CN107476461B - 框架结构及防震墙 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构技术领域，尤其涉及一种框架结构及防震墙，包括：摇摆墙、立体框架、阻尼装置、加强网和基础底座，摇摆墙设置于两个立体框架之间，且三者并排设置在基础底座上，其中摇摆墙的底端铰接于基础底座；阻尼装置设置于摇摆墙与立体框架之间，加强网设置于摇摆墙的侧面且分别连接两个立体框架，摇摆墙的内部设置有纵向预应力筋。本发明所提供的框架结构及防震墙，将摇摆墙和立体框架结合，能够有效控制墙体结构变形，控制建筑结构的变形和损伤模式，抑制柱铰机制等局部破坏机制的出现，避免建筑结构因地震等的不确定性可能引起的结构破坏模式的随机性，并使建筑墙体结构在强烈地震作用下的非线性响应更加易于预测。

Description

框架结构及防震墙

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种框架结构及防震墙。

背景技术

住宅建设中节能、节地、节水、节材问题非常重要，它不仅关系到住宅能源消耗的问题，也涉及到地球上有限的资源合理利用。目前，我国近400亿m²既有建筑中，99％属高能耗建筑；每年新建的近20亿m2建筑中95％仍属高能耗建筑，其单位面积能耗约占总能耗28％，再加上建材生产的能耗，用于建筑的能耗已占到社会总能耗的40％。从这些数据不难看出，建筑行业是一个高能耗的行业。

传统建筑地结构形式主要为钢筋混凝土框架结构，其不能有效控制建筑结构地变形模式，抗震效果差。在地震中，传统建筑的框架结构遭到破坏后会造成巨大的人员伤亡和财产损失。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种框架结构及防震墙，解决了现有技术中传统建筑的抗震结构不能有效起到抗震效果的技术问题。

本发明提供一种框架结构，包括摇摆墙、立体框架、阻尼装置、加强网和基础底座，所述摇摆墙设置于两个所述立体框架之间，且三者并排设置在所述基础底座上，其中所述摇摆墙的底端铰接于所述基础底座；所述阻尼装置设置于所述摇摆墙与所述立体框架之间，所述加强网设置于所述摇摆墙的侧面且分别连接两个所述立体框架，所述摇摆墙的内部设置有纵向预应力筋。

作为一种进一步的技术方案，所述加强网包括第二钢条与第一钢条，所述第二钢条与所述第一钢条之间相交成网状体，且所述网状体的间隙中穿设有碳纤维束；所述第二钢条上间隔并列设置有多个开口向下的第一凹槽，所述第一钢条上间隔并列设置有多个开口向上的第二凹槽，所述第一钢条的下半部分嵌入所述第一凹槽，所述第二钢条的上半部分嵌入所述第二凹槽。

作为一种进一步的技术方案，所述碳纤维束由若干条碳纤维单丝缠绕结合而成，且所述碳纤维单丝的表面涂覆有聚乙烯树脂。

作为一种进一步的技术方案，所述阻尼装置包括自上而下间隔设置的阻尼组件和阻尼块；所述阻尼组件包括第一杆件、第二杆件、第一滑块和第二滑块，所述第一杆件与所述第二杆件呈“X”形交叉设置，且在交叉点部位由铰接件铰接；所述第一杆件的一端铰接在所述摇摆墙上，另一端铰接在所述第一滑块上；所述第二杆件的一端铰接在所述摇摆墙上，另一端铰接在所述第二滑块上；所述第一杆件的中部与所述第二杆件的中部分别设置有用于所述铰接件滑动的第一长圆孔和第二长圆孔；

所述第一滑块和所述第二滑块分别为球形，且所述立体框架上设置有供所述第一滑块和所述第二滑块滑动连接的滑靴。

作为一种进一步的技术方案，所述阻尼块包括左侧板和右侧板，所述左侧板和所述右侧板之间设置有液体容器，液体容器内设置有剪切缓冲液和若干软钢剪切板，所述软钢剪切板设置于所述剪切缓冲液中并固定焊接于左侧板或右侧板。

作为一种进一步的技术方案，所述立体框架包括前后对称设置的长方形的框体，前后设置的所述框体之间通过连接梁连接；所述框体的每个直角部设置有加强肋板。

作为一种进一步的技术方案，所述加强肋板包括主肋板和支撑肋板，所述支撑肋板垂直于所述主肋板；所述主肋板的两端安装于所述框体的角部且与该角部构成三角形区域；所述支撑肋板的一端固定于所述主肋板，另一端固定于所述角部。

作为一种进一步的技术方案，所述摇摆墙的底部通过铰接件安装于所述基础底座；所述基础底座上开设有用于安装所述铰接件的安装槽，所述安装槽内设置于与所述铰接件配合的铰接座；在所述安装槽内的所述铰接座的两侧设置有限位块。

本发明还提供一种防震墙，包括轻质墙板和上述技术方案提供的任一种所述的框架结构；所述框架结构的所述立体框架上设置有用于连接所述轻质墙板的预埋件，所述轻质墙板上设置有用于与所述预埋件匹配的连接件。

作为一种进一步的技术方案，所述轻质墙板与所述框架结构的连接处设有粘结砂浆并密封。

与现有技术相比，本发明提供的一种框架结构及防震墙能够达到以下有益效果：

本发明提供的一种框架结构应用于抗震建筑，主要包括摇摆墙、立体框架和基础底座，摇摆墙能够以底部为支点发生转动。摇摆墙与立体框架之间的阻尼装置有效提高结构的耗能能力，减小结构的地震响应。纵向预应力筋在震动中能够保持弹性，当地震结束时，摇摆墙能够在预应力作用下回到原始位置，为建筑结构在震后的修复带来巨大的便利。而摇摆墙前后两侧设置的加强网连接于立体框架，当摇摆墙产生转动时，为其提供一定的位移限定，且加强网的网状结构能有效分散摇摆墙接收到的冲击，吸收一部分的能量，进一步地提高建筑在地震中的抗破坏能力。

综上，本发明所提供的框架结构及防震墙，将摇摆墙和立体框架结合，摇摆墙与立体框架的结构，能够有效控制墙体结构变形，控制建筑结构的变形和损伤模式，抑制柱铰机制等局部破坏机制的出现，避免建筑结构因地震等的不确定性可能引起的结构破坏模式的随机性，并使建筑墙体结构在强烈地震作用下的非线性响应更加易于预测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的一种框架结构的结构示意图；

图2为图1中A的放大图；

图3为图1中B的放大图。

图标：1－摇摆墙；2－立体框架；21－加强肋板；22－加强辅肋；23－连接梁；24－“V”型剪力墙；3－基础底座；41－阻尼组件；42－阻尼块；5－加强网；6－轻质墙板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

参照图1－3，本发明实施例提供一种框架结构，包括：摇摆墙1、立体框架2、阻尼装置、加强网5和基础底座3，摇摆墙1设置于两个立体框架2之间，且三者并排设置在基础底座3上，其中摇摆墙1的底端铰接于基础底座3；阻尼装置设置于摇摆墙1与立体框架2之间，加强网5设置于摇摆墙1的侧面且分别连接两个立体框架2，摇摆墙1的内部设置有纵向预应力筋。

当建筑结构受到地震作用发生水平位移时，基本的混凝土建筑墙体会发生损伤，严重时承载力不足甚至会出现倒塌或者破坏。

本发明提供的一种框架结构应用于抗震建筑，主要包括摇摆墙1、立体框架2和基础底座3，摇摆墙1与基础底座3铰接，能够以底部为支点发生转动。摇摆墙1与立体框架2之间的阻尼装置有效提高结构的耗能能力，减小结构的地震响应。纵向预应力筋在震动中能够保持弹性，当地震结束时，摇摆墙1能够在预应力作用下回到原始位置，为建筑结构在震后的修复带来巨大的便利。而摇摆墙1前后两侧设置的加强网5连接于立体框架2，当摇摆墙1产生转动时，为其提供一定的位移限定，且加强网5的网状结构能有效分散摇摆墙1接收到的冲击，吸收一部分的能量，进一步地提高建筑在地震中的抗破坏能力。

可见，本发明所一个的框架结构，将摇摆墙1和立体框架2结合，摇摆墙1与立体框架2的结构，能够有效控制墙体结构变形，控制建筑结构的变形和损伤模式，抑制柱铰机制等局部破坏机制的出现，避免建筑结构因地震等的不确定性可能引起的结构破坏模式的随机性，并使建筑墙体结构在强烈地震作用下的非线性响应更加易于预测。

其中，摇摆墙1的底部通过铰接件安装于基础底座3；基础底座3上开设有用于安装铰接件的安装槽，安装槽内设置于与铰接件配合的铰接座；在安装槽内的铰接座的两侧设置有限位块。

铰接件与铰接座之间的转动使摇摆墙1能够相对基础底座3发展转动，在地震发生时，摇摆墙1的转动消除了一部分建筑结构受到的冲击力，有效控制建筑墙体的变形，达到抗震的效果。

并且，在安装槽内壁设置有橡胶内衬，进一步提高减震效果。

具体地，加强网5包括第二钢条与第一钢条，第二钢条与第一钢条之间相交成网状体，且网状体的间隙中穿设有碳纤维束；第二钢条上间隔并列设置有多个开口向下的第一凹槽，第一钢条上间隔并列设置有多个开口向上的第二凹槽，第一钢条的下半部分嵌入第一凹槽，第二钢条的上半部分嵌入第二凹槽。

其中加强网5的两端连接于位于摇摆墙1左右两侧的立体框架2上，能够分担摇摆墙1与立体框架2之间的耗能与冲击力量传输，有效辅助阻尼装置的耗能作用。

本发明实施例中提供框架结构中的加强网5机构弯曲性好，抗拉强度更大，结构简单，加工简便，接触可靠，安全有效，且成本廉价。

具体地，碳纤维束由若干条碳纤维单丝缠绕结合而成，且碳纤维单丝的表面涂覆有聚乙烯树脂。聚乙烯树脂一方面有效增强了碳纤维单丝的缠绕成碳纤维束的结构稳定性，另一方面还提高了碳纤维束的力学性能，使其具有更强的抗冲击性。

其中，聚丙烯树脂的附着量占碳纤维单丝质量的1％－3％。

本发明提供的框架结构中，阻尼装置包括两部分，分别为自上而下间隔设置的阻尼组件41和阻尼块42；阻尼组件41包括第一杆件、第二杆件、第一滑块和第二滑块，第一杆件与第二杆件呈“X”形交叉设置，且在交叉点部位由铰接件铰接；第一杆件的一端铰接在摇摆墙1上，另一端铰接在第一滑动件上；第二杆件的一端铰接在摇摆墙1上，另一端铰接在第二滑动件上；第一杆件的中部与第二杆件的中部分别设置有用于铰接件滑动的第一长圆孔和第二长圆孔；第一滑块和第二滑块分别为球形，且立体框架2上设置有供第一滑块和第二滑块滑动连接的滑靴。

第一杆件的一端和第二杆件的一端的分别铰接在摇摆墙1上，当建筑发生震动时，摇摆墙1相对立体框架2会产生位移变化，在第一杆件和第二杆件立体框架2位置角度会发生变化。当摇摆件相对远离立体框架2时，第一杆件绕与摇摆墙1的铰接点逆时针转动，而第二杆件绕其与摇摆墙1的铰接点顺时针转动。当摇摆件相对开进立体框架2时，第一杆件绕与摇摆墙1的铰接点顺时针转动，而第二杆件绕其与摇摆墙1的铰接点逆时针转动。

其中，第一滑块和第二滑块分别为球形，在立体框架2上设置有供第一滑块和第二滑块滑动连接的滑靴

。滑靴能够包容滑块的球形，当摇摆墙1相对立体框架2发生角度偏移时，第一滑块与滑靴、第二滑块与滑靴能够旋转滑动连接。

阻尼组件41和阻尼块42间隔设置，阻尼块42包括左侧板和右侧板，左侧板和右侧板之间设置有液体容器，液体容器内设置有剪切缓冲液和若干软钢剪切板，软钢剪切板设置于剪切缓冲液中并固定焊接于左侧板或右侧板。

剪切缓冲液具体由微纳米颗粒与低粘度硅油混合制成，其中微纳米颗粒与低粘度硅油的质量百分比分别为30－50％、50－70％，低粘度硅油选自羟基封端聚硅氧烷、甲氧基封端聚硅氧烷、乙氧基封端聚硅氧烷中一种或几种，低粘度硅油的分子量在100－2000之间，微纳米颗粒选自二氧化硅、过渡金属氧化物或者非氧化物颗粒，微纳米颗粒的粒径范围为10nm－50nm。

当震动比较小时，剪切缓冲液中悬浮颗粒尚未发生剧烈碰撞，剪切缓冲液未变成固体状态，软钢剪切板在剪切缓冲液中的运动使剪切缓冲液产生剪切变形从而产生阻尼力耗散地震能量。当震动比较大时，剪切缓冲液受到强烈冲击变成坚硬的固体，软钢剪切板与液体容器变为一体，此时软钢剪切板本身发生剪切变形消散地震能量。

可以看出，同时利用了剪切增稠液和软钢材料的特点，耗能能力得到大幅度提升，满足不同抗震耗能需求，适用性强。

另外，本发明实施例中的阻尼块42与立体框架2和摇摆墙1之间采用螺栓连接，震后损坏的阻尼块42可以迅速更换，不影响建筑的使用。且震后剪切缓冲液重新变成液体，可以继续工作，不会完全失效。

本发明提供的框架结构中的立体框架2包括前后对称设置的长方形的框体，前后设置的框体之间通过连接梁23连接；框体的每个直角部设置有加强肋板21。

具体地，连接梁23从上至下均匀设置多个，在相邻的两个连接梁23之间设置有“V”型剪力墙24。其结构简单，易于维护，且能够进一步增强建筑的抗震效果。

位于摇摆墙1前侧的加强网5左右连接于位于前侧的左右两个框体，位于摇摆墙1后侧的加强网5连接于后侧的左右两个框体。

其中，加强肋板21包括主肋板和支撑肋板，支撑肋板垂直于主肋板；主肋板的两端安装于框体的角部且与该角部构成三角形区域；支撑肋板的一端固定于主肋板，另一端固定于角部。

支撑肋板和主肋板的连接形成三角形支撑结构，三角形结构更稳固，有效加强了框体的稳固性。

并且框体内还设置有隔板，隔板将框体分割为若干个矩形框，每个矩形框的四角设置有“L”型加强辅肋22。

另外，立体框架2的长方形框体的四个角优为圆角，这种圆角不仅美观，而且消除了在安装或维护等过程中易造成人身伤害的危险。

为了避免门或围墙护栏的框架结构上存在过多的焊缝，框体采用扁钢或方管弯折成型，冷作硬化提高了框体的强度，且接缝位于框体的直边上，避免了圆角处因存在接缝而降低强度。

另外，本发明实施例提供了一种防震墙，包括轻质墙板6和上述实施例中提供的任一种框架结构；框架结构的立体框架2上设置有用于连接轻质墙板6的预埋件，轻质墙板6上设置有用于与预埋件匹配的连接件。

预埋件的设置，方便了轻质墙板6的安装，有效提高了防震墙的施工速率。

并且，轻质墙板6与框架结构的连接处设有粘结砂浆并密封。

粘结砂浆将轻质墙板6与框架结构之间进行密封，能够防止空气中的水蒸气或杂质对内部的框架结构造成腐蚀，能够有效提高防震墙的使用寿命。

综上，本发明所提供的防震墙，采用摇摆墙1和立体框架2结合的框架结构，控制建筑结构的变形和损伤模式，抑制柱铰机制等局部破坏机制的出现，避免建筑结构因地震等的不确定性可能引起的结构破坏模式的随机性，并使建筑墙体结构在强烈地震作用下的非线性响应更加易于预测。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种框架结构，其特征在于，包括：摇摆墙、立体框架、阻尼装置、加强网和基础底座，所述摇摆墙设置于两个所述立体框架之间，且三者并排设置在所述基础底座上，其中所述摇摆墙的底端铰接于所述基础底座；所述阻尼装置设置于所述摇摆墙与所述立体框架之间，所述加强网设置于所述摇摆墙的侧面且分别连接两个所述立体框架，所述摇摆墙的内部设置有纵向预应力筋；

所述阻尼装置包括自上而下间隔设置的阻尼组件和阻尼块；所述阻尼组件包括第一杆件、第二杆件、第一滑块和第二滑块，所述第一杆件与所述第二杆件呈“X”形交叉设置，且在交叉点部位由铰接件铰接；所述第一杆件的一端铰接在所述摇摆墙上，另一端铰接在所述第一滑块上；所述第二杆件的一端铰接在所述摇摆墙上，另一端铰接在所述第二滑块上；所述第一杆件的中部与所述第二杆件的中部分别设置有用于所述铰接件滑动的第一长圆孔和第二长圆孔；

所述第一滑块和所述第二滑块分别为球形，且所述立体框架上设置有供所述第一滑块和所述第二滑块滑动连接的滑靴；

所述阻尼块包括左侧板和右侧板，所述左侧板和所述右侧板之间设置有液体容器，液体容器内设置有剪切缓冲液和若干软钢剪切板，所述软钢剪切板设置于所述剪切缓冲液中并固定焊接于左侧板或右侧板。

2.根据权利要求1所述的框架结构，其特征在于，所述加强网包括第二钢条与第一钢条，所述第二钢条与所述第一钢条之间相交成网状体，且所述网状体的间隙中穿设有碳纤维束；所述第二钢条上间隔并列设置有多个开口向下的第一凹槽，所述第一钢条上间隔并列设置有多个开口向上的第二凹槽，所述第一钢条的下半部分嵌入所述第一凹槽，所述第二钢条的上半部分嵌入所述第二凹槽。

3.根据权利要求2所述的框架结构，其特征在于，所述碳纤维束由若干条碳纤维单丝缠绕结合而成，且所述碳纤维单丝的表面涂覆有聚乙烯树脂。

4.根据权利要求1所述的框架结构，其特征在于，所述立体框架包括前后对称设置的长方形的框体，前后设置的所述框体之间通过连接梁连接；所述框体的每个直角部设置有加强肋板。

5.根据权利要求4所述的框架结构，其特征在于，所述加强肋板包括主肋板和支撑肋板，所述支撑肋板垂直于所述主肋板；所述主肋板的两端安装于所述框体的角部且与该角部构成三角形区域；所述支撑肋板的一端固定于所述主肋板，另一端固定于所述角部。

6.根据权利要求1－5中任一项所述的框架结构，其特征在于，所述摇摆墙的底部通过铰接件安装于所述基础底座；所述基础底座上开设有用于安装所述铰接件的安装槽，所述安装槽内设置于与所述铰接件配合的铰接座；在所述安装槽内的所述铰接座的两侧设置有限位块。

7.一种防震墙，其特征在于，包括轻质墙板和权利要求1－6中任一项所述的框架结构；所述框架结构的所述立体框架上设置有用于连接所述轻质墙板的预埋件，所述轻质墙板上设置有用于与所述预埋件匹配的连接件。

8.根据权利要求7所述的防震墙，其特征在于，所述轻质墙板与所述框架结构的连接处设有粘结砂浆并密封。

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