CN106639030B - 一种可摇摆耗能的正交胶合木双板抗震墙 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可摇摆耗能的正交胶合木双板抗震墙，由正交胶合木（Cross Laminated Timber，简称CLT）剪力墙、摩擦型竖向连接件和摩擦型抗拔锚固件组成，两片正交胶合木剪力墙由摩擦型竖向连接件拼接，墙体通过摩擦型抗拔锚固件与楼板或基础连接。在地震作用下，正交胶合木剪力墙在墙板平面内发生转动，摩擦型竖向连接件受剪，其搭接摩擦面发生相对滑移以耗散能量；同时，特殊设计的抗拔锚固件配合正交胶合木剪力墙的转动，所述抗拔锚固件中的摩擦面也发生相对滑移以消耗能量。震后正交胶合木剪力墙基本无损伤，竖向连接件和抗拔锚固件中的摩擦片不发生破坏，震后无需更换，达到小震下结构稳定，大震下抗震墙发生摇摆但不破坏，震后无需维修或仅需少量维修的理想抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，特别是涉及一种用于减小工程结构地震灾害的具有可摇摆耗能功能的正交胶合木双板抗震墙。
背景技术
地震具有突发性和不可预测性，且发生频度较高，给人类社会造成了巨大的损失。我国是陆地地震多发国家之一，尤其是近年来频繁发生的大地震，对建筑结构造成了严重的震害。
正交胶合木是一种至少由三层实木锯材或结构复合板材正交组坯，采用结构胶黏剂压制而成的矩形、直线、平面板材形式的工厂预制工程木产品。就正交胶合木的结构性能而言，正交胶合木板材相比其他类型的木质复合板材来说，可以被用作为承重板和剪力墙。与此同时，与钢材、砖、玻璃、塑料或混凝土等材料相比，正交胶合木也彰显出更好的环境绩效。
我国现行的抗震规范对抗震设防目标和设计方法分别为三水准设防和两阶段设计方法，传统的建筑结构体系通过建筑材料的延性和结构变形来抵抗地震作用，耗散地震能量，保证主体结构的安全，震后结构虽未发生倒塌，但往往使结构和构件有很大的残余变形，大大增加了震后结构的维修难度，同时也加大了修复费用。具有可摇摆耗能功能的双板抗震墙结构以传统抗震结构为基础，以摩擦耗能为手段，可以有效地减少建筑结构在地震中的损伤，它不仅能够在地震发生时充分耗能，保障结构的安全可靠，保护人们的生命安全，同时也有助于震后结构快速修复，使结构能够尽快地恢复正常使用，是结构抗震设计的一个新方向，在近年来也逐步被应用于工程中。
然而正交胶合木抗震墙在传统抗震设计中的可恢复功能特性未被很好地设计与实现，地震作用后，传统剪力墙的角钢节点出现抗拔破坏、剪切破坏、劈裂破坏等破坏模式，正交胶合木板材也出现开裂、分层等破坏，且正交胶合木剪力墙有较大的残余变形，修复困难。
针对现有正交胶合木抗震墙存在的问题，本发明提出具有可摇摆耗能功能的正交胶合木双板抗震墙的装置和技术，通过墙体摇摆和连接件摩擦耗能，有效减轻正交胶合木抗震墙的震后损伤，大大降低抗震墙震后修复难度，提高正交胶合木抗震墙的修复效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减小工程结构地震灾害的具有可摇摆耗能功能的正交胶合木双板抗震墙，减小工程结构地震灾害，已解决现有正交胶合木剪力墙结构在大震下不易修复或修复成本较高的问题，本发明通过连接装置的设计，利用连接件中的摩擦材料在地震作用下充分消耗能量的特性，大幅降低了正交胶合木剪力墙结构在震后的修复费用和难度。
本发明所需要解决的问题通过以下技术方案实现：
一种可摇摆耗能的正交胶合木双板抗震墙，包括第一正交胶合木剪力墙11、第二正交胶合木剪力墙12、摩擦型竖向连接件21、第一摩擦型抗拔锚固件31、第二摩擦型抗拔锚固件32、第三摩擦型抗拔锚固件33和第四摩擦型抗拔锚固件34，其中：
所述第一正交胶合木剪力墙11和第二正交胶合木剪力墙12之间通过若干个摩擦型竖向连接件21拼接组成墙体结构，所述摩擦型竖向连接件21位于墙体结构侧边，通过钉与墙体结构连接；第一正交胶合木剪力墙11的底部通过第一摩擦型抗拔锚固件31和第二摩擦型抗拔锚固件32连接楼板或基础，第二正交胶合木剪力墙12的底部通过第三摩擦型抗拔锚固件33和第四摩擦型抗拔锚固件34连接楼板或基础；且第一摩擦型抗拔锚固件31、第二摩擦型抗拔锚固件32、第三摩擦型抗拔锚固件33和第四摩擦型抗拔锚固件34位于墙脚处；
所述摩擦型竖向连接件21由第一零部件211、第二零部件212、第一无石棉有机摩擦材料2113和第二无石棉有机摩擦材料2123组成，第一零部件211和第二零部件212的结构相同，第一零部件211由第一槽形板座2111和第一钢板2112焊接而成，第二零部件212由第二槽形板座2121和第二钢板2122焊接而成，第一零部件211通过钉子固定于第一正交胶合木剪力墙11侧边，第二零部件212通过钉子固定于第二正交胶合木剪力墙12侧边；第一零部件211中的第一钢板2112预留有三个第一螺栓长孔41，第二零部件212中的第二钢板2122预留有三个第二螺栓长孔42，第一钢板2112的第一螺栓长孔41和第二钢板2122的第二螺栓长孔42两两正交，连接方式为通过长螺栓51连接，所述长螺栓51可在第一螺栓长孔41和第二螺栓长孔42中滑动；所述第一无石棉有机摩擦材料2113粘贴于第一钢板2112上，所述第二无石棉有机摩擦材料2123粘贴于第二钢板2122上，使第一钢板2112和第二钢板2122通过第一无石棉有机摩擦材料2113和第二无石棉有机摩擦材料2123形成接触面，对长螺栓51施加预紧力，使第一钢板2112和第二钢板2122接触面可以充分摩擦耗能；
所述第一摩擦型抗拔锚固件31、第二摩擦型抗拔锚固件32、第三摩擦型抗拔锚固件33和第四摩擦型抗拔锚固件34的结构相同，均由上部部件311、下部底座312、第三无石棉有机摩擦材料3113和第四无石棉有机摩擦材料3123组成，上部部件311由槽形板座3111和第三钢板3112焊接而成，上部部件311通过钉子固定于墙体结构的墙脚部位；上部部件311中的第三钢板3112预留第一螺栓孔45，下部底座312预留一个异型长孔48、第二螺栓孔49和第三螺栓孔50，第一螺栓52穿过第一螺栓孔45和异型长孔48，使上部部件311和下部底座312相连接，所述第一螺栓52可在异型长孔48中来回滑动，下部底座312通过螺栓连接于楼板或基础；所述第三无石棉有机摩擦材料3113粘贴于第三钢板3112上，所述第四无石棉有机摩擦材料3123粘贴于下部底座312上，形成接触面，对第一螺栓52施加预紧力，使第三钢板3112和下部底座312接触面可以充分摩擦耗能；
第一正交胶合木剪力墙11和第二正交胶合木剪力墙12在地震作用下绕墙脚发生转动，位于墙体结构间的摩擦型竖向连接件所受剪力大于其内部摩擦力时开始滑移耗能，所述第一无石棉有机摩擦材料2113和第二无石棉有机摩擦材料2123同相应的第一钢板2112和第二钢板2122错动耗散能量，可以大幅降低木剪力墙的损伤；所述墙体结构绕其一边墙脚转动时，另一边墙脚抬升，墙脚处的抗拔锚固件可产生相应滑动变形以配合墙体转动，所述每个摩擦型抗拔锚固件中的两个无石棉有机摩擦材料同相应的钢板错动耗散能量；在地震往复作用下，第一正交胶合木剪力墙11、第二正交胶合木剪力墙12分别绕其两个墙脚转动，双板抗震墙配合地震作用左右摇摆，所述摩擦型竖向连接件21和四个抗拔锚固件中的摩擦面滑移，能消耗大部分地震能量，震后墙体基本没有损伤，摩擦型竖向连接件21和四个摩擦型抗拔锚固件中的摩擦片不发生破坏，震后无需更换，达到小震下结构稳定，大震下抗震墙发生摇摆但不破坏，震后无需维修或仅需少量维修的理想抗震性能。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
（1）本发明减震效果好，抗震性能优越。在小震下，正交胶合木剪力墙具有良好的抗侧刚度，能够抵抗水平地震作用引起的剪力；在中震或大震下，因抗震墙结构的可摇摆特性，摩擦型竖向连接件和抗拔锚固件具有较好的变形和耗能能力，充分发挥了耗能减震的作用。这种工作机制使剪力墙结构在地震作用下具有良好的耗能能力，显著减小了结构的损伤。
（2）本发明使得结构在震后易修复且大幅度降低了修复费用。在中震或大震下，摩擦型竖向连接件和抗拔锚固件充分地变形和耗能，由于变形集中于连接件中，有效地控制了正交胶合木剪力墙的变形，大幅度降低了剪力墙的损伤，由于特殊设计的摩擦型竖向连接件和抗拔锚固件的可滑动变形功能，连接件中的无石棉有机摩擦材料摩擦耗能，使得摩擦型连接件在地震作用下不发生破坏，震后无需更换。
（3）本发明构造简单，易于施工且施工速度快、工期短，符合建筑工业化的发展趋势，摩擦型耗能件制作简单，价格低廉，且具有很高的性价比优势，在实际的工程应用中有巨大的前景。
附图说明
图1显示为本发明的具有可摇摆耗能功能的正交胶合木抗震墙的结构示意图；
图2显示为图1的A处摩擦型竖向连接件的示意图；
图3显示为摩擦型竖向连接件中第一、二零部件及钢板内侧粘无石棉有机材料的示意图。
图4显示为图2中1-1处的摩擦型竖向连接件与正交胶合木剪力墙连接方式的剖面示意图；
图5显示为图1中的B处墙脚节点第一摩擦型抗拔锚固件连接的(ａ)前视、(ｂ)后视、(ｃ)左视图；
图6显示为摩擦型抗拔锚固件中的(ａ)下部底座正视图、(ｂ)上部部件正视图、(ｃ)下部底座左视图及(ｄ)上部部件左视图。
图中标号：11、12分别为第一、第二正交胶合木剪力墙，21为摩擦型竖向连接件，31、32、33、34分别为第一、第二、第三、第四摩擦型抗拔锚固件，2113、2123分别为第一、第二无石棉有机摩擦材料，211为第一零部件，212为第二零部件，2111、2121分别为第一、第二槽形板座，2112、2122分别为第一、第二钢板，41、42分别为第一、第二螺栓长孔，51为长螺栓，311为上部部件，312为下部底座，3113、3123分别为第三、第四无石棉有机摩擦材料，3112为第三钢板，45、49、50分别为第一、第二和第三螺栓孔，48为异型长孔，52为第一螺栓，43、44、46、47分别为第四、第五、第六、第七螺钉孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1：如图1所示，本发明的具有可摇摆耗能功能的正交胶合木抗震墙，包括第一正交胶合木剪力墙11、第二正交胶合木剪力墙12、摩擦型竖向连接件21和第一摩擦型抗拔锚固件31、第二摩擦型抗拔锚固件32、第三摩擦型抗拔锚固件33、第四摩擦型抗拔锚固件34，所述第一正交胶合木剪力墙11和第二正交胶合木剪力墙12由若干个摩擦型竖向连接件21连接，第一和第二正交胶合木剪力墙挖除墙脚局部部分，以安装四个摩擦型抗拔锚固件。
如图2、图3所示，所述摩擦型竖向连接件21分为第一零部件211和第二零部件212，第一零部件211和第二零部件212分别用钉子固定于第一正交胶合木剪力墙11和第二正交胶合木剪力墙12的侧边，第一零部件211中的第一槽形板座2111和第二零部件212中的第二槽形板座2121分别与第一正交胶合木剪力墙11和第二正交胶合木剪力墙12相扣，槽形板座中预留第四螺钉孔43和第五螺钉孔44，第四和第五螺钉孔错开，采用的钉子长度略小于墙板厚度；第一零部件211和第二零部件212中的第一钢板2112和第二钢板2122分别与第一槽形板座2111和第二槽形板座2121焊接，第一钢板2112预留的三个第一螺栓长孔41与水平方向呈45°角，第二钢板2122预留的三个第二螺栓长孔42与水平方向呈135°角，第一无石棉有机摩擦材料2113和第二无石棉有机摩擦材料2123满覆于第一钢板2112和第二钢板2122的内侧以形成接触面，第一零部件211和第二零部件212用长螺栓51连接，长螺栓51可在第一螺栓长孔41和第二螺栓长孔42中滑动，安装时给长螺栓51施加预紧力，使第一钢板2112和第二钢板2122的接触面充分摩擦耗能，达到减震目的。
如图5所示，所述第一摩擦型抗拔锚固件31分为上部部件311和下部底座312，上部部件311用钉子固定在第一正交胶合木剪力墙11的墙脚处，上部部件311中的槽形板座3111与墙体相扣，槽形板座3111预留第六螺钉孔46和第七螺钉孔47，第六和第七螺钉孔错开，采用的钉子长度略小于墙板厚度；上部部件311预留第一螺栓孔45，与下部底座312用第一螺栓52连接，安装时给第一螺栓52施加预紧力，当墙体摇摆时，第一螺栓52可在下部底座312预留的异型长孔48中来回滑动，如图6a所示，异型长孔48根据墙体摇摆时第一螺栓52的运动路径设计，给抗拔锚固件31中上部部件311和下部底座312间的相对滑移提供了充分的滑动空间；下部底座312预留第二螺栓孔49和第三螺栓孔50，如图6c所示，用螺栓将下部底座312与楼板或基础半刚接连接。
Claims (1)
1.一种可摇摆耗能的正交胶合木双板抗震墙，包括第一正交胶合木剪力墙(11)、第二正交胶合木剪力墙(12)、摩擦型竖向连接件(21)、第一摩擦型抗拔锚固件(31)、第二摩擦型抗拔锚固件(32)、第三摩擦型抗拔锚固件(33)和第四摩擦型抗拔锚固件(34)，其特征在于：
所述第一正交胶合木剪力墙(11)和第二正交胶合木剪力墙(12)之间通过若干个摩擦型竖向连接件(21)拼接组成墙体结构，所述摩擦型竖向连接件(21)位于墙体结构侧边，通过钉与墙体结构连接；第一正交胶合木剪力墙(11)的底部通过第一摩擦型抗拔锚固件(31)和第二摩擦型抗拔锚固件(32)连接楼板或基础，第二正交胶合木剪力墙(12)的底部通过第三摩擦型抗拔锚固件(33)和第四摩擦型抗拔锚固件(34)连接楼板或基础；且第一摩擦型抗拔锚固件(31)、第二摩擦型抗拔锚固件(32)、第三摩擦型抗拔锚固件(33)和第四摩擦型抗拔锚固件(34)位于墙脚处；
所述摩擦型竖向连接件(21)由第一零部件(211)、第二零部件(212)、第一无石棉有机摩擦材料(2113)和第二无石棉有机摩擦材料(2123)组成，第一零部件(211)和第二零部件(212)的结构相同，第一零部件(211)由第一槽形板座(2111)和第一钢板(2112)焊接而成，第二零部件(212)由第二槽形板座(2121)和第二钢板(2122)焊接而成，第一零部件(211)通过钉子固定于第一正交胶合木剪力墙(11)侧边，第二零部件(212)通过钉子固定于第二正交胶合木剪力墙(12)侧边；第一零部件(211)中的第一钢板(2112)预留有三个第一螺栓长孔(41)，第二零部件(212)中的第二钢板(2122)预留有三个第二螺栓长孔(42)，第一螺栓长孔(41)与水平方向呈45°角，第二螺栓长孔(42)与水平方向呈135°角，第一钢板(2112)的第一螺栓长孔(41)和第二钢板(2122)的第二螺栓长孔(42)两两正交，连接方式为通过长螺栓(51)连接，所述长螺栓(51)可在第一螺栓长孔(41)和第二螺栓长孔(42)中滑动；所述第一无石棉有机摩擦材料(2113)粘贴于第一钢板(2112)上，所述第二无石棉有机摩擦材料(2123)粘贴于第二钢板(2122)上，使第一钢板(2112)和第二钢板(2122)通过第一无石棉有机摩擦材料(2113)和第二无石棉有机摩擦材料(2123)形成接触面，对长螺栓(51)施加预紧力，使第一钢板(2112)和第二钢板(2122)接触面可以充分摩擦耗能；
所述第一摩擦型抗拔锚固件(31)、第二摩擦型抗拔锚固件(32)、第三摩擦型抗拔锚固件(33)和第四摩擦型抗拔锚固件(34)的结构相同，均由上部部件(311)、下部底座(312)、第三无石棉有机摩擦材料(3113)和第四无石棉有机摩擦材料(3123)组成，上部部件(311)由槽形板座(3111)和第三钢板(3112)焊接而成，上部部件(311)通过钉子固定于墙体结构的墙脚部位；上部部件(311)中的第三钢板(3112)预留第一螺栓孔(45)，下部底座(312)预留一个异型长孔(48)、第二螺栓孔(49)和第三螺栓孔(50)，第一螺栓(52)穿过第一螺栓孔(45)和异型长孔(48)，使上部部件(311)和下部底座(312)相连接，异型长孔(48)根据墙体摇摆时第一螺栓(52)的运动路径设计，所述第一螺栓(52)可在异型长孔(48)中来回滑动，下部底座(312)通过螺栓连接于楼板或基础；所述第三无石棉有机摩擦材料(3113)粘贴于第三钢板(3112)上，所述第四无石棉有机摩擦材料(3123)粘贴于下部底座(312)上，形成接触面，对第一螺栓(52)施加预紧力，使第三钢板(3112)和下部底座(312)接触面可以充分摩擦耗能；
第一正交胶合木剪力墙(11)和第二正交胶合木剪力墙(12)在地震作用下绕墙脚发生转动，位于墙体结构间的摩擦型竖向连接件所受剪力大于其内部摩擦力时开始滑移耗能，所述第一无石棉有机摩擦材料(2113)和第二无石棉有机摩擦材料(2123)同相应的第一钢板(2112)和第二钢板(2122)错动耗散能量，可以大幅降低木剪力墙的损伤；所述墙体结构绕其一边墙脚转动时，另一边墙脚抬升，墙脚处的抗拔锚固件可产生相应滑动变形以配合墙体转动，所述每个摩擦型抗拔锚固件中的两个无石棉有机摩擦材料同相应的钢板错动耗散能量；在地震往复作用下，第一正交胶合木剪力墙(11)、第二正交胶合木剪力墙(12)分别绕其两个墙脚转动，双板抗震墙配合地震作用左右摇摆，所述摩擦型竖向连接件(21)和四个抗拔锚固件中的摩擦面滑移，能消耗大部分地震能量，震后墙体基本没有损伤，摩擦型竖向连接件(21)和四个摩擦型抗拔锚固件中的摩擦片不发生破坏，震后无需更换，达到小震下结构稳定，大震下抗震墙发生摇摆但不破坏，震后无需维修或仅需少量维修的理想抗震性能。
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