CN105003004B - 一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙及墙趾构件 - Google Patents
一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙及墙趾构件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙及墙趾构件，剪力墙内置型钢，型钢的底端与下层楼面构件之间的剪力墙上预留有墙趾安置腔，墙趾安置腔内安装有可拆卸的墙趾构件，墙趾构件的顶端与型钢的底端相连，墙趾构件的底端与下层楼面构件相连；墙趾构件包括U型板卡和消能弹簧，U型板卡的两侧对称加工有贯通的卡槽；消能弹簧的两端均安装有连接钢板，连接钢板卡在卡槽的外侧使得消能弹簧安装在U型板卡内部。保证母墙整体不坏，墙趾构件可以多次更换，抗震功能迅速恢复的特色。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程领域，主要涉及型钢混凝土剪力墙，具体涉及一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙及墙趾构件。
背景技术
目前实际工程中的剪力墙结构在地震作用下，剪力墙底部区域发生了严重破坏，虽然剪力墙结构不会发生整体倒塌，然而震后修复工作难以进行，影响了人们的正常生产生活。
在地震组合作用下剪力墙的破坏模式主要是弯曲破坏和剪切破坏，普通钢筋混凝土剪力墙容易发生剪切破坏，墙脚混凝土脱落，墙体底部水平剪切裂缝有可能贯通，这种破坏是不可修复而不能继续使用，只能废弃，为了避免剪力墙发生剪切破坏，在钢筋混凝土剪力墙两端对称配置型钢，承担水平力，减小混凝土的剪应力，提高延性和耗能能力。
对两端配置型钢混凝土剪力墙进行低周反复荷载试验，最终因混凝土压碎而破坏，属于弯曲破坏，破坏主要集中在墙肢两侧和根部，即墙趾破坏最为严重。
发明内容
针对现有技术的不足，本申请经过大量研究发现，若在易破坏部位用软钢消能阻尼器进行替换，在母体墙抵抗地震作用时，软钢消能阻尼器耗散外部地震输入能量，保护了母体墙免受震害,每次地震后，及时更换消能阻尼器，反复如此，实现结构抗震功能快速恢复的目的。因此，本发明的目的在于， 提供一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙及墙趾构件，解决型钢混凝土剪力墙在破坏后难以修复而不能继续使用的问题。
为了实现上述任务，本发明采用如下技术方案予以实现：
一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙，包括剪力墙，剪力墙顶端连接上层楼面构件，剪力墙底端连接下层楼面构件，所述的剪力墙内置型钢，型钢的顶端与上层楼面构件相接，型钢的底端与下层楼面构件不相接；
型钢的底端与下层楼面构件之间的剪力墙上预留有墙趾安置腔，墙趾安置腔内安装有可拆卸的墙趾构件，墙趾构件的顶端与型钢的底端相连，墙趾构件的底端与下层楼面构件相连；
所述的墙趾构件包括U型板卡和消能弹簧，U型板卡的两侧对称加工有贯通的卡槽；
消能弹簧的两端均安装有连接钢板，连接钢板卡在卡槽的外侧使得消能弹簧安装在U型板卡内部。
本发明还具有如下区别技术特征：
所述的连接钢板上加工有螺栓孔，螺栓穿过螺栓孔将墙趾构件安装在型钢的底端和下层楼面构件上。
所述的U型板卡和消能弹簧均采用低屈服点钢制成。
所述的型钢的屈服强度与连接钢板的屈服强度相同，型钢的屈服强度为U型板卡的屈服强度的2倍。
所述的消能弹簧的刚度系数ko＝25×103kN/m。
本发明还要保护一种墙趾构件，包括U型板卡和消能弹簧，U型板卡的两侧对称加工有贯通的卡槽；
消能弹簧的两端均安装有连接钢板，连接钢板卡在卡槽的外侧使得消能 弹簧安装在U型板卡内部。
所述的U型板卡和消能弹簧均采用低屈服点钢制成。
所述的消能弹簧的刚度系数ko＝25×103kN/m。
本发明的有益效果在于：
(Ⅰ)本发明可以将剪力墙所有的非弹性破坏集中到墙趾安置腔处的墙趾构件处，保证母体墙整体不坏，墙趾构件可以多次更换，抗震功能迅速恢复的特色。
(Ⅱ)本发明采用屈服点较低的可更换的墙趾构件具有较强的塑性变形及耗能能力，对结构性能的影响在可控范围之内，容易生产制造，便于安装拆卸，材料廉价，能满足结构更换的适用性要求，与结构的连接简单，并且它的结构形式可以根据实际工程的需要进行灵活设计。
(Ⅲ)本发明两端配置的型钢优选I字型钢，既可避免剪力墙发生剪切破坏又可以与下端的墙趾构件共同受力变形。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是墙趾构件的结构示意图。
图中各个标号的含义为：1-剪力墙，2-上层楼面构件，3-下层楼面构件，4-型钢，5-墙趾安置腔，6-墙趾构件，7-螺栓；
(6-1)-U型板卡，(6-2)-消能弹簧，(6-3)-卡槽，(6-4)-连接钢板，(6-5)-螺栓孔。
以下结合附图和实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例给出一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙，如图1和图2所示，包括剪力墙1，剪力墙1顶端连接上层楼面构件2，剪力墙1底端连接下层楼面构件3，所述的剪力墙1内置型钢4，型钢4的顶端与上层楼面构件2相接，型钢4的底端与下层楼面构件3不相接；
型钢4的底端与下层楼面构件3之间的剪力墙1上预留有墙趾安置腔5，墙趾安置腔5内安装有可拆卸的墙趾构件6，墙趾构件6的顶端与型钢4的底端相连，墙趾构件6的底端与下层楼面构件3相连；
所述的墙趾构件6包括U型板卡6-1和消能弹簧6-2，U型板卡6-1的两侧对称加工有贯通的卡槽6-3；
消能弹簧6-2的两端均安装有连接钢板6-4，连接钢板6-4卡在卡槽6-3的外侧使得消能弹簧6-2安装在U型板卡6-1内部。
型钢4优选I型钢，既可避免剪力墙发生剪切破坏又可以与下端的墙趾构件共同受力变形。
墙趾安置腔5是根据地震作用下两端带型钢的混凝土剪力墙墙趾破坏的区域而确定。剪力墙1因被挖去一定的空间，截面被削弱了，将与墙趾构件6平行高度范围内的剪力墙1中的水平分布钢筋的间距减小来补偿剪力墙1的抗剪承载力的降低。
墙趾构件6的承载力与被替换的墙趾基本持平，耗能能力远远大于原被替换的墙趾处的耗能能力，可集中消耗外部输入的地震能量，保护母体墙不 坏。
U型板卡6-1的尺寸是根据墙趾安置腔5的大小确定的。U型板卡6-1承受压力，消能弹簧6-2承受拉力；并且设计的墙趾构件6的承载力基本等于原被替代部分的承载力，保证结构承载力满足要求，墙趾构件6的消能能力能满足耗散外部输入地震能量的要求。
进一步地，型钢4的底端焊接一块钢板，钢板上设置有若干高强度的螺栓7，连接钢板6-4上加工有螺栓孔6-5，螺栓7穿过螺栓孔6-5将墙趾构件6安装在型钢4的底端和下层楼面构件3上。
进一步地，U型板卡6-1和消能弹簧6-2均采用低屈服点钢制成。本发明所述的低屈服点钢指的是屈服强度低于180MPa的钢材，典型的低屈服点钢如08F钢，它的屈服点只有176MPa左右，在各类钢中其屈服点显著偏低。
更进一步地，型钢4的屈服强度与连接钢板6-4的屈服强度相同，型钢4的屈服强度为U型板卡6-1的屈服强度的2倍。
更进一步地，消能弹簧6-2的刚度系数ko＝25×103kN/m，此时的耗能效率能达到75％左右。
对外观要求高的建筑结构可以作一个模具，将墙趾安置腔5封上，在模具上用水泥砂浆抹面，即可达到美观的要求。在地震作用组合下，墙趾构件6，即软钢消能阻尼器耗散地震能量，剪力墙1保持弹性，墙趾构件6发生塑性变形破坏，震后及时进行修复更换，修复更换的施工工序是在墙趾安置腔5处先凿除已破坏的混凝土，然后将模具取出，对发生了塑性变形的U型板卡6-1及消能弹簧6-2进行更换，更换的U型板卡6-1及消能弹簧6-2与之前的相同，继续将模具封上墙趾安置腔5，用水泥砂浆抹到修补部位，可以反复如此，简单、高效，快速恢复人们的生产生活水平。
综上所述带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙可以在高层建筑及地震多发区大量推广应用，本发明采用国际最新抗震设计理念，且对结构性能的影响在可控范围之内，将具有重要的理论意义和广阔的应用前景。
实施例2：
本实施例给出一种墙趾构件，如图2所示，包括U型板卡6-1和消能弹簧6-2，U型板卡6-1的两侧对称加工有贯通的卡槽6-3；
消能弹簧6-2的两端均安装有连接钢板6-4，连接钢板6-4卡在卡槽6-3的外侧使得消能弹簧6-2安装在U型板卡6-1内部。
进一步地，U型板卡6-1和消能弹簧6-2均采用低屈服点钢制成。
更进一步地，消能弹簧6-2的刚度系数ko＝25×103kN/m。
Claims (1)
1.一种带有可更换墙趾构件的型钢混凝土剪力墙，包括剪力墙(1)，剪力墙(1)顶端连接上层楼面构件(2)，剪力墙(1)底端连接下层楼面构件(3)，其特征在于：所述的剪力墙(1)内置型钢(4)，型钢(4)的顶端与上层楼面构件(2)相接，型钢(4)的底端与下层楼面构件(3)不相接；
型钢(4)的底端与下层楼面构件(3)之间的剪力墙(1)上预留有墙趾安置腔(5)，墙趾安置腔(5)内安装有可拆卸的墙趾构件(6)，墙趾构件(6)的顶端与型钢(4)的底端相连，墙趾构件(6)的底端与下层楼面构件(3)相连；
所述的墙趾构件(6)包括U型板卡(6-1)和消能弹簧(6-2)，U型板卡(6-1)的两侧对称加工有贯通的卡槽(6-3)；
消能弹簧(6-2)的两端均安装有连接钢板(6-4)，连接钢板(6-4)卡在卡槽(6-3)的外侧使得消能弹簧(6-2)安装在U型板卡(6-1)内部；
所述的连接钢板(6-4)上加工有螺栓孔(6-5)，螺栓(7)穿过螺栓孔(6-5)将墙趾构件(6)安装在型钢(4)的底端和下层楼面构件(3)上；
所述的U型板卡(6-1)和消能弹簧(6-2)均采用低屈服点钢制成；
所述的型钢(4)的屈服强度与连接钢板(6-4)的屈服强度相同，型钢(4)的屈服强度为U型板卡(6-1)的屈服强度的2倍；
所述的消能弹簧(6-2)的刚度系数Ko＝25×103kN/m。
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