CN100356001C - 内藏竖向软钢耗能带剪力墙及制作方法 - Google Patents

内藏竖向软钢耗能带剪力墙及制作方法 Download PDF

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王志惠
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Abstract

本发明涉及一种内藏竖向软钢耗能带剪力墙及其制作方法。这种剪力墙的墙板中,配置由横向分布钢筋(1)和纵向分布钢筋(2)组成的钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋(8)拉接,其特征在于:剪力墙中间设置一条竖缝,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,下端与基础相连,竖缝间墙体的侧表面配置钢板(12),钢板(12)之间配置X形软钢钢板(3),两片X形软钢钢板之间灌铅形成X形铅块(7),与连接板(4)垂直连接,组成X形阻尼器(5),连接板通过螺栓(10)与钢板(12)连接,阻尼器周围填充聚苯材料(6),剪力墙墙面外部作砂浆抹灰层(11)。本发明比现有剪力墙延性好、耗能能力强,抗震防线多。

Description

内藏竖向软钢耗能带剪力墙及制作方法
技术领域
本发明是一种内藏竖向软钢耗能带剪力墙,属于建筑结构工程领域。
背景技术
我国是多地震国家,建筑物不仅需要良好的建筑功能,也需要具有良好的抗震性能。单纯地通过“硬抗地震,加强结构”的途径来提高结构的抗震能力,有时难以满足结构的安全性和适用性的要求。近年来,人们借鉴控制论的方法,通过“以柔克刚,减震耗能”的途径,调整结构动力特性,减少地震作用,在这一思想基础上,提出了一种新型被动控制抗震结构体系-带竖缝剪力墙。
带竖缝剪力墙由设置在剪力墙墙体中的连续或不连续的竖缝、墙肢、连接左右墙肢的连接梁或连接装置以及竖缝中的耗能装置所组成。在风力和正常使用荷载作用下,带竖缝剪力墙像普通剪力墙一样工作;在强烈地震作用下竖缝中的墙体连接部位发生塑性变形,以降低结构的刚度,减小结构的自振频率,避开地震波的卓越周期,减少结构所吸收的地震能量;墙体连接部位在强烈地震作用下塑性变形较大时,剪力墙竖向分片,使墙体的高宽比增加,具有了较高的延性,为抵御强地震设置了第二道防线。竖缝中的墙体连接部位可以设置消能控制装置,在地震作用下耗散地震能量,延缓主体结构构件塑性变形的进程。
目前常用的方案有:竖缝间由连梁组成连接面的剪力墙,这种形式剪力墙要求连梁在不同的结构工作阶段处于不同的开裂和屈服状态,才能发挥带竖缝剪力墙的抗震特性,对设计要求较高,并且,连系梁的耗能能力有限,试验证明,连梁剪力墙在强烈地震作用下,剪力墙底部的混凝土开裂和压碎较为明显,主要以剪力墙基地部位塑性变形来降低地震作用。
竖缝间只有钢筋组成剪力连接面的剪力墙,这种形式剪力墙连接面的受剪承载力主要由钢筋的销栓作用来提供,依靠钢筋的变形和反复屈服来消能,消耗地震能量的能力有限。
竖缝间由有钢筋穿越的橡胶带组成连接面的剪力墙,这种剪力墙连接面的受剪承载力主要由两部分组成:钢筋的销栓作用和混凝土与橡胶带接触面间的摩擦作用;消能主要有三部分组成:钢筋的变形和反复屈服、橡胶带的粘弹性变形、橡胶带与混凝土的摩擦消能。
上述三种剪力墙中竖缝间连接界面的刚度对带竖缝剪力墙的地震反应有较大影响。在连接界面刚度过大的情况下,即连系梁刚度、橡胶与混凝土界面上的摩擦强度过大,整个结构像整体剪力墙一样工作,耗能装置起不到耗能作用;相反,如果连接界面的刚度过小,带竖缝连系梁开裂及破坏过早或橡胶与混凝土界面上的摩擦强度很小,耗散的能量也会很少。因此,在实际设计过程中对连接界面的要求较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题,是显著提高带竖缝剪力墙的抗震能力问题。为了解决这一问题,本发明提出了一种内藏竖向软钢耗能带剪力墙及其制作方法。
本发明的内藏竖向软钢耗能带剪力墙采用的技术方案是:在内藏竖向软钢耗能带剪力墙的墙板中,配置由横向分布钢筋1和纵向分布钢筋2组成的钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋8拉接,其特征在于:剪力墙中间设置一条竖缝,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连,两个墙肢在竖缝间的侧表面,各配置一面钢板12,与剪力墙横向分布钢筋1焊接锚固,两块钢板12上面均匀设置连接板4,连接板4之间垂直设置X形软钢钢板3,两片X形软钢钢板之间灌入铅形成X形铅块7,组成X形阻尼器5,X形阻尼器5周围填充保温材料,剪力墙墙面外部作砂浆抹灰层11。
所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:竖缝中配置的X形阻尼器5两端的连接板4与铅接触面焊接螺栓钉9,长度为铅体长度的1/10,螺栓钉9直径为其长度的1/2,连接板4从上至下布置四排螺栓钉9,每排相邻螺栓钉9最大间距为铅体长度的1/2,数量最少为3个,螺栓钉通过与铅体的握裹作用,确保连接板4与铅体的粘接。
所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:X形阻尼器5两端的连接板4外侧面的四个角部焊接螺栓10,直径为螺栓钉9的两倍,螺栓10与剪力墙竖缝侧面的钢板12连接,使X形阻尼器5成为螺栓拆装型阻尼器。
所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:在X形阻尼器5的两侧以及每两个X形阻尼器5之间,填充聚苯材料6,使阻尼器与剪力墙成为一个平面,同时聚苯材料6作为一种隔热材料形成“断热冷桥”,在冬天时防止室内热量向室外流失,夏天防止室外热量流向室内;所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:剪力墙墙面外部作砂浆抹灰层11,将X形阻尼器5暗藏在剪力墙中,剪力墙砂浆抹灰层11作为横向分布钢筋1、纵向分布钢筋2、竖缝中剪力墙侧面钢板12、阻尼器的连接板4的保护层,形成内藏竖向软钢耗能带剪力墙,同时砂浆抹灰层11还可以保证剪力墙竖缝在小震作用下初始刚度与外形相同的整体剪力墙墙相近,在中震作用下竖缝表皮砂浆发生破坏,消耗一些能量。
根据本发明的技术方案,采用内藏竖向软钢耗能带剪力墙的制作方法,其顺序如下:1)配置剪力墙两边缘部位的暗柱中纵向受力钢筋及箍筋;2)配置剪力墙竖缝两侧的两个边缘暗柱中的纵向受力钢筋及箍筋;3)配置两个墙肢的横向分布钢筋和暗柱中间的纵向分布钢筋,形成钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋拉接,横向分布钢筋在剪力墙开竖缝的一端不做弯钩,利用两个墙肢之间的距离确定剪力墙竖缝宽度,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连;4)两个墙肢在竖缝间的侧表面,各配置一面钢板,钢板与剪力墙横向分布钢筋焊接锚固,作为侧模;5)配置剪力墙其余三个面的模板,与竖缝间钢板相配合;6)将剪力墙的暗柱和墙板配筋,通过浇捣混凝土一次成型为竖缝剪力墙,养护成形后拆模,竖缝间的钢板不拆除;7)两块钢板12上面均匀设置连接板4,连接板4之间垂直设置X形软钢钢板3,两片X形软钢钢板之间灌入铅形成X形铅块7,组成X形阻尼器5;8)在X形阻尼器5的两侧以及每两个X形阻尼器5之间,填充聚苯材料6,作为隔热材料形成“断热冷桥”,也使阻尼器与剪力墙成为一个平面;9)在剪力墙的外表面,作砂浆抹灰层。
本发明将竖缝阻尼器暗藏于剪力墙内部,外部填充聚苯材料,作砂浆抹灰层。阻尼器外部以及阻尼器之间的聚苯材料作为隔热材料形成“断热冷桥”,在冬天时防止室内热量向室外流失,夏天防止室外热量流向室内,避免了金属阻尼器引起室内外冷空气与热空气在墙壁结合形成水雾吸附于墙体,出现渗水、墙皮脱落、发霉等现象。砂浆抹灰层的作用在于一方面砂浆抹灰层作为剪力墙分布钢筋、竖缝中剪力墙侧面钢板、阻尼器设置了保护层,避免其锈蚀,另一方面砂浆抹灰层与阻尼器形成剪力墙抗震的多道防线,保证带竖缝剪力墙在小震作用下初始刚度与整体墙相近,中震时竖缝表皮砂浆破坏,消耗一些能量,综合了整体墙在小震和中震中承载力高和带竖缝墙在大震中延性好的特点。
本发明采用了组合材料形成阻尼器,充分发挥两种耗能材料的自身性能,将软钢恢复力好和铅耗能能力高的特点结合起来,构造简单,施工方便。同时,软钢钢板和铅块均呈X形,在弯矩作用下各点同时达到屈服状态,充分发挥材料的耗能能力。并且,阻尼器属于螺栓拆装型阻尼器,在强烈地震作用下发生破坏后便于更换。
由于剪力墙是建筑结构的核心抗侧力部件,提高了剪力墙的抗震能力,也就提高了剪力墙结构的整体抗震能力,当建筑物遭遇强烈地震时,可减轻其震害,防止其倒塌。
附图说明
图1是本发明内藏竖向软钢耗能带剪力墙的结构示意图;图2是图1中A-A剖面示意图;图3是一个剪力墙中X形阻尼器的放大示意图;图4是图3中C-C剖面示意图;图中:1-横向分布钢筋,2-纵向分布钢筋,3-X形软钢钢板,4-连接板,5-X形阻尼器,6-聚苯材料,7-X形铅块,8-拉接钢筋,9-螺栓钉,10-螺栓,11-砂浆抹灰层,12-钢板。
具体实施方式
下面结合附图1~附图4对本发明实施例作进一步详述:内藏竖向软钢耗能带剪力墙由竖缝剪力墙和X形阻尼器5组合而成,其结构示意图如图1、图2所示,X形阻尼器5的组成结构及其在剪力墙中的配置方法如图3、图4所示。剪力墙中间设置一条竖缝,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连。在配置剪力墙构造钢筋时,竖缝两侧的剪力墙墙肢均作为独立的剪力墙配筋,以保证每一部分剪力墙在强烈的地震作用下能够独立工作,使结构的刚度降低,自振频率减小,避开地震波的卓越周期,减少结构所吸收的地震能量,同时使墙体的高宽比增加,提高结构延性。在剪力墙两部分墙肢各自的边缘部位配置纵向受力钢筋2及箍筋13形成暗柱,暗柱中间配置纵向分布钢筋2,与剪力墙竖缝两侧的配置横向分布钢筋1形成钢筋网,钢筋网之间用拉接钢筋8拉接;在竖缝间的两面墙体的侧表面,各配置一面钢板12,钢板12与剪力墙横向钢筋1焊接锚固,在剪力墙浇筑前作为剪力墙的侧模,钢板12与剪力墙其余三个面的模板相配合形成剪力墙模板,将剪力墙的暗柱和墙板配筋,通过浇捣混凝土一次成型为内藏软钢耗能带,剪力墙养护成形后拆模时竖缝间的钢板12不拆除。在剪力墙竖缝的间隙间,均匀配置X形阻尼器5,X形阻尼器5上下端各设置一片X形软钢钢板3,与连接板4垂直连接,两片3之间灌入铅形成X形板块7,连接板4与铅接触面焊接螺栓钉9,长度为铝体长度的1/10,螺栓钉9直径为其长度的1/2,每个连接板4的内表面从上之下焊接四排螺栓钉9,每排相邻螺栓钉9最大间距为铅体长度的1/2,螺栓钉通过与铅体的握裹作用,增强了连接板4与铅体的粘接作用。连接板4外表面的四个角部设置四个螺栓10,直径为螺栓钉9的两倍,阻尼器通过螺栓10与墙体的钢板12连接,成为螺栓拆装型阻尼器。在X形阻尼器5的两侧以及每两个X形阻尼器5之间,填充聚苯材料6,使阻尼器与剪力墙成为一个平面,同时聚苯材料6作为一种隔热材料形成“断热冷桥”,在冬天时防止室内热量向室外流失,夏天防止室外热量流向室内。在剪力墙的外表面,作砂浆抹灰层11,砂浆抹灰层11一方面作为剪力墙横向分布钢筋1、纵向分布钢筋2、竖缝中剪力墙侧面钢板12、连接板4的保护层,另一方面使竖缝、X形阻尼器5暗藏在剪力墙中,保证小震作用下竖缝剪力墙的初始刚度与外形相同的整体剪力墙相近,中震作用下竖缝表皮砂浆11破坏,消耗一些能量。
下面结合附图1~附图4,具体说明本发明的制作方法:1)配置剪力墙两边缘部位的暗柱中纵向受力钢筋2及箍筋13;2)配置剪力墙竖缝两侧的两个边缘暗柱中的纵向受力钢筋2及箍筋13;3)配置两个墙肢的横向分布钢筋1和暗柱中间的纵向分布钢筋2,形成钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋8拉接,横向钢筋在剪力墙开竖缝的一端不做弯钩,利用两个墙肢之间的距离确定剪力墙竖缝宽度,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连;4)两个墙肢在竖缝间的侧表面,各配置一面钢板12,钢板12与剪力墙横向钢筋1焊接锚固,作为侧模;5)配置剪力墙其余三个面的模板,与竖缝间钢板12相配合;6)将剪力墙的边柱和墙板配筋,通过浇捣混凝土一次成型为竖缝剪力墙,养护成形后拆模,竖缝间的钢板12不拆除;7)在剪力墙竖缝间,均匀配置X形阻尼器5,该阻尼器通过螺栓10与墙体的钢板12连接,成为螺栓拆装型阻尼器;8)在X形阻尼器5的两侧,填充聚苯材料6,使X形阻尼器5的外表面与剪力墙成为一个平面,使阻尼器与剪力墙成为一个平面,同时作为隔热材料形成“断热冷桥”。
9)在剪力墙的外表面,作砂浆抹灰层11。

Claims (5)

1.内藏竖向软钢耗能带剪力墙,在墙板中配置由横向分布钢筋(1)和纵向分布钢筋(2)组成的钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋(8)拉接,其特征在于:剪力墙中间设置一条竖缝,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连,两个墙肢在竖缝间的侧表面,各配置一面钢板(12),与剪力墙横向分布钢筋(1)焊接锚固,两块钢板(12)上面均匀设置连接板(4),连接板(4)之间垂直设置X形软钢钢板(3),两片X形软钢钢板之间灌入铅形成X形铅块(7),组成X形阻尼器(5),X形阻尼器(5)的两侧以及每两个X形阻尼器(5)之间填充保温材料,剪力墙墙面外部作砂浆抹灰层(11)。
2.按照权利要求1所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:竖缝中配置X形阻尼器(5)两端的连接板(4)与铅接触面焊接螺栓钉(9),长度为铅体长度的1/10,螺栓钉(9)直径为其长度的1/2,连接板(4)从上至下布置四排螺栓钉(9),每排相邻螺栓钉(9)最大间距为铅体长度的1/2,数量最少为3个。
3.按照权利要求2所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:竖缝中配置的X形阻尼器(5)两端的连接板(4)外侧面的四个角部焊接螺栓(10),直径为螺栓钉(9)的两倍,螺栓(10)与剪力墙竖缝侧面的钢板(12)连接,使X形阻尼器(5)成为螺栓拆装型阻尼器。
4.按照权利要求1所述的内藏竖向软钢耗能带剪力墙,其特征在于:所述的在X形阻尼器(5)的两侧以及每两个X形阻尼器(5)之间填充的保温材料为聚苯材料(6)。
5.一种内藏竖向软钢耗能带剪力墙的制作方法,是一种剪力墙的制作方法,其特征在于:1)配置剪力墙两边缘部位的暗柱中纵向受力钢筋及箍筋;2)配置剪力墙竖缝两侧的两个边缘暗柱中的纵向受力钢筋及箍筋;3)配置两个墙肢的横向分布钢筋和暗柱中间的纵向分布钢筋,形成钢筋网,在钢筋网之间用拉接钢筋拉接,横向分布钢筋在剪力墙开竖缝的一端不做弯钩,利用两个墙肢之间的距离确定剪力墙竖缝宽度,竖缝的上端与剪力墙顶端之间的垂直距离为剪力墙截面厚度的1~2倍,竖缝的下端与基础相连;4)两个墙肢在竖缝间的侧表面,各配置一面钢板,钢板与剪力墙横向分布钢筋焊接锚固,作为侧模;5)配置剪力墙其余三个面的模板,与竖缝间钢板相配合;6)将剪力墙的边柱和墙板配筋,通过浇捣混凝土一次成型为竖缝剪力墙,养护成形后拆模,竖缝间的钢板不拆除;7)两块钢板上面均匀设置连接板,连接板之间垂直设置X形软钢钢板,两片X形软钢钢板之间灌入铅形成X形铅块,组成X形阻尼器;8)在X形阻尼器(5)的两侧以及每两个X形阻尼器(5)之间,填充聚苯材料(6),使阻尼器与剪力墙成为一个平面;9)在剪力墙的外表面,作砂浆抹灰层。
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Owner name: CANGZHOU INSTITUTE OF ARCHITECTURAL DESIGN CO., LT

Free format text: FORMER OWNER: BEIJING INDUSTRY UNIVERSITY

Effective date: 20110920

Owner name: BEIJING INDUSTRY UNIVERSITY

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TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20110920

Address after: 061001 No. 116 West Central Street, Canal District, Hebei, Cangzhou

Co-patentee after: Beijing University of Technology

Patentee after: Cangzhou architectural design and Research Institute Co Ltd

Address before: 100022 No. 100 Chaoyang District Ping Tian Park, Beijing

Patentee before: Beijing University of Technology

CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Cao Wanlin

Inventor after: Tian Baofa

Inventor after: Song Wenyong

Inventor after: Chang Weihua

Inventor after: Wang Xinjie

Inventor after: Wang Zhihui

Inventor before: Cao Wanlin

Inventor before: Chang Weihua

Inventor before: Wang Xinjie

Inventor before: Wang Zhihui

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20071219

Termination date: 20121228

C17 Cessation of patent right