CN107700675B - 含减震外挂墙板预制混凝土结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，包括外挂墙板以及与其连接的预制混凝土框架、框架剪力墙或内浇外挂混凝土结构的主体结构。外挂墙板与主体结构的连接采用刚性的线连接或柔性的点连接两种形式；消能器设置在外挂墙板的非承重连接节点；消能器可为金属消能器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器或粘弹性阻尼器。本发明的结构体系，采用被动控制方法，通过外挂墙板与主体结构之间的相对变形来提供刚度和阻尼，有效地利用这一相互作用来降低地震反应、提升抗震性能。采用线连接时，利用外挂墙板与主体结构间的水平相对滑移变形耗能来减震；采用点连接时，利用非承重节点处与主体结构间的水平或竖向相对变形耗能来减震。

Description

含减震外挂墙板预制混凝土结构体系

技术领域

本发明涉及含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，属于建筑结构技术领域。

背景技术

近年来，针对我国建筑领域全寿命过程的节地、节能、节水、节材和环保的共性关键问题，国家在大力发展绿色建筑和建筑工业化，在装配式混凝土建筑方面的研究及应用也逐渐增多。预制混凝土外挂墙板作为建筑的外围护墙体，不仅可满足工业化生产的要求，同时也是进一步提高建筑工业化率的重要途径。

预制混凝土外挂墙板作为非结构构件，设计时仅需要考虑承受其自重以及平面外的风荷载和地震作用。为尽量减小其与主体结构的相互作用，降低外挂墙板对主体结构变形的敏感性，美国预制预应力混凝土协会(PCI)建议从外挂墙板到主体结构的传力路径应为静定，即每块墙板用于承重的连接节点不应超过两个，且应放置在同一水平位置。因此，国外整间外挂墙板与主体结构往往采用四点连接的柔性连接方式，在抗震设计中，为适应主体结构的变形，外挂墙板在地震时能够摇摆变形或滑动变形，是减少外挂墙板与主体结构相互作用的重要措施。这两种变形机制均可通过在螺栓连接件上设置适当的调节变位长孔来实现。

预制混凝土外挂墙板在我国应用时间较短，目前我国的单层整间预制混凝土外挂墙板与主体结构间常用的连接方式为，顶部通过钢筋与上层梁板线连接，底部与下层梁板采用侧向角钢连接。这种刚性连接方式中，外挂墙板顶部预留两排钢筋伸入楼面现浇层中，平面外荷载作用下形成固端约束，施工质量及地震作用下的安全性容易保证。为了减小对主体结构地震作用下破坏模式的影响，顶部的连接钢筋应避开梁端塑性铰区，在水平地震荷载作用下，外挂墙板和主体结构间以水平滑移变形为主。

研究表明，无论是采用柔性的点连接，还是刚性的线连接，外挂墙板与主体结构间都存在较大的相互作用。这一相互作用对直接与墙板相连的构件的受力性能、整个主体结构的动力特性和损伤机制以及外墙板本身的受力性能有不可忽视的影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，所述含减震外挂墙板预制混凝土结构体系可提升结构的抗震性能、降低地震反应。

根据本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，包括主体结构和多个外挂墙板，每个所述外挂墙板采用刚性的线连接或柔性的点连接方式与所述主体结构连接，所述多个外挂墙板之间依次拼接，相邻两个所述外挂墙板之间设有消能器。

根据本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，通过在外挂墙板与主体结构之间引入若干个消能器，使外挂墙板不再是非结构构件，而是成为消能器的支撑构件，并且外挂墙板与消能器一起组成减震单元。经过这样合理的性能化设计，在小震时，消能器保持弹性，外挂墙板与主体结构共同受力，可以有效地提高整个结构的刚度和承载能力，可以更为经济地进行结构的设计。在中震或大震时，外挂墙板与主体结构之间的相对变形为整个结构体系提供了刚度和阻尼，即利用外挂墙板的竖向变形耗能或水平变形耗能，有效地降低整个结构的地震反应，保护关键构件，减轻主体结构的地震损伤，提升结构的抗震性能。

在一些实施例中，当每个所述外挂墙板采用刚性的线连接方式与所述主体结构连接时，所述消能器设置在每个所述外挂墙板的底部。

在一些实施例中，当每个所述外挂墙板采用柔性的点连接方式与所述主体结构连接时，所述消能器设置在每个所述外挂墙板的非承重连接节点处。

在一些实施例中，当每个所述外挂墙板采用刚性的线连接方式与所述主体结构连接时，所述外挂墙板的上部通过连接钢筋与所述主体结构线相连，所述连接钢筋与所述主体结构的塑性铰区相错开，所述外挂墙板的上部设置连接钢筋的区域设有抗剪键槽。

具体地，所述外挂墙板的上部连接有两排所述连接钢筋，上排的所述连接钢筋伸入楼面现浇层，下排的所述连接钢筋伸入框架梁的现浇层。

可选地，所述消能器为金属消能器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器中的至少一种。

在一些实施例中，所述外挂墙板为预制混凝土外挂墙板。

可选地，所述主体结构为预制混凝土框架结构、或框架-剪力墙结构、或内浇外挂混凝土结构。

在一些实施例中，相邻两个所述外挂墙板之间的缝隙内填充有密封胶。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系的结构示意图。

图2为图1中连接节点的放大图。

图3为本发明实施例中外挂墙板采用刚性的线连接方式与主体结构连接时消能器的安装位置示意图。

图4为本发明实施例中外挂墙板采用柔性的点连接方式与主体结构连接时消能器的安装位置示意图。

图5为本发明实施例中外挂墙板采用柔性的点连接方式与主体结构连接时消能器的另一个安装位置示意图。

附图标记：

含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100、外挂墙板1、上层外挂墙板1a、下层外挂墙板1b、密封胶2、消能器3、螺栓4、主体结构5、预留槽6、连接钢筋7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100。

如图1所示，根据本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100包括主体结构5和多个外挂墙板1，每个外挂墙板1采用刚性的线连接或柔性的点连接方式与主体结构5连接，多个外挂墙板1之间依次拼接，相邻两个所述外挂墙板1之间设有消能器3。

可以理解的是，当在外挂墙板1与主体结构5之间引入若干个消能器3后，与试图消除外挂墙板1与主体结构5之间的相互作用、或仅仅考虑这一相互作用给结构带来的不利影响相反。引入消能器3相当于采用了被动控制方法，通过外挂墙板1与主体结构5之间的相对变形来提供刚度和阻尼，可有效利用这一相互作用来降低地震反应、提升结构的抗震性能。

具体而言，根据本发明实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100，通过在外挂墙板1与主体结构5之间引入若干个消能器3，使外挂墙板1不再是非结构构件，而是成为消能器3的支撑构件，并且外挂墙板1与消能器3一起组成减震单元。经过这样合理的性能化设计，在小震时，消能器3保持弹性，外挂墙板1与主体结构5共同受力，可以有效地提高整个结构的刚度和承载能力，可以更为经济地进行结构的设计。在中震或大震时，外挂墙板1与主体结构5之间的相对变形为整个结构体系提供了刚度和阻尼，即利用外挂墙板1的竖向变形耗能或水平变形耗能，有效地降低整个结构的地震反应，保护关键构件，减轻主体结构5的地震损伤，提升结构的抗震性能。

在本发明实施例中，可以考虑在每个单层整间夹心保温的外挂墙板1的下部和主体结构5间设置连接线性连接或者点连接。

如图3所示，在一些实施例中，每个外挂墙板1采用刚性的线连接方式与主体结构5连接，且消能器3设置在每个外挂墙板1的底部。

具体地，当每个外挂墙板1采用刚性的线连接方式与主体结构5连接时，外挂墙板1的上部通过连接钢筋7与主体结构5线相连，连接钢筋7与主体结构5的塑性铰区相错开，外挂墙板1的上部设置连接钢筋7的区域设有抗剪键槽。

在图3的示例中，外挂墙板1的上部连接有两排连接钢筋7，上排的连接钢筋7伸入楼面现浇层，下排的连接钢筋7伸入框架梁的现浇层。

其中，外挂墙板1为预制混凝土外挂墙板。预制混凝土外挂墙板能够实现工厂化生产，缩短生产周期，满足建筑工业化的发展要求。

主体结构5为预制混凝土框架结构、或框架-剪力墙结构、或内浇外挂混凝土结构。

这些实施例中，消能器3为金属消能器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器中的至少一种。

如图4-图5所示，在另一些实施例中，每个外挂墙板1采用柔性的点连接方式与主体结构5连接，且消能器3设置在每个外挂墙板1的非承重连接节点处。

在这些实施例中，外挂墙板1为预制混凝土外挂墙板，从而外挂墙板1能够实现工厂化生产，缩短生产周期，满足建筑工业化的发展要求。

主体结构5为预制混凝土框架结构、或框架-剪力墙结构、或内浇外挂混凝土结构。

在本发明一些实施例中，如图1-图2所示，外挂墙板1上设有预留槽6，消能器3设在预留槽6内，且消能器3通过螺栓4连接在外挂墙板1上。可以理解的是，消能器3可在主体结构5施工完成后，利用螺栓4与外挂墙板1相连，这样的连接方式施工方便，且震后易更换，有利于震后结构功能的快速恢复。需要说明的是，预留槽6的形状与大小需根据消能器3的种类及尺寸设定，在这里不做具体限定。当然，本发明实施例中也可以不设置预留槽6，而是直接将消能器3设置在相邻外挂墙板1之间。

具体地，相邻两个外挂墙板1之间的缝隙内填充有密封胶2。

下面参照图1-图2描述本发明一个具体实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100。

如图1-图2所示，在本实施例中，含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100包括上层外挂墙板1a、密封胶2、消能器3、螺栓4、下层外挂墙板1b和主体结构5。上层外挂墙板1a和下层外挂墙板1b处于同一竖直平面上，且位于主体结构5外侧。

该结构体系外挂墙板竖向连接由上至下依次是：上层外挂墙板1a、消能器3和下层外挂墙板1b，该结构体系水平向连接由外至内依次是外挂墙板1、主体结构5。

上、下层外挂墙板1采用预制混凝土外挂墙板。

密封胶2填充在上层外挂墙板1a与下层外挂墙板1b的外侧板缝处,外挂墙板1为满足安装消能器3的要求设有预留槽6，具体尺寸根据满足消能器3的安装要求确定，具体位置根据外挂墙板的设计确定。

消能器3设在上层外挂墙板1a的预留槽6内，且通过螺栓4分别与上层外挂墙板1a和下层外挂墙板1b连接。具体地，外挂墙板1板缝外侧，即下层外挂墙板1b顶部和上层外挂墙板1a底部外侧部分采用建筑密封胶密封。

外挂墙板1与主体结构5的连接可以采用线连接的刚性连接和点连接的柔性连接两种形式。消能器3的形式有金属消能器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器。

该实施例的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系100能所达到的有益效果：

1.预制混凝土的外挂墙板1能够实现工厂化生产，缩短建设周期，满足建筑工业化的发展要求；

2.消能器3可在主体结构5施工完成后，通过螺栓4与外挂墙板1相连，施工方便，且震后易于更换，利于结构功能的快速恢复；

3.小震下消能器3保持弹性，与主体结构5间为完全刚性连接，可有效提高结构体系的刚度和承载能力，可以更为经济地进行结构的设计；

4.中震和大震作用下，利用外挂墙板1的竖向变形耗能或水平变形耗能，从而有效降低结构的地震反应，保护关键构件，减轻主体结构构件的地震损伤。

因此开发该体系对提升我国预制混凝土结构的抗震性能有重要的科学意义和工程价值。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，其特征在于，包括主体结构和多个外挂墙板，所述多个外挂墙板之间依次拼接，消能器设置在每个所述外挂墙板的底部；

每个所述外挂墙板采用刚性的线连接方式与所述主体结构连接，所述外挂墙板包括上层外挂墙板和下层外挂墙板，所述消能器设在所述上层外挂墙板的预留槽内，且通过螺栓分别与所述上层外挂墙板和所述下层外挂墙板连接，所述下层外挂墙板顶部和所述上层外挂墙板底部外侧部分采用建筑密封胶密封；

所述消能器利用所述外挂墙板和所述主体结构间的相对变形耗散地震能量；

当每个所述外挂墙板采用刚性的线连接方式与所述主体结构连接时，所述外挂墙板的上部通过连接钢筋与所述主体结构线相连，所述连接钢筋与所述主体结构的塑性铰区相错开，所述外挂墙板的上部设置连接钢筋的区域设有抗剪键槽；

所述消能器为金属消能器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器中的至少一种；

所述外挂墙板为预制混凝土外挂墙板；

所述主体结构为预制混凝土框架结构、或框架-剪力墙结构、或内浇外挂混凝土结构。

2.根据权利要求1所述的含减震外挂墙板预制混凝土结构体系，其特征在于，所述外挂墙板的上部连接有两排所述连接钢筋，上排的所述连接钢筋伸入楼面现浇层，下排的所述连接钢筋伸入框架梁的现浇层。