CN105793497B - 用于结合到钢筋混凝土框架中的砖或砌体墙中以防护由地震活动引起的破坏的橡胶部分 - Google Patents
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Abstract
一种用作结构构件的橡胶部分，用于结合到钢筋混凝土框架的砖或砌体墙结构中，定位在墙的平面内，具有长度x和沿其长度的刚度Sx、宽度y和跨过其宽度的刚度Sy，以及厚度z和跨过其厚度的刚度Sz，该部分的刚度是不均的，其中Sy＞Sx。该部分是适合的使得在使用时其能够控制地震活动引起的墙的振动，且还具有缓冲效果，由此提高结构的能量耗散能力。橡胶部分优选为板的形式，且可叠层在一个或两个主表面上。板的两个主表面可为异型的，例如，跨过其宽度为波状的。
Description
技术领域
本发明涉及一种橡胶部分，其用作结构构件来结合到钢筋混凝土(r.c.)中的砖或砌体墙(masonry wall)中，以保护墙和结构免受地震活动引起的破坏。
背景技术
改善钢筋混凝土框架结构中的砌体填充物的地震响应的两种受欢迎的传统途径在于在地震事件期间防止平面内受破坏的填充物经历平面外的垮塌，或避免平面内的破坏以便防止平面外的垮塌。由于在地震之后，破坏的隔墙(partition)和填充物必须替换，故允许破坏具有显著的修复成本缺点。后一途径涉及以一种方式使预制面板悬置于框架中，使得在地震事件期间没有平面内变形施加到面板上。这需要并未广泛应用于低收入国家的复杂且昂贵的技术。此外，其可导致预制面板之间的接头的较弱持久性，且因此可导致对钢筋混凝土结构的地震要求提高。
地震期间对填充物和隔墙的平面内的破坏是平面外垮塌的主要原因。我们发现可通过使用橡胶结构构件防止平面内破坏来以相比于传统途径不同且更有效得多的方式解决平面外垮塌的问题。构件还可基于钢筋混凝土的抗力矩结构来显著地改善建筑物(新的和现有的)的地震表现。
发明内容
本发明提供了一种用作结构构件的橡胶部分，其用于结合到钢筋混凝土框架的砖或砌体墙结构中，定位在墙的平面中，该部分具有长度x和沿其长度的刚度Sx、宽度y和跨过其宽度的刚度Sy，以及厚度z和跨过其厚度的刚度Sz，该部分的刚度是不均的，其中Sy＞Sx，所述部分是适合的使得在使用时其能够控制由地震活动引起的墙的振动，且还具有缓冲效果，由此提高了结构的能量耗散能力。当该部分水平位于墙的平面内，且在一排水平的砖上或中时，该部分的不同刚度要求将优选为使得Sz > Sy > Sx。作为备选，当该部分竖直位于墙的平面内，在墙和钢筋混凝土框架中的竖直砖叠层附近时，优选Sy > Sx且Sy > Sz。
根据本发明提出的创新途径具有技术很简单的特征，其不但适用于现代结构，而且适用于世界上的低收入地震地区中普遍的传统低成本构造。其依靠从橡胶装置获得在三个正交方向上的强度、变形性和能量耗散能力的组合。因此，本发明的橡胶部分的使用将在期望的性能水平下最小化对隔墙和填充物的地震破坏、通过提供辅助能量耗散元件来降低对钢筋混凝土的地震要求，且因此降低了建筑物的构建成本和寿命周期成本。
橡胶部分结构构件优选具有基本矩形的形状。其可将橡胶成分挤制成长条形式或通过模制(例如，压缩或传递模制)来制成。橡胶可为合成橡胶或天然橡胶，或再生或再循环橡胶。
根据优选实施例，橡胶部分为板的形式。作为优选，板的两个主表面是异型的。例如，跨过该部分的宽度的横截面具有多个交错的升高部分和降低部分。
根据一个优选实施例，橡胶部分跨过其宽度是至少部分地波状的，其中波纹沿部分的长度延伸。通常，波纹在截面中将具有诸如弯曲波、方波或三角波的波的形式。
橡胶部分可在一个或两个主侧(即，上表面和下表面)上与不可延伸材料层叠。不可延伸材料的实例包括刚性板和不可延伸的织物。叠层允许橡胶部分在各种方向上实现所需的刚度。
作为备选或此外，橡胶部分可包含空隙和/或内含物，以允许该部分实现各种方向上的所需刚度，内含物可为可压缩的或不可压缩的材料。
附图说明
为了本发明可完全理解且容易实施起效，现在将仅通过举例的方式参照附图来描述本发明，在附图中：
图1a为具有砌体填充物的钢筋混凝土框架的图解视图，其中本发明的橡胶部分结构构架的实施例用于壳体中，替代了填充物中的三排砌体砖。
图1b为具有砌体填充物的钢筋混凝土框架的图解视图，其中本发明的橡胶部分示为已经替代填充物和墙中的砌体砖与钢筋混凝土框架之间的成排的灰浆。
图2a至2h示出了如图1a中所述的方式应用的包含橡胶部分的壳体的不同实施例。
图3a至3e示出了如图1b中所述的方式应用的截面中的橡胶部分结构构件的不同实施例。
图4a至4e示出了基于图3b所示的橡胶部分结构构件的，橡胶部分结构构件的不同实施例。
具体实施方式
如图1a中所示，钢筋混凝土框架1填充砌体砖2。三排砌体砖由复合的橡胶/砌体结构构件3替换，其中各个均包括在砖上形成壳体的如图2a中所示的本发明的橡胶部分。图2b至2h中图解示出了使用橡胶部分的备选壳体。图2b中所示的结构构件包含了内含物4。图2c中所示的构件包括具有三角形截面的壳体，且图2d中所示的构件包括具有弧形截面的壳体。图2e至2h示出了用于具有空隙、内含物和/或叠层的橡胶壳体的备选设计。
图1b示出了填充有砌体砖2的钢筋混凝土框架1。在该实施例中，挤制条形式的橡胶部分替代了砌体砖的一些连续层之间的灰浆。橡胶部分5可具有如图3a至3e中所示长度方向延伸的波纹。图3a至3c示出了波纹的不同实施例，其在截面中示出了弯曲波形式。图3d示出了(截面中)方波形式的波纹，且图3e示出了(截面中)三角波或锯齿形式的波纹。橡胶部分可利用灰浆或其它可模制但可硬化的成分置于框架中的砖的连续层之间，该成分填充橡胶部分与砖的表面之间的间隙。图3a示出了其中橡胶部分5嵌入灰浆6中的实施例。灰浆或其它可模制但可硬化的成分应当具有足够的强度来维持在砖与橡胶部分之间传递从地震事件中出现的任何力所需的应力。作为备选，橡胶部分可夹在或粘结在刚性板与不可延伸的织物(例如，不可延伸的织造织物)之间。灰浆或其它可模制但可硬化的成分然后可用于填充橡胶部分与砖表面之间的空隙，且将部分粘结到砖的表面上。刚性板或织造织物的粗糙表面将提供良好的键入机构，且因此较强的粘结。
橡胶层可如图4a中针对图3b中所示的截面所示那样为均质的，或与不可延伸的材料7层叠，以实现如图4b和4e中针对图3b中所示的截面所示的在各种方向上的构件的所需刚度。作为备选，橡胶层可具有如图4c中针对图3b中所示的截面所示的空隙8，或具有如图4d中针对图3b中所示的截面的可压缩或不可压缩的内含物9。橡胶可为具有低或高的缓冲水平的由新鲜材料合成或天然的或再生或再循环的。
作为优选，为了优化缓冲，橡胶将为高缓冲橡胶。
橡胶部分可用于墙的构建中的结构构件，以便防止地震事件引起的破坏。
本发明的基本原理依靠从橡胶部分获得三个正交方向上的强度、变形性和能量耗散能力的组合。因此，有可能以一种方式设计钢筋混凝土框架、隔墙和填充物，使得其组合性能在以下方面优化：
在期望性能水平下最小化对隔墙和填充物的地震破坏；
通过提供辅助能量耗散元件来减少对钢筋混凝土的地震要求；
改善现有的钢筋混凝土框架在地震事件之前或之后的地震表现；
最小化建筑物的构建成本和其寿命周期成本。
用于本发明的橡胶部分的材料可为新鲜或再循环的合成橡胶或天然橡胶，且可为低缓冲橡胶或高缓冲橡胶。高缓冲橡胶将适于对结构的延性要求较高的高地震活动地区。使用辅助缓冲装置加强建筑物的缓冲将降低对结构的要求。这将提供新结构的成本降低，以及提供简单改造途径来升级认为脆弱的建筑物。
Claims (31)
1.一种橡胶部分在钢筋混凝土框架结构内的砖墙的构造中的使用，以用于在地震事件期间消除对墙的平面内破坏，同时控制墙的平面外的垮塌，所述部分沿所述墙的三个正交方向具有不均的刚度以及缓冲特性，由此提高了结构的能量耗散能力，该使用包括将所述橡胶部分定位在所述墙的平面内且在水平成排的砖上或中，其中所述橡胶部分具有长度x和沿其长度的刚度Sx、宽度y和跨过其宽度的刚度Sy，以及厚度z和跨过其厚度的刚度Sz，所述部分的刚度是不均的，其中Sz > Sy > Sx，并且其中所述橡胶部分是板的形式，并且其中所述橡胶部分具有跨过所述部分的宽度的横截面，其具有多个交错的升高部分和降低部分。
2.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分具有基本矩形的形状。
3.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述部分具有沿其长度延伸的波纹。
4.根据权利要求3所述的使用，其特征在于，所述波纹的截面具有选自弯曲波、方波和三角波的波的形式。
5.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的橡胶为合成橡胶、天然橡胶、再生橡胶或再循环橡胶。
6.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分为挤制条。
7.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分为模制部分。
8.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分与不可延伸的材料层叠。
9.根据权利要求8所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分在两侧上层叠。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的使用，其特征在于，所述不可延伸的材料为刚性板或不可延伸的织物。
11.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的所述橡胶包含空隙或内含物。
12.根据权利要求11所述的使用，其特征在于，所述内含物为可压缩的内含物或不可压缩的内含物。
13.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分形成为壳体来至少部分地覆盖砖墙中的砖。
14.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的所述橡胶为高缓冲橡胶。
15.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分位于所述砖墙中的两个连续水平排的砖之间。
16.根据权利要求1所述的使用，其特征在于，橡胶条的外表面与所述砖的内表面之间的任何间隙填充有可硬化的成分。
17.一种橡胶部分在钢筋混凝土框架结构内的砖墙的构造中的使用，以用于在地震事件期间消除对墙的平面内破坏，同时控制墙的平面外的垮塌，所述部分具有不均的刚度以及缓冲特性，由此提高了结构的能量耗散能力，该使用包括将所述橡胶部分竖直地定位在所述墙的平面内、位于所述墙的砖的竖直叠层附近、且在所述钢筋混凝土框架中，其中所述橡胶部分具有长度x和沿其长度的刚度Sx、宽度y和跨过其宽度的刚度Sy，以及厚度z和跨过其厚度的刚度Sz，所述部分的刚度是不均的，使得Sy > Sx且Sy >Sz，并且其中所述橡胶部分是板的形式，并且其中所述橡胶部分具有跨过所述部分的宽度的横截面，其具有多个交错的升高部分和降低部分。
18.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分具有基本矩形的形状。
19.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述部分具有沿其长度延伸的波纹。
20.根据权利要求19所述的使用，其特征在于，所述波纹的截面具有选自弯曲波、方波和三角波的波的形式。
21.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的橡胶为合成橡胶、天然橡胶、再生橡胶或再循环橡胶。
22.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分为挤制条。
23.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分为模制部分。
24.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分与不可延伸的材料层叠。
25.根据权利要求24所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分在两侧上层叠。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的使用，其特征在于，所述不可延伸的材料为刚性板或不可延伸的织物。
27.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的所述橡胶包含空隙或内含物。
28.根据权利要求27所述的使用，其特征在于，所述内含物为可压缩的内含物或不可压缩的内含物。
29.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分形成为壳体来至少部分地覆盖砖墙中的砖。
30.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，所述橡胶部分的所述橡胶为高缓冲橡胶。
31.根据权利要求17所述的使用，其特征在于，橡胶条的外表面与所述砖的内表面之间的任何间隙填充有可硬化的成分。
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