CN101851970B - 水平缝耗能预应力剪力墙结构 - Google Patents

水平缝耗能预应力剪力墙结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，属于结构工程抗震与减震技术领域。包括钢筋混凝土墙、耗能装置、连接钢板、水平缝、预应力筋、高强螺栓、锚固配件和基础，通过在剪力墙结构中设置水平缝并采用一种连接构件或装置来增强耗能能力，同时在剪力墙中设置竖向高强预应力筋来加强结构的连接性能和提高结构的刚度，从而水平开缝耗能预应力剪力墙结构，适用于抗震设防烈度为6度以上地区的工业和民用建筑剪力墙结构。本发明构造简单，所需材料成本低廉，不仅具有良好的滞回耗能能力，同时结构具有良好自复位特性，而且结构残余变形小，无损伤。

Description

水平缝耗能预应力剪力墙结构
技术领域
本发明涉及一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，属于结构工程抗震与减震技术领域。
背景技术
目前，建筑结构在地震荷载作用下一般需要通过非线性变形和损伤来消耗地震能量，如结构抗震设计中，通过强柱弱梁原则使得梁端形成塑性铰。一般来说，即使结构没有发生倒塌，但这种非线性塑性变形和损伤导致结构难以修复或加固费用昂贵或推倒重建；另一方面，为了提高结构的抗震性能，结构需有较好的耗能能力，这主要是通过丰满的滞回曲线来获得。然而丰满的滞回曲线意味着结构发生的损伤更大，结构最后的残余变形更大。如一般现浇混凝土框架节点经过往复荷载作用后，梁端钢筋屈服混凝土压碎而形成塑性铰、节点核心区形成交叉斜裂缝而破坏，其滞回曲线比较饱满，耗能能力强，但损伤和残余变形较大，而全装配节点虽然滞回曲线不够饱满，耗能能力降低，但损伤和残余变形都减小，说明结构的自复位能力好，结构的修复更容易。为了使结构不发生损伤或减小结构的损伤，研究者们对摇摆结构进行研究，如有研究者对摇摆柱进行了试验研究和数值模拟，结果表明此类结构位移大、发生的损伤小但耗能能力差。因此开发具有良好的耗能能力，同时具有良好自复位特性，而且结构残余变形小，无损伤的结构具有重要的意义。
发明内容
本发明提出了一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，通过在剪力墙结构中设置水平缝并采用一种连接构件或装置来增强耗能能力，在剪力墙中设置竖向高强预应力筋来加强结构，提高结构的刚度和连接性能以及自复位能力。本发明适用于抗震设防烈度为6度以上地区的工业和民用建筑剪力墙结构。本发明构造简单，所需材料成本低廉，不仅具有良好的滞回耗能能力，同时结构具有良好自复位特性，而且结构残余变形小，无损伤。
本发明的技术方案如下：
一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，包括钢筋混凝土墙、耗能装置、连接钢板、水平缝、预应力筋、高强螺栓、锚固配件和基础，钢筋混凝土墙底部设置有基础，其特征在于：在钢筋混凝土墙的水平方向设置对称的水平缝，水平缝设置在钢筋混凝土墙的底部或者不同高度的位置，墙体内通过水平缝的钢筋在水平缝处断开，钢筋混凝土墙上设置有连接钢板，耗能装置上下跨越水平缝并与两端的连接钢板通过高强螺栓相连，或者耗能装置上下跨越水平缝，一端与连接钢板通过高强螺栓相连，另一端直接锚固于下侧的基础内；预应力筋竖向贯穿钢筋混凝土墙和基础，并通过锚固配件固定于钢筋混凝土墙顶部和基础底部。
钢筋混凝土墙的水平缝设置为一道或多道。
每道水平缝上下设置有多个耗能装置。
耗能装置为低屈服点软钢阻尼器或铅阻尼器。
钢筋混凝土墙的预应力筋为屈服强度在500MPa以上的预应力钢筋、钢绞线或纤维复合材料筋。
预应力筋在钢筋混凝土墙内集中布置或分散布置。
所述的预应力剪力墙截面为矩形、L型或T型。
与一般技术的普通剪力墙结构相比，本发明的优点是：
(1)在正常使用情况下，水平开缝耗能预应力剪力墙结构与不开缝结构刚度一致甚至有所提高。
(2)在地震发生时，在结构在水平缝处发生张开与合拢，耗能装置能较快进入滞回耗能，结构的耗能效率提高，结构的延性也大幅提高。
(3)在较大位移变形时，由于预应力筋的存在使得结构能够较快回到原位，使结构具有良好的自复位能力，同时钢筋混凝土墙本身没有发生损伤。
(4)所用材料成本低廉，构造简单，抗震效果良好。
附图说明
图1是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙正立面图；
图2是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙侧立面图；
图3是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙矩形截面，预应力筋集中布置；
图4是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙矩形截面，预应力筋分散布置；
图5是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙L形截面，预应力筋集中布置；
图6是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙L形截面，预应力筋分散布置；
图7是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙T形截面，预应力筋集中布置；
图8是本发明水平开缝耗能预应力剪力墙T形截面，预应力筋分散布置。
图中：1-钢筋混凝土墙，2-耗能装置，3-连接钢板，4-水平缝，5-预应力筋，6-高强螺栓，7-锚固配件，8-基础。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，本发明的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，包括钢筋混凝土墙1、耗能装置2、连接钢板3、水平缝4、预应力筋5、高强螺栓6、锚固配件7和基础8，预应力剪力墙截面为矩形(如图3-4)，钢筋混凝土墙1底部设置有基础8，在钢筋混凝土墙1的水平方向设置对称的水平缝4，水平缝4设置在钢筋混凝土墙的底部或者不同高度的位置，墙体内通过水平缝4的钢筋在水平缝4处断开，钢筋混凝土墙1上设置有连接钢板3，耗能装置2上下跨越水平缝4，一端与连接钢板3通过高强螺栓6相连，另一端直接锚固于下侧的基础8内(如图1-2所示)；预应力筋5竖向贯穿钢筋混凝土墙1和基础8，并通过锚固配件7固定于钢筋混凝土墙1顶部和基础8底部。钢筋混凝土墙1的水平缝4设置为一道。水平缝4上下设置有多个耗能装置2。其中耗能装置2为低屈服点软钢阻尼器。钢筋混凝土墙1的预应力筋5为屈服强度在500MPa以上的预应力钢筋、钢绞线或纤维复合材料筋。预应力筋5在钢筋混凝土墙1内集中布置或分散布置。并且预应力筋5混凝土之间无粘结。建造过程中，在需要开缝的位置预留缝隙，并且在墙体中预留预应力筋的孔道。
实施例2
本发明的预应力剪力墙截面为L型(如图5-6)，其余构造同实施例1，在此不再详述。
实施例3
本发明的预应力剪力墙截面为T型(如图7-8)，其余构造同实施例1，在此不再详述。
以上是本发明的几个典型实施例，本发明的实施不限于此。

Claims (7)

1.一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，包括钢筋混凝土墙(1)、耗能装置(2)、连接钢板(3)、水平缝(4)、预应力筋(5)、高强螺栓(6)、锚固配件(7)和基础(8)，钢筋混凝土墙(1)底部设置有基础(8)，其特征在于：在钢筋混凝土墙(1)的水平方向设置对称的水平缝(4)，水平缝(4)设置在钢筋混凝土墙的底部或者不同高度的位置，墙体内通过水平缝(4)的钢筋在水平缝(4)处断开，钢筋混凝土墙(1)上设置有连接钢板(3)，耗能装置(2)上下跨越水平缝(4)并与两端的连接钢板(3)通过高强螺栓(6)相连，或者耗能装置(2)上下跨越水平缝(4)，一端与连接钢板(3)通过高强螺栓(6)相连，另一端直接锚固于下侧的基础(8)内；预应力筋(5)竖向贯穿钢筋混凝土墙(1)和基础(8)，并通过锚固配件(7)固定于钢筋混凝土墙(1)顶部和基础(8)底部。
2.根据权利要求1所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：钢筋混凝土墙(1)的水平缝(4)设置为一道或多道。
3.根据权利要求1或2所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：每道水平缝(4)上下设置有多个耗能装置(2)。
4.根据权利要求3所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：耗能装置(2)为低屈服点软钢阻尼器或铅阻尼器。
5.根据权利要求1所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：钢筋混凝土墙(1)的预应力筋(5)为屈服强度在500MPa以上的预应力钢筋、钢绞线或纤维复合材料筋。
6.根据权利要求5所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：预应力筋(5)在钢筋混凝土墙(1)内集中布置或分散布置。
7.根据权利要求1所述的一种水平开缝耗能预应力剪力墙结构，其特征在于：所述的预应力剪力墙截面为矩形、L型或T型。
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