CN103790262B - 一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙 - Google Patents

Abstract

一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，包括竖向开设有通缝剪力墙、增强约束钢板、耗能钢板和螺纹套筒，所述增强约束钢板设置于所述通缝两侧的墙体上并与所述通缝两侧的剪力墙浇筑连接；所述耗能钢板设置于所述增强约束钢板的外侧并将同侧的增强约束钢板连接固定；所述螺纹套筒用于所述耗能钢板及增强约束钢板的连接固定并与所述增强约束钢板形成浇筑框架。本发明所公开的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，利用开缝剪力墙的竖向通缝两侧的变形，充分发挥耗能钢板的屈服耗能能力，从而大大提高建筑结构的耗能和抗震能力，而且方便施工安装和震后修复、更换，符合建筑结构抗震、减震设计及功能性要求等优点。

Description

一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙

技术领域

本发明涉及建筑结构抗震和耗能减振控制领域，具体是一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙。

背景技术

由于钢筋混凝土剪力墙结构的刚度大、在水平作用下，侧向变形小，承载力容易满足要求，所以被广泛使用于建造较高的高层建筑。为了扩大剪力墙的应用范围和改善剪力墙的抗震性能，许多学者对剪力墙结构作了深入研究。

早在六十年代末，日本的武腾清教授就提出了带竖缝剪力墙的设计思想，以此来改善剪切墙结构延性低、抗震性能差的缺点。这种带缝剪力墙是作为一种填充墙嵌固在框架中，以一定的间距设置竖向缝并予以特殊形式的配筋，减小剪力墙的初始刚度，这种结构体系是将整个填充墙作为“牺牲”构件考虑的。此后国内外学者分别就开缝及不开缝剪力墙的刚度、强度、延性、耗能等做了大量的研究，并且对开缝的位置、形式也做了一系列的理论分析及实验研究。针对一般的钢筋混凝土剪力墙结构，广泛使用的是开竖缝剪力墙，开竖缝剪力墙是在钢筋混凝土剪力墙中间，以一定间隔沿竖向设置许多缝，这些缝部位的混凝土和钢筋都是断开的，所以开缝区每段墙的受力情况与Ι字型墙柱相似，从而把普通剪力墙所具有的 “强而脆”的性能变成“强度略降低而延性提高”的性能，也以此提高了结构的抗震能力。虽然开竖缝剪力墙延性提高，但存在承载力下降、耗能能力差的不足。

针对上述开竖缝剪力墙的缺点、充分利用竖向通缝两侧的变形和发挥软钢板的屈服耗能能力，本发明提出了一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，从而提高建筑结构的耗能和抗震能力。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可以提高建筑结构的耗能和抗震能力的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，同时又能达到工程实施方便，且方便维修更换的目的。

一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，用于提高建筑结构的耗能和抗震能力，包括：

剪力墙，所述剪力墙竖向开设有通缝；

增强约束钢板，用于提高所述剪力墙的刚度和承载力及实现可更换性，所述增强约束钢板至少包括四块，分别设置于所述通缝两侧的墙体上并与所述通缝两侧的剪力墙浇筑连接；

耗能钢板，用于增强所述剪力墙的屈服耗能能力，所述耗能钢板至少包括两块，分别设置于所述增强约束钢板的外侧并将同侧的增强约束钢板连接固定；

螺纹套筒，用于所述耗能钢板及增强约束钢板的连接固定，所述螺纹套筒穿设于对称设置在所述通缝两侧的所述增强约束钢板之间，并与所述增强约束钢板形成一个浇筑框架后和所述剪力墙浇筑为一体，所述耗能钢板通过螺栓与所述增强约束钢板连接固定。

优选的，所述剪力墙在所述通缝两侧的墙体厚度小于所述剪力墙的厚度，所述剪力墙的单侧厚度差为至少20mm。

优选的，所述通缝的宽度为20-25mm，所述通缝填充有粘弹性材料层或软木材料层。

优选的，所述耗能钢板为低屈服力的软钢板，所述软钢板上开设有圆孔或椭圆孔。

优选的，所述增强约束钢板和螺纹套筒采用焊接方式固定。

采用以上技术方案的有益效果是：该组合开缝剪力墙充分利用剪力墙竖向开设的通缝两侧的变形和耗能钢板的屈服耗能能力，来提高整个结构的耗能力。同时也通过在剪力墙开设竖缝的内、外两侧墙体上设置增强约束钢板，提高该开缝剪力墙的刚度和承载力。在开竖向通缝的剪力墙的通缝局部区域内外两侧设置增强约束钢板，既保证了该剪力墙的变形能力也方便了内外两侧耗能软钢板的连接和更换。该组合开缝剪力墙在结构正常使用的风荷载组合作用下，提供了足够的抗侧刚度；而在地震荷载作用下的大幅值振动时，利用软钢板的屈服耗能能力，发挥耗能减震作用。可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙具有普通开竖缝剪力墙延性好的优点，同时弥补了普通开竖缝剪力墙耗能能力差、刚度和承载力下降的缺点，同时实现了方便施工安装和震后修复、更换，符合建筑结构抗震、减震设计及功能性要求等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙的结构示意图；

图2是本发明可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙中的增强约束钢板与螺纹套筒连接图；

图3是本发明可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙中的增强约束钢板与剪力墙整体浇筑图；

图4是本发明的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙的分解示意图；

图中数字所表示的相应部件名称：

1、剪力墙    2、增强约束钢板    21、第一增强约束钢板       22、第二增强约束钢板   23、第三增强约束钢板    24、第四增强约束钢板    3，31,32、耗能钢板   4、螺纹套筒   5、高强螺栓。      

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本发明具体实施技术方案进一步说明。

实施例1

如图1和4所示，一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，用于提高建筑结构的耗能和抗震能力，包括剪力墙1、增强约束钢板2、耗能钢板3和螺纹套筒4。

剪力墙1竖向开设有通缝，增强约束钢板2用于提高剪力墙1的刚度和承载力及增加可更换性，包括分别设置在剪力墙1的通缝局部区域内、外两侧的第一增强约束钢板21、第二增强约束钢板22和第三增强约束钢板23、第四增强约束钢板24，各增强约束钢板分别与通缝两侧的剪力墙1浇筑连接。

耗能钢板3用于增强剪力墙的屈服耗能能力，包括分别与第一增强约束钢板21、和第二增强约束钢板22紧固连接的内侧耗能钢板31，及分别与第三增强约束钢板23和第四增强约束钢板24紧固连接的外侧耗能钢板32，耗能钢板分别设置于各增强约束钢板的外侧并将同侧的增强约束钢板连接固定。耗能钢板3为低屈服力的软钢板，软钢板上开设有椭圆孔。

螺纹套筒4用于耗能钢板3及增强约束钢板2的连接固定，螺纹套筒4穿设于对称设置在通缝两侧的各增强约束钢板之间，并与各增强约束钢板形成一个浇筑框架后和剪力墙1浇筑为一体，耗能钢板3通过高强螺栓5与各增强约束钢板连接固定。

如图2所示，为了保证的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙的变形能力，第一增强约束钢板21、第三增强约束钢板23和螺纹套筒4采用焊接的方式连接固定；第二增强约束钢板22、第四增强约束钢板24和螺纹套筒4也采用焊接的方式连接固定，形成连接装置来作为剪力墙的部分浇筑框架，然后与剪力墙浇筑成如图3所示的一体结构。为了满足增强约束钢板2和螺纹套筒4的连接强度，增强约束钢板2开设和螺纹套筒4同样孔径和数量螺栓孔，并与螺纹套筒4采用切口焊接方式连接。

为了减小设置的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙对结构使用功能的影响，剪力墙1在竖向通缝两侧的局部墙体厚度小于正常剪力墙墙体厚度，单侧的剪力墙厚度差为20mm。

为了减小通缝对剪力墙使用功能的影响，通缝的宽度为设置为20mm，通缝填充有粘弹性材料层。

如图4所示，在剪力墙浇筑时，第一增强约束钢板21、第二增强约束钢板22和第三增强约束钢板23、第四增强约束钢板24分别设置在开竖向通缝剪力墙1的通缝局部区域内、外两侧，各增强约束钢板分别与通缝两侧的剪力墙浇筑连接，螺纹套筒4穿设于对称设置在通缝两侧的第一增强约束钢板21与第三增强约束钢板23之间、第二增强约束钢板22与第四增强约束钢板24之间，并与各增强约束钢板形成一个浇筑框架后和剪力墙1浇筑为一体；设置在剪力墙一侧的开有椭圆孔的耗能钢板31分段与第一增强约束钢板21和第二增强约束钢板22由高强螺栓5紧固连接，设置在剪力墙另一侧的开有椭圆孔的耗能钢板32分段与第一增强约束钢板23和第二增强约束钢板24由高强螺栓5紧固连接。耗能钢板31和耗能钢板32开设和螺纹套筒4对应位置的螺栓孔，并采用高强螺栓5穿过耗能钢板31、32所开设的螺栓孔后与螺纹套筒4拧紧，从而把耗能钢板31分段与的第一增强约束钢板21和第二增强约束钢板22紧固连接；把耗能钢板32分段与的第三增强约束钢板23和第四增强约束钢板24紧固连接，形成如图1所示的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙。

实施例2

其余与实施例1相同，不同之处在于，剪力墙1在竖向通缝两侧的局部墙体厚度小于正常剪力墙墙体厚度，单侧的剪力墙厚度差为25mm；增强约束钢板设置有八块，分别与通缝两侧的剪力墙分段连接并浇筑连接；通缝的宽度为设置为22mm，通缝填充有软木材料层；耗能钢板为低屈服力的软钢板，软钢板上开设有圆孔。

实施例3

其余与实施例1相同，不同之处在于，剪力墙1在竖向通缝两侧的局部墙体厚度小于正常剪力墙墙体厚度，单侧的剪力墙厚度差为28mm；通缝的宽度为设置为25mm，通缝填充有粘弹性材料层。

采用以上技术方案的有益效果是：该组合开缝剪力墙充分利用剪力墙竖向开设的通缝两侧的变形和耗能钢板的屈服耗能能力，来提高整个结构的耗能能力。同时也通过在剪力墙开设竖缝的内、外两侧墙体上设置增强约束钢板，提高该开缝剪力墙的刚度和承载力。在开竖向通缝的剪力墙的通缝局部区域内外两侧设置增强约束钢板，既保证了该剪力墙的变形能力也方便了内外两侧耗能软钢板的连接和更换。该组合开缝剪力墙在结构正常使用的风荷载组合作用下，提供了足够的抗侧刚度；而在地震荷载作用下的大幅值振动时，利用软钢板的屈服耗能能力，发挥耗能减震作用。可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙具有普通开竖缝剪力墙延性好的优点，同时弥补了普通开竖缝剪力墙耗能能力差、刚度和承载力下降的缺点，同时实现了方便施工安装和震后修复、更换，符合建筑结构抗震、减震设计及功能性要求等优点。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，用于提高建筑结构的耗能和抗震能力，其特征在于，包括：

剪力墙，所述剪力墙竖向开设有通缝；

增强约束钢板，用于提高所述剪力墙的刚度和承载力及实现可更换性，所述增强约束钢板至少包括四块，分别设置于所述通缝两侧的墙体上并与所述通缝两侧的剪力墙浇筑连接；

耗能钢板，用于增强所述剪力墙的耗能能力，所述耗能钢板至少包括两块，分别设置于所述增强约束钢板的外侧并将同侧的增强约束钢板连接固定；

螺纹套筒，用于所述耗能钢板及增强约束钢板的连接固定，所述螺纹套筒穿设于对称设置在所述通缝两侧的所述增强约束钢板之间，并与所述增强约束钢板形成一个浇筑框架后和所述剪力墙浇筑为一体，所述耗能钢板通过螺栓与所述增强约束钢板连接固定。

2.根据权利要求1所述的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，其特征在于，所述剪力墙在所述通缝两侧的墙体厚度小于所述剪力墙的厚度，所述剪力墙的单侧厚度差为至少20mm。

3.根据权利要求1或2所述的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，其特征在于，所述通缝的宽度为20-25mm，所述通缝填充有粘弹性材料层或软木材料层。

4.根据权利要求3所述的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，其特征在于，所述耗能钢板为低屈服力的软钢板，所述软钢板上开设有圆孔或椭圆孔。

5.根据权利要求4所述的可更换式耗能钢板组合开缝剪力墙，其特征在于，所述增强约束钢板和螺纹套筒采用焊接方式固定。