述中心沉头孔的内壁加工有内螺纹，第一内套筒另一端设置有导向头，导向头设置为半球形或圆锥形，导向头最大径比核心耗能棒上柱向连接段端部的中心盲孔直径小，导向头高度小于核心耗能棒上柱向连接段端部的中心盲孔的深度；

所连接的柱内纵向钢筋下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口，外螺纹与第一内套筒沉头孔的内螺纹配合旋接；

所述螺纹连接件为基础向锁紧螺母；

核心耗能棒与基础纵向锚固钢筋之间的连接通过基础向连接段的盲孔内螺纹与基础纵向锚固钢筋的端部螺纹配合旋接，并使用基础向锁紧螺母紧固；

所述的基础向锁紧螺母带有中心通孔，通孔内壁带有内螺纹，内螺纹与基础纵向锚固钢筋的端部螺纹配合旋接；

所述的基础向锁紧螺母抵紧于核心耗能棒上基础向连接段端部；

在基础锚固钢筋的上端附近预留有供核心耗能棒之基础向连接段和基础向锁紧螺母竖向旋拧的空间。

所述混凝土柱截面为圆形时，所述约束体系至少包括：

填充混凝土和多层碳纤维布，其中，所述填充混凝土用于填实柱底区域所述环形预留空间的剩余部分；

所述多层碳纤维布粘接于混凝土柱底部区域外侧。

所述混凝土柱截面为圆形时，所述约束体系还包括：位于核心耗能棒外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的弧形约束盖板、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓、用于固定弧形约束盖板与柱底加强芯柱相对位置的螺母；

所述弧形约束盖板的长度覆盖核心耗能棒的耗能段，弧形约束盖板上设有与所覆盖核心耗能棒区段的外轮廓相匹配的凹槽，核心耗能棒与所述凹槽槽壁之间具有1mm~2mm的间隙；

所述弧形约束盖板上设有便于预埋螺栓对齐并穿过的螺栓孔。

所述混凝土柱截面为矩形时，所述约束体系包括：

位于核心耗能棒外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的矩形约束盖板、位于矩形混凝土柱截面转角处的直角约束盖板、紧贴于直角约束盖板和矩形约束盖板外侧的L形附加约束板、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓、用于固定L形附加约束板与柱底加强芯柱相对位置的螺母；

所述直角约束盖板和矩形约束盖板的长度覆盖核心耗能棒的耗能段，直角约束盖板和矩形约束盖板上设有与所覆盖核心耗能棒区段的外轮廓相匹配的凹槽，核心耗能棒与所述凹槽槽壁之间具有1mm~2mm的间隙”

所述L形附加约束板内侧与相应位置临近的所述直角约束盖板和矩形约束盖板外侧贴紧；

所述L形附加约束板上设有便于预埋螺栓对齐并穿过的螺栓孔。

有益效果：

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1）结构受力分工明确，传力体系合理。在本实用新型中，混凝土柱脚节点的各组成部分具有明确的受力分工。混凝土柱下部的柱底加强芯柱在地震作用下承担柱底压力，即使柱的轴压比较大，柱底加强芯柱依然不会发生损伤，避免出现传统混凝土柱底部受压区混凝土在弯矩较大时被压碎的情况。柱底加强芯柱放置于基础混凝土块顶面中央，在地震作用下可自由摇摆，但因其周围设置了紧贴但不相连的凸起限位块，柱底加强芯柱不会发生水平方向上的滑动，可有效抵抗柱底剪力。高延性的核心耗能棒的位置，与混凝土柱内相应的柱内纵向钢筋和混凝土基础中各侧相应的基础纵向锚固钢筋在同一直线上，便于形成直接合理的竖向传力体系。核心耗能棒可代替柱脚节点原有位置的受力纵筋，为柱脚节点提供抗弯承载力。

2）结构损伤集中，耗能性能好。在本实用新型中，柱底区域使用钢管混凝土结构、高强混凝土结构或组合钢结构制作成的柱底加强芯柱，即使柱的轴压比较大，柱底加强芯柱依然不会发生损伤。在本实用新型中，由于在柱底四周安装了易屈服的核心耗能棒，使得地震作用下塑性行为集中在柱脚部位，而上部混凝土柱身因远离底层塑性铰区域，同时混凝土柱中的柱内纵向钢筋、混凝土基础中的基础纵向锚固钢筋的抗拉承载力及可调钢筋组合接头和螺纹连接件的连接承载能力均大于核心耗能棒的抗拉承载力，从而使柱的损伤集中于柱底的核心耗能棒内。核心耗能棒采用了与屈曲约束支撑中核心板相似的构造原则，屈服将仅在核心耗能棒的中部耗能段内发生，屈服后塑性应变分布均匀，在同样的层间变形下核心耗能棒塑性应变较小，能够发挥出优良的延性和低周疲劳能力。

3）结构震后修复简便。地震作用下，本实用新型中混凝土柱脚节点的损伤集中在柱底的核心耗能棒内，而其它主要构件并不发生明显损伤，不影响柱和基础等构件的重复使用，震后只需要更换核心耗能棒即可恢复结构的功能。维修范围小，维修过程较为简便，且不影响柱内纵向钢筋和基础纵向锚固钢筋在设计寿命期内的正常使用。

4）方便安装且能可靠地传递拉力和压力。核心耗能棒犹如混凝土柱的保险丝一样，在强烈地震作用下率先屈服，保护柱子的其它部位。为了使这一集中损伤的部位易于更换，本实用新型将其设计为与柱内纵向钢筋脱开，可待结构其余部分安装完成后再行安装。后装的部分必须具备良好的公差适应能力。如果耗能连接组件的尺寸大于或精确等于构件安装空间的尺寸，将导致构件之间相互碰撞、阻碍，无法实施安装。因此，为了方便构件的安装，耗能连接组件的尺寸应略小于构件安装空间的尺寸，这样安装完成后构件之间可能存在间隙。传统的螺纹套筒连接能够消除构件之间的间隙，但是核心耗能棒与钢筋端部螺纹之间存在的微小间隙仍可能导致纵向传力时的滑移。这种滑移造成了连接受力时刚度降低，对承受轴向力和弯矩复合作用的柱脚节点十分不利。

本实用新型中，当核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒时，核心耗能棒一端可采用直螺纹套筒与基础纵向锚固钢筋相连，安装时旋紧直螺纹套筒后将核心耗能棒的端部抵紧基础纵向锚固钢筋，消除两者之间的间隙，或采用锥螺纹套筒连接，也可利用螺纹牙自身的变形消除间隙；另一端采用可调组合钢筋接头的连接套筒将核心耗能棒与柱内纵向钢筋连为一体，便于调节核心耗能棒与钢筋之间存在的空隙，并通过套筒本身在安装过程中表现出的可伸缩特性，将柱和基础有机地连为一体；可调组合钢筋接头在安装完成并拧紧各部分螺纹后，第二内套筒与第一内套筒导向头侧端部抵紧、外套筒等径缩口台阶与第一内套筒沉头孔侧端部抵紧，并使柱内锚固纵筋端部螺纹与第一内套筒内螺纹的螺牙在一侧相抵、外套筒内螺纹的螺牙与第二内套筒外螺纹的螺牙在另一侧相抵；同时柱向锁紧螺母顶紧第二内套筒的端部，并使第二内套筒内螺纹的螺牙与核心耗能棒之柱向连接段外螺纹的螺牙在一侧相抵、柱向锁紧螺母内螺纹的螺牙与核心耗能棒之柱向连接段外螺纹的螺牙在另一侧相抵。

本实用新型中，当核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒时，核心耗能棒柱向连接段采用可调组合接头与柱内纵向钢筋相连，可调组合接头在安装完成并拧紧各部分螺纹后，核心耗能棒的柱向连接段端部与可调组合接头第一内套筒导向头侧端部抵紧、可调组合接头外套筒等径缩口台阶与第一内套筒沉头孔侧端部抵紧，并使柱内纵向钢筋外螺纹与第一内套筒内螺纹的螺牙在一侧相抵、外套筒内螺纹的螺牙与核心耗能棒柱向连接段区段外螺纹的螺牙在另一侧相抵；核心耗能棒的基础向连接段通过端部区段的盲孔内螺纹与基础纵向锚固钢筋端部的外螺纹连接，并采用基础向锁紧螺母紧固，安装完成并拧紧各部分螺纹后，基础向锁紧螺母顶紧于核心耗能棒之基础向连接段的端部，并使基础向连接段端部区段盲孔内螺纹的螺牙与基础纵向锚固钢筋端部螺纹的螺牙在一侧相抵、基础向锁紧螺母内螺纹的螺牙与基础纵向锚固钢筋端部螺纹的螺牙在另一侧相抵。

上述螺纹之间的相互咬合关系使核心耗能棒的拉力和压力均通过部件之间紧密相抵的受压面传递，连接在传递拉力和压力过程中不产生滑移，消除了螺纹间隙对传力的影响，保证节点传力体系的有效性与可靠性。

5)对构件间的安装公差具备较强的适应性。采用了可调组合钢筋接头对纵向受力钢筋和核心耗能棒进行连接，套筒接头短不影响箍筋安装，外形尺寸小不影响混凝土保护层；同时可利用钢筋接头的可调特性对钢筋的长度和偏心进行适度调节，施工过程中可通过旋转钢筋接头进行微调以提高施工精度，保证连接质量可靠稳定。

附图说明

图1a是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

其中，1为混凝土柱；2为核心耗能棒；3为可调钢筋组合接头；4为约束体系；5为混凝土基础；

图1b是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图1c是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图1d是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

图1e是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图1f是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图2a是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

图2b是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图2c是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图2d是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

图2e是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图2f是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图3为本实用新型结构主视图；

其中，46为多层碳纤维布；

图4a是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

其中，11为混凝土柱身；12为柱底加强芯柱；13为柱内纵向钢筋；31为可调钢筋组合接头；321为直螺纹套筒或锥螺纹套筒；51为基础混凝土块；52为凸起限位块；53为基础预埋钢块；54为基础纵向锚固钢筋；55为基础附加锚固钢筋；

图4b是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

其中，41为弧形约束盖板；42为L形附加约束板；43为预埋螺栓；44为螺母；

图4c是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图4d是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系仅包括多层碳纤维布；

其中，322为基础向锁紧螺母；

图4e是圆形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图4f是矩形混凝土柱脚节点，核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒，约束体系包括约束盖板、L形附加约束板、预埋螺栓、螺母和多层碳纤维布；

图5a为两端实心式核心耗能棒；

其中，21为柱向连接段；22为耗能段；23为基础向连接段；

图5b是两端开中心盲孔式核心耗能棒；

其中，211为柱向连接段中心盲孔；231为基础向连接段中心盲孔；

图6a中核心耗能棒选用两端实心式核心耗能棒；

其中，311为外套筒；312为第一内套筒；313为第二内套筒；314为柱向锁紧螺母；3111为等径缩口；3121为第一内套筒上的中心沉头孔；3122为导向头；

图6b中核心耗能棒选用两端开中心盲孔式核心耗能棒；

图7a是圆形混凝土柱脚节点中的弧形约束盖板结构示意图；

其中，41为弧形约束盖板；412为螺栓孔；411为弧形约束盖板内侧凹槽；

图7b是矩形混凝土柱脚节点中与角部核心耗能棒对应的直角约束盖板结构示意图；

其中，47为直角约束盖板；471为直角约束盖板内侧凹槽；

图7c是矩形混凝土柱脚节点中与非角部核心耗能棒对应的矩形约束盖板结构示意图；

其中48为矩形约束盖板；481为矩形约束盖板内侧凹槽；

图8为约束体系中L形附加约束板示意图；

其中，421为螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步描述：

如图1～图3所示，本实用新型为一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，混凝土柱脚节点设置在混凝土结构柱底部，包括混凝土柱1、核心耗能棒2、可调钢筋组合接头3、约束体系4和混凝土基础5。核心耗能棒2连接混凝土柱1内的纵向钢筋和混凝土基础内的锚固钢筋，其两端分别通过可调钢筋组合接头3与混凝土柱内的纵向钢筋和混凝土基础内的锚固钢筋可靠相连，可调钢筋组合接头3既能可靠传递压力，也能可靠传递拉力，核心耗能棒2***受到约束体系的约束。

混凝土柱1包括混凝土柱身11、柱底加强芯柱12和柱内纵向钢筋13，柱底加强芯柱12可采用钢管混凝土结构、高强混凝土结构或组合钢结构，但不局限于这三种结构，第一种结构为侧面和底面均有钢板约束的混凝土块体，第二种结构为用高强灌浆料、超高性能混凝土等高强材料制作成的块体，第三种结构为用多块钢板通过固定连接制作成的型钢块。

混凝土柱身11和柱底加强芯柱12之间存在截面突变区域，柱底加强芯柱12的截面小于混凝土柱身11的截面从而形成预留空间，且柱底加强芯柱12的截面中心与混凝土柱身11的截面中心竖向对齐。

混凝土基础5包括基础混凝土块51、凸起限位块52、基础预埋钢块53、基础纵向锚固钢筋54和基础附加锚固钢筋55，基础预埋钢块53锚固于基础混凝土块51的顶面且位于柱底加强芯柱12周边，柱底加强芯柱12放置于基础混凝土块51的顶面中央，凸起限位块52与柱底加强芯柱12的底部侧面相互贴紧，凸起限位块52与基础预埋钢块53固定连接，基础预埋钢块53的底面与基础附加锚固钢筋55固定连接，在基础混凝土块51内相应位置预埋基础纵向锚固钢筋54和基础附加锚固钢筋55，基础纵向锚固钢筋54与其上方对应的柱内纵向钢筋13在同一直线上；当核心耗能棒2为两端实心式核心耗能棒时，在基础纵向锚固钢筋54的上端附近留出套筒连接所需的预留空间；当核心耗能棒2为两端开中心盲孔式核心耗能棒时，在基础纵向锚固钢筋54的上端附近留出可供核心耗能棒2之基础向连接段23和基础向锁紧螺母322竖向旋拧的空间。凸起限位块52还可以换成凸起限位钢条、凸起限位钢筋，但不局限于这三种结构，起到的作用都是为了抵抗柱底剪力。

如图4和图5所示，核心耗能棒2布置在柱底加强芯柱12的周围；核心耗能棒2两端分别设置柱向连接段21和基础向连接段23，中部为耗能段22；柱向连接段21和基础向连接段23的截面积大于耗能段22的截面积；柱向耗能段21通过可调钢筋组合接头3中的可调钢筋组合接头31与混凝土柱内的柱内纵向钢筋13可靠连接，基础向耗能段23通过可调钢筋组合接头3中的螺纹连接件32与混凝土基础内的基础纵向锚固钢筋54可靠相连，形成一个连续的传力体系；核心耗能棒2、可调钢筋组合接头31和螺纹连接件32均采用金属材料制作，可为钢材或其他延性金属；核心耗能棒2可选用两端实心式核心耗能棒或两端开中心盲孔式核心耗能棒。

两端实心式核心耗能棒，其柱向连接段21和基础向连接段23的表面均刻有外螺纹；其对应的可调钢筋组合接头3中的螺纹连接件32为直螺纹套筒或锥螺纹套筒。

两端开中心盲孔式核心耗能棒，其柱向连接段21表面刻有外螺纹，端部区段设有中心盲孔211，其基础向连接段23端部区段开有中心盲孔231，并在盲孔内壁刻有内螺纹；其对应的可调钢筋组合接头3中的螺纹连接件32为基础向锁紧螺母322；两端开中心盲孔式核心耗能棒与基础纵向锚固钢筋54之间的连接通过基础向连接段23的盲孔内螺纹与基础纵向锚固钢筋54的端部螺纹配合旋接，并使用基础向锁紧螺母322紧固；基础向锁紧螺母322带有中心通孔，通孔内壁带有内螺纹，内螺纹与基础纵向锚固钢筋54的端部螺纹配合旋接；基础向锁紧螺母322抵紧于核心耗能棒2之基础向连接段23端部。

如图6所示，当核心耗能棒2选用两端实心式核心耗能棒时，可调钢筋组合接头3中的可调钢筋组合接头31包括外套筒311、第一内套筒312、第二内套筒313和柱向锁紧螺母314；外套筒311一端端部设有直径大于柱内纵向钢筋13公称直径的等径缩口3111，另一端区段内壁设有内螺纹；第一内套筒312外径大于外套筒311的等径缩口3111直径但小于外套筒311内径，第一内套筒312一端开设有中心沉头孔3121，中心沉头孔3121的内壁加工有内螺纹，第一内套筒312另一端设置有导向头3122，导向头3122或可设置为半球形、圆锥形等形式；第二内套筒313的中心孔为通孔，通孔直径略大于第一内套筒312导向头3123的最大径，通孔内壁设有内螺纹，第二内套筒313的一端筒壁上有外螺纹，第二内套筒313的外螺纹端部抵紧于第一内套筒312的端部；柱向锁紧螺母314带有中心通孔，中心通孔的内壁设有内螺纹；所连接的柱内纵向钢筋13下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口3111，外螺纹与第一内套筒312沉头孔3121的内螺纹配合旋接；外套筒311的内螺纹与设于第二内套筒313筒壁上的外螺纹配合旋接；所连接的核心耗能棒2之柱向连接段21的外螺纹与第二内套筒313内壁的内螺纹配合旋接；柱向锁紧螺母314的内螺纹与核心耗能棒2之柱向连接段21的外螺纹配合旋接，柱向锁紧螺母314抵紧于第二内套筒313末端。

当核心耗能棒2选用两端开中心盲孔式核心耗能棒时，可调钢筋组合接头3中的可调钢筋组合接头31包括外套筒311和套设与外套筒311内部的第一内套筒312；外套筒311一端端部设置为直径大于柱内纵向钢筋13的公称直径的等径缩口3111，另一端区段内壁设有内螺纹，与核心耗能棒2之柱向连接段21端部区段的外螺纹配合旋接；第一内套筒312外径大于外套筒311的等径缩口直径3111但小于外套筒311内径，第一内套筒312一端开设有中心沉头孔3121，中心沉头孔3121的内壁加工有内螺纹，第一内套筒312另一端设置有导向头3122，导向头3122或可设置为半球形、圆锥形等形式，其最大径比核心耗能棒2之柱向连接段21端部的中心盲孔211直径小，其高度小于核心耗能棒2之柱向连接段21端部的中心盲孔211的深度；所连接的柱内纵向钢筋13下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口3111，外螺纹与第一内套筒312沉头孔3121的内螺纹配合旋接。

如图4、图7和图8所示，当混凝土柱1截面为圆形时，约束体系4包括位于核心耗能棒外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的开有弧形约束盖板内侧凹槽411的弧形约束盖板41、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓43、用于固定约束盖板与柱底加强芯柱相对位置的螺母44、填实柱底区域预留空间的填充混凝土45以及可靠粘接于混凝土柱底部区域外侧的多层碳纤维布46；弧形约束盖板41的长度覆盖核心耗能棒2的全部耗能段22、部分柱向连接段21和部分基础向连接段23，弧形约束盖板41的上端与可调钢筋组合接头31之间需留有一定间隙，弧形约束盖板41的下端与基础混凝土块51之间需留有一定间隙，在核心耗能棒2的耗能段22与柱向连接段21相交处以及耗能段22与基础向耗能段23相交处，弧形约束盖板41与核心耗能棒2在竖向也需留有一定的间隙，以防止核心耗能棒2发生轴向变形时，弧形约束盖板41与可调钢筋组合接头31、基础混凝土块51或核心耗能棒2发生接触；弧形约束盖板41上开弧形约束盖板内侧凹槽411的位置和形状与所覆盖核心耗能棒2区段的外轮廓相匹配，弧形约束盖板内侧凹槽411沿径向各位置的尺寸略大于核心耗能棒2对应位置的尺寸；弧形约束盖板41上设有便于预埋螺栓43对齐并穿过的螺栓孔412；当混凝土柱1截面为圆形时，约束体系4亦可仅包括填充混凝土45和多层碳纤维布46，不包括弧形约束盖板41、预埋螺栓43和螺母44。

当混凝土柱1截面为矩形时，约束体系4包括位于矩形混凝土柱截面转角处的开有直角约束盖板内侧凹槽凹槽471的直角约束盖板47、位于核心耗能棒2外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的开有矩形约束盖板内侧凹槽481的矩形约束盖板48、紧贴于直角约束盖板47和矩形约束盖板48外侧的L形附加约束板42、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓43、用于固定附加约束板与柱底加强芯柱相对位置的螺母44、填实柱底区域预留空间的填充混凝土45以及可靠粘接于混凝土柱底部区域外侧的多层碳纤维布46；直角约束盖板47和矩形约束盖板48的长度覆盖核心耗能棒2的全部耗能段22、部分柱向连接段21和部分基础向连接段23，直角约束盖板47和矩形约束盖板48的上端与可调钢筋组合接头31之间需留有一定间隙，直角约束盖板47和矩形约束盖板48的下端与基础混凝土块51之间需留有一定间隙，在核心耗能棒2的耗能段22与柱向连接段21相交处以及耗能段22与基础向耗能段23相交处，直角约束盖板47和矩形约束盖板48与核心耗能棒2在竖向也需留有一定的间隙，以防止核心耗能棒2发生轴向变形时，直角约束盖板47和矩形约束盖板48与可调钢筋组合接头31、基础混凝土块51或核心耗能棒2发生接触；直角约束盖板47和矩形约束盖板48上开直角约束盖板内侧凹槽凹槽471和矩形约束盖板内侧凹槽481的位置和形状与所覆盖核心耗能棒2区段的外轮廓相匹配，直角约束盖板内侧凹槽凹槽471和矩形约束盖板内侧凹槽481沿径向各位置的尺寸略大于核心耗能棒2对应位置的尺寸，核心耗能棒2与直角约束盖板内侧凹槽凹槽471和矩形约束盖板内侧凹槽481的槽壁之间留有1mm~2mm的间隙；L形附加约束板42内侧与相应位置临近的所述的约束盖板外侧贴紧；L形附加约束板上设有便于预埋螺栓对齐并穿过的螺栓孔421。

本实用新型的特点是结构受力分工明确、传力路径直接，核心耗能棒可以发挥稳定的延性耗能能力，即使混凝土柱的轴压比较大，依然可实现柱底的损伤仅集中在核心耗能棒上，且强震后能够很方便地更换受损伤的核心耗能棒，从而快速恢复结构功能。

本实用新型中使用的可调钢筋组合接头，用于混凝土结构中两段钢筋的相互连接施工当中，其可实现在同一截面轴线内两段钢筋的无滑移可靠连接，适用于各类场合下不同直径的钢筋连接，应用范围广泛；其特点为，套筒接头短，不影响箍筋安装；套筒外形尺寸小，不影响混凝土保护层；可对钢筋的长度和偏心进行适度调整；构件制作安装时可通过旋转钢筋接头进行微调来适应构件安装精度；连接质量可靠稳定；该接头连接可实现钢筋受压和受拉时没有间隙滑移，受力可靠，能够满足一级接头的要求。

造成混凝土柱破坏的一个重要原因是地震作用下柱的侧向约束不足，从而引起混凝土柱发生剪切破坏、锚固破坏和混凝土保护层剥离破坏。用碳纤维布外包混凝土柱，可有效提高偏心受压混凝土柱的承载能力和延性，限制斜裂缝的开展，对柱的受剪承载力提高显著，混凝土柱的破坏形式由斜截面剪切破坏转变为正截面压弯破坏，破坏前都有预兆性。与普通钢筋混凝土柱中箍筋仅对核心混凝土有约束作用不同，用碳纤维布约束混凝土，约束的是整个柱体的混凝土。这样可以有效减少柱内箍筋的数量，便于探索替代或改变常规柱中配置大量箍筋的配筋方法。增加碳纤维布的包裹层数，偏心受压混凝土柱的承载能力和侧向变形能力也不断增加。对于大剪跨比的混凝土柱，抗震加固时只需在柱根部一定范围内包裹碳纤维布，远离柱根部的碳纤维布加固作用较弱。一般将碳纤维布粘贴在柱潜在塑性铰区域两倍柱截面高度的范围内即可满足要求。

碳纤维布对圆形截面混凝土柱的加固效果更好，柱承载能力和延性的提高幅度均优于矩形截面混凝土柱。用碳纤维布约束圆形截面混凝土柱时，其可在柱周围提供均匀的约束力；用碳纤维布约束矩形截面混凝土柱时，其提供的约束力是不均匀的，柱侧面中部的边缘的混凝土受到的约束较小，可以忽略不计，只有中间部分的核心混凝土受到有效的约束。混凝土柱的角半径与柱直径（边长）的比值对约束效果有明显影响，增大角半径会提高碳纤维布约束混凝土柱的抗震性能。

本实用新型的使用方法：

1）构件制作

按设计尺寸分别加工制作混凝土柱1和混凝土基础5，在柱脚节点区域设置预留空间以供安装核心耗能棒2、可调钢筋组合接头3和约束体系4；

按设计尺寸分别加工制作核心耗能棒2以及可调钢筋组合接头3、约束体系4中的各个部件；

在混凝土基础1内相应位置预埋基础纵向锚固钢筋54和基础附加锚固钢筋55；其中基础纵向锚固钢筋54上端不突出于基础混凝土块51顶面，其上端区段带有端部螺纹段，基础纵向锚固钢筋54的截面形心与将要连接的柱内纵向钢筋13的截面形心位于同一轴线上；当核心耗能棒2为两端实心式核心耗能棒时，在基础纵向锚固钢筋54的上端附近需留出预埋连接套筒所需的空间；当核心耗能棒2为两端开中心盲孔式核心耗能棒时，在基础纵向锚固钢筋54的上端附近需留出可供核心耗能棒2之基础向连接段23和基础向锁紧螺母322竖向旋拧的空间，并用塑料布等将预留空间与周边的基础混凝土隔开，以保证基础纵向锚固钢筋54的端部螺纹段清洁。

在混凝土柱1内预埋柱内纵向钢筋13，其下端伸出混凝土柱身下表面一定长度，其伸出段端部刻有外螺纹；当核心耗能棒2为两端开中心盲孔式核心耗能棒时，柱内纵向钢筋13下端伸出段长度需大于外套筒311长度，保证安装核心耗能棒2时能有将外套筒311向上推的空间；如有必要，在柱底加强芯柱12侧面预埋有预埋螺栓43；

2）核心耗能棒2和可调钢筋组合接头3的安装

当核心耗能棒2选用两端实心式核心耗能棒时，将可调钢筋组合接头31的外套筒311套入柱内纵向钢筋13端部螺纹段。将可调钢筋组合接头31的柱向锁紧螺母314和第二内套筒313依次拧入核心耗能棒2柱向连接段21的外螺纹。将核心耗能棒2的基础向连接段23与基础纵向锚固钢筋54螺纹段通过螺纹连接件32连接并通过其组件表面的螺纹旋紧固定，并保证核心耗能棒2的基础向连接段23端部抵紧基础纵向锚固钢筋54螺纹段的端部。将第一内套筒312拧入柱内纵向钢筋13端部螺纹段并抵紧。将第二内套筒313拧向第一内套筒312并顶紧，当柱内纵向钢筋13与基础纵向锚固钢筋54的轴线存在微小误差时，由于导向头3122和第二内套筒313之间的导向作用，柱内纵向钢筋13或核心耗能棒2将产生微小的弯曲来适应误差；将外套筒311向下拉，其外套筒内螺纹拧入第二内套筒313的外螺纹，确保外套筒311的等径缩口3111台阶卡住第一内套筒312的端部并拧紧；将柱向锁紧螺母314旋向第二内套筒313并拧紧。

当核心耗能棒2选用两端开中心盲孔式核心耗能棒时，将可调钢筋组合接头31的外套筒311套入柱内纵向钢筋13的端部螺纹段。将基础向锁紧螺母322拧入基础纵向锚固钢筋54的端部外螺纹并向下旋拧。将核心耗能棒2的基础向连接段23拧入基础纵向锚固钢筋54的端部外螺纹并向下旋拧，并将外套筒311向上推，直至核心耗能棒2的柱向连接段21与柱内纵向钢筋13端部螺纹段之间留出能放入第一内套筒312的空间。将第一内套筒312拧入柱内纵向钢筋13的端部螺纹段并抵紧。反向旋拧核心耗能棒2使其柱向连接段21端部抵紧第一内套筒312的导向头3123侧端部。当柱内纵向钢筋13与基础纵向锚固钢筋54的轴线存在微小误差时，由于导向头3122和核心耗能棒2柱向连接段21之间的导向作用，柱内纵向钢筋13或核心耗能棒2将产生微小的弯曲来适应误差。将外套筒311向下拉，并将其内螺纹旋入核心耗能棒2之柱向连接段21端部区段的外螺纹，直至外套筒311之等径缩口3111的台阶抵紧第一内套筒312的中心沉头孔3121侧端部。向上旋拧基础向锁紧螺母322直至其端部抵紧核心耗能棒2之柱向连接段21端部。

3）约束体系4的安装

当混凝土柱截面为圆形时，可直接将柱脚节点区域预留空间的剩余部分用填充混凝土45填实并进行养护。

当混凝土柱截面为圆形时，安装弧形约束盖板41，在其螺栓孔412内穿入预埋螺栓43，核心耗能棒2与弧形约束盖板内侧凹槽411槽壁之间,留有1mm~2mm的间隙，以保证核心耗能棒2低周疲劳性能和屈服耗能能力的有效发挥；在预埋螺栓43端部拧入螺母44并用扳手拧紧固定；完成上述工作后，将柱脚节点区域预留空间的剩余部分用填充混凝土45填实并进行养护。

当混凝土柱截面为矩形时，安装直角约束盖板47,和矩形约束盖板48，确保其直角约束盖板47的内侧直角约束盖板内侧凹槽凹槽471和矩形约束盖板48的内侧矩形约束盖板内侧凹槽481扣住核心耗能棒2并覆盖其耗能段22，核心耗能棒2与直角约束盖板内侧凹槽凹槽471或矩形约束盖板内侧凹槽481槽壁之间留有1mm~2mm的间隙，以保证核心耗能棒2低周疲劳性能和屈服耗能能力的有效发挥；将L形附加约束板42贴紧相应位置临近的弧形约束盖板41；在L形附加约束板42的螺栓孔内穿入预埋螺栓43，在预埋螺栓43端部拧入螺母44并用扳手拧紧固定；完成上述工作后，将柱脚节点区域预留空间的剩余部分用填充混凝土45填实并进行养护。

待填充混凝土45达到强度后，将多层碳纤维布46可靠粘贴于混凝土柱底部区域外侧。具体过程如下：裁剪碳纤维布，要求裁剪整齐，没有缺角、毛刺等。将需粘贴碳纤维布区域的混凝土面层打磨平整，除去表层浮浆、油污，用高压水枪清除表面混凝土浮尘，待完全干燥后用脱脂棉布蘸取丙酮或纯酒精溶液将表面擦拭干净并晾置干燥。当混凝土柱截面为矩形时，应先对需粘贴碳纤维布的区域进行倒角处理，防止地震作用下碳纤维布因过大的集中力提前断裂。配置修补胶作为找平材料，将混凝土表面的蜂窝、麻面、凹陷部位修补填平，保证粘贴时碳纤维布与混凝土表面充分接触，固化至指触干燥。配置底胶并搅拌均匀后，用刷子均匀涂抹于混凝土表面。按一定比例配置浸渍胶，用刷子均匀涂抹与混凝土表面，将碳纤维布拉紧对齐后粘贴上去，同时用辊轮将已包裹好的柱表面沿同一方向压实，直至渗出胶和赶出气泡，保证碳纤维布与混凝土之间粘接紧密，纤维布应被浸渍胶充分浸润，且保持顺直平整。在每层碳纤维布的搭接部分，用辊轮反复滚压以保证碳纤维布良好搭接。重复上述步骤粘贴多层碳纤维布，需待上一层碳纤维布表面指触干燥后再粘贴下一层碳纤维布，在最外层碳纤维布粘贴完成后，仍需在表面均匀涂抹浸渍胶保护。

4）震后损伤核心耗能棒2的更换

发生大震后，解除缠绕于混凝土柱底部的多层碳纤维布46，凿除柱脚节点周围的部分混凝土。若在约束体系中包含弧形约束盖板41、L形附加约束板42等部件，需按照与安装过程相反的流程取下弧形约束盖板41、L形附加约束板42等。

当核心耗能棒2选用两端实心式核心耗能棒时，将可调钢筋组合接头31的柱向锁紧螺母314和第二内套筒313依次旋松并顺着核心耗能棒2柱向连接段21的外螺纹向下拧。将螺纹连接件32旋松，并将核心耗能棒2的基础向连接段23顺着螺纹连接件32的内螺纹向上拧，直至核心耗能棒2与螺纹连接件32脱开。

当核心耗能棒2选用两端开中心盲孔式核心耗能棒时，将可调钢筋组合接头31的外套筒311旋松并顺着核心耗能棒2之柱向连接段21端部区段的外螺纹向上拧。凿除基础纵向锚固钢筋54端部附近的部分混凝土，将基础向锁紧螺母322和核心耗能棒2之基础向连接段23顺着基础纵向锚固钢筋54端部外螺纹向下拧，直至核心耗能棒2之柱向连接段21与柱内纵向钢筋13端部之间留出的空间足以将第一内套筒312取出。将第一内套筒312拧出柱内纵向钢筋13的端部螺纹段并取出。将核心耗能棒2之基础向连接段23顺着基础纵向锚固钢筋54端部外螺纹向上拧，直至能将核心耗能棒2取出。

取出损伤的核心耗能棒2后，然后按照步骤2和步骤3中核心耗能棒2、可调钢筋组合接头3和约束体系4的安装方法重新进行安装，使结构的抗震性能得到恢复。

Claims (7)

1.一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，设置在混凝土结构柱底部，其特征在于：包括：

基础混凝土块，位于整个混凝土柱脚节点的最底部，用于承载混凝土结构柱部分；

所述混凝土结构柱的底部设有与所述混凝土结构柱同轴设置的柱底加强芯柱，所述柱底加强芯柱的底部与所述基础混凝土块的上表面连接，柱底加强芯柱的截面小于混凝土柱身的横截面从而在所述基础混凝土块的上表面和所述混凝土结构柱的底部之间形成一环形预留空间；

水平限位机构，用于限制所述柱底加强芯柱和基础混凝土块之间水平方向的位移，包括预埋设置在基础混凝土块内部的基础锚固单元、以及与所述基础锚固单元固定连接，且延伸出基础混凝土块上表面设置的凸起限位块，所述凸起限位块与柱底加强芯柱的底部侧面相互贴紧连接；

多个结构相同的纵向耗能单元，设置在所述基础混凝土块和混凝土结构柱之间，且沿所述环形预留空间均匀布置，每个纵向耗能单元均包括：

柱内纵向钢筋，设置在所述混凝土结构柱内部，且具有露出混凝土结构柱底部的延伸部分；

基础纵向锚固钢筋，预埋设置在所述基础混凝土块内部，且与所述柱内纵向钢筋在同一直线上；

核心耗能棒，一端通过可调钢筋组合接头与混凝土柱内的纵向钢筋连接，核心耗能棒另一端通过螺纹连接件与混凝土基础内的锚固钢筋连接；

约束体系，用于限制核心耗能棒的侧向屈曲；

所述核心耗能棒的轴向受拉屈服承载能力小于所述的柱内纵向钢筋和基础纵向锚固钢筋的轴向受拉承载能力，也小于所述的可调钢筋组合接头的连接承载能力。

2.根据权利要求1所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：

所述核心耗能棒包括与混凝土结构柱连接的柱向连接段、与混凝土基础连接的基础向连接段、以及连接在柱向连接段和基础向连接段之间的中部耗能段；

所述柱向连接段和基础向连接段的截面积大于所述耗能段的截面积；

所述的核心耗能棒、可调钢筋组合接头和螺纹连接件均采用延性金属材料制作。

3.根据权利要求2所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述核心耗能棒为两端实心式核心耗能棒，其柱向连接段和基础向连接段的表面均刻有外螺纹；所述可调钢筋组合接头包括外套筒、第一内套筒、第二内套筒和柱向锁紧螺母；外套筒一端端部设有直径大于柱内纵向钢筋公称直径的等径缩口，另一端区段内壁设有内螺纹；

第一内套筒外径大于外套筒的等径缩口直径但小于外套筒内径，第一内套筒一端开设有中心沉头孔，中心沉头孔的内壁加工有内螺纹，第一内套筒另一端设置有导向头，导向头设置为半球形或圆锥形；

第二内套筒的中心孔为通孔，通孔直径略大于导向头的最大径，通孔内壁设有内螺纹，第二内套筒的一端筒壁上有外螺纹，第二内套筒的外螺纹端部抵紧于第一内套筒的端部；

柱向锁紧螺母带有中心通孔，中心通孔的内壁设有内螺纹；

所连接的柱内纵向钢筋下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口，外螺纹与第一内套筒沉头孔的内螺纹配合旋接；

外套筒的内螺纹与设于第二内套筒筒壁上的外螺纹配合旋接；

所述柱向连接段的外螺纹与第二内套筒内壁的内螺纹配合旋接；

柱向锁紧螺母的内螺纹与柱向连接段的外螺纹配合旋接，柱向锁紧螺母抵紧于第二内套筒末端；

所述螺纹连接件为直螺纹套筒或锥螺纹套筒；

在基础锚固钢筋的上端附近预留有安装套筒连接所需的预留空间。

4.根据权利要求2所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述核心耗能棒为两端开中心盲孔式核心耗能棒，设有中心盲孔的柱向连接段外表面刻有外螺纹；

所述可调钢筋组合接头包括外套筒和套设于外套筒内部的第一内套筒；所述外套筒一端端部设置为直径大于柱内纵向钢筋的公称直径的等径缩口，另一端区段内壁设有内螺纹，与核心耗能棒上的柱向连接段端部区段的外螺纹配合旋接；

所述第一内套筒外径大于外套筒的等径缩口直径但小于外套筒内径，第一内套筒一端开设有中心沉头孔，所述中心沉头孔的内壁加工有内螺纹，第一内套筒另一端设置有导向头，导向头设置为半球形或圆锥形，导向头最大径比核心耗能棒上柱向连接段端部的中心盲孔直径小，导向头高度小于核心耗能棒上柱向连接段端部的中心盲孔的深度；

所连接的柱内纵向钢筋下端设有外螺纹，其下端穿过等径缩口，外螺纹与第一内套筒沉头孔的内螺纹配合旋接；

所述螺纹连接件为基础向锁紧螺母；

核心耗能棒与基础纵向锚固钢筋之间的连接通过基础向连接段的盲孔内螺纹与基础纵向锚固钢筋的端部螺纹配合旋接，并使用基础向锁紧螺母紧固；

所述的基础向锁紧螺母带有中心通孔，通孔内壁带有内螺纹，内螺纹与基础纵向锚固钢筋的端部螺纹配合旋接；

所述的基础向锁紧螺母抵紧于核心耗能棒上基础向连接段端部；

在基础锚固钢筋的上端附近预留有供核心耗能棒之基础向连接段和基础向锁紧螺母竖向旋拧的空间。

5.根据权利要求1所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱截面为圆形，所述约束体系至少包括：

填充混凝土和多层碳纤维布，其中，所述填充混凝土用于填实柱底区域所述环形预留空间的剩余部分；

所述多层碳纤维布粘接于混凝土柱底部区域外侧。

6.根据权利要求5所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述约束体系还包括：位于核心耗能棒外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的弧形约束盖板、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓、用于固定弧形约束盖板与柱底加强芯柱相对位置的螺母；

所述弧形约束盖板的长度覆盖核心耗能棒的耗能段，弧形约束盖板上设有与所覆盖核心耗能棒区段的外轮廓相匹配的凹槽，核心耗能棒与所述凹槽槽壁之间具有1mm~2mm的间隙；

所述弧形约束盖板上设有便于预埋螺栓对齐并穿过的螺栓孔。

7.根据权利要求5所述的一种高延性易修复的混凝土柱脚节点，其特征在于：所述混凝土柱截面为矩形时，所述约束体系包括：

位于矩形混凝土柱截面转角处的直角约束盖板、位于核心耗能棒外侧即远离混凝土柱截面形心一侧的矩形约束盖板、紧贴于直角约束盖板和矩形约束盖板外侧的L形附加约束板、预埋在柱底加强芯柱内的预埋螺栓、用于固定L形附加约束板与柱底加强芯柱相对位置的螺母；

所述直角约束盖板和矩形约束盖板的长度覆盖核心耗能棒的耗能段，直角约束盖板和矩形约束盖板上设有与所覆盖核心耗能棒区段的外轮廓相匹配的凹槽，核心耗能棒与所述凹槽槽壁之间具有1mm~2mm的间隙；

所述L形附加约束板内侧与相应位置临近的所述直角约束盖板和矩形约束盖板外侧贴紧；

所述L形附加约束板上设有便于预埋螺栓对齐并穿过的螺栓孔。

Images