CN108166645A - 一种拼装式可更换消能墙和可更换消能结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼装式可更换消能墙，由若干可更换消能区域组成。可更换消能区域按照所处位置不同可分为上区域和下区域，每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成，每个下区域由上部的消能段及下部的可调节底座组成。消能墙上部通过剪力墙预埋件与剪力墙进行连接，消能墙下部通过可调节底座与基础进行连接，消能墙各区域之间通过拼接钢板进行连接。可调节底座具备一定的空间位置调节功能，在结构出现残余变形及安装偏差时也能顺利更换。通过设计将地震能量引导集中于耗能能力优越的可更换消能墙，可显著提高剪力墙的抗震性能并有效保护主体结构免遭破坏。震后对消能墙相应的破坏区域进行更换可快速修复剪力墙。

Description

一种拼装式可更换消能墙和可更换消能结构

技术领域

本发明属于建筑技术领域，涉及抗震减震技术，尤其是高层建筑结构钢筋混凝土剪力墙 的抗震减震技术。

背景技术

随着科技的进步，地震中高层建筑整体倒塌的现象已经得到有效控制，但是建筑结构局 部破坏的现象依然普遍存在。不少高层建筑震后局部破坏严重，难以修复，只能推倒重建， 或者修复耗资巨大，修复周期漫长。不但会造成巨大的经济损失，而且给社会的生产和人们 的生活带来了极大的不便。

钢筋混凝土剪力墙是目前高层建筑中应用最为广泛的抗侧力构件之一，剪力墙的抗震性 能对结构的抗震安全至关重要。强震下，以弯曲型破坏模式设计的剪力墙底部往往是破坏较 为集中的区域，以混凝土严重压溃，受压钢筋严重屈服为主要破坏特征，这种破坏模式给震 后修复带来极大困难。在剪力墙底部区域设置抗震性能优越的拼装式可更换消能墙，通过引 导将地震能量集中于拼装式可更换消能墙，可以显著提高剪力墙的抗震性能并有效保护主体 结构免遭破坏。震后对拼装式可更换消能墙相应的破坏区域进行更换可快速恢复剪力墙的抗 震功能，从而有效减小经济损失，保证社会生产和人民生活的快速恢复。

目前适用于高层剪力墙结构的可更换部件普遍缺乏抗剪能力，若大范围替换，会导致剪 力墙抗剪性能急剧下降。且目前的可更换部件只能针对墙脚部位的小范围区域进行替换，地 震中一旦破坏蔓延至剪力墙墙体中部或墙脚以上区域则无法实现更换。因此需要设计一种能 够有足够抗剪能力，可更换范围更广，可更换区域可根据需要自由组合的新型可更换结构。

目前适用于钢筋混凝土剪力墙结构的可更换部件通常采用螺栓与预埋件进行连接，连接 部位的空间位置往往是不可调节的。然而，结构在地震过后往往出现残余变形，这种残余变 形会使得可更换区域的高度和水平位置发生变化，螺栓孔相对位置也出现偏移。最终导致可 更换部件连接件与预埋件孔位不对齐而无法正常安装。因此需要设计一种能够有一定空间调 节能力的新型可更换结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于高层剪力墙结构的拼装式可更换消能墙和可更换消能 结构，拼装式可更换消能墙由若干可更换消能区域组成。该消能墙具备较大的刚度，足够的 承载能力、良好的延性和耗能能力，通过设计将地震能量引导集中于拼装式可更换消能墙， 可以显著提高剪力墙的抗震性能并有效保护主体结构免遭破坏。拼装式可更换消能墙采用分 块拼接设计，可以自由组合出满足抗震性能需求的可更换范围，震后对消能墙相应的破坏区 域进行更换可快速修复剪力墙。消能墙的可调节底座不但能够保证消能墙与基础的可靠连接， 且具备一定的竖直向和水平向偏差调节功能，在结构出现残余变形或安装偏差时也能方便地 实现消能墙的更换。从而大幅减少震后建筑推倒重建带来的巨大经济损失和资源浪费，实现 震后社会生产、生活快速恢复的目的。为达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种拼装式可更换消能墙，其特征在于：包括若干可更换消能区域，所述可更换消能区 域按照所处位置不同可分为上区域和下区域；所述下区域按照所处位置不同又可分为下边缘 区域和下中部区域；每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成；每个下区域由上部 的消能段及下部的可调节底座组成；

所述上区域与上区域之间，下区域与下区域之间设置有拼接钢板，拼接钢板焊接在连接 端板外侧或钢管约束外筒外表面，且拼接钢板设置有加劲肋以提高拼接钢板平面外刚度；拼 接钢板上设置有U形螺栓孔和螺纹孔，相邻拼接钢板之间孔位相互对齐，通过拧紧高强螺栓 可以实现拼接钢板之间的连接以提高各区域之间的整体性；

所述消能段包括连接端板、钢连接头、抗压钢板、耗能软钢钢板、钢管约束外筒和约束 混凝土；所述连接端板上设置有高强螺栓孔；所述钢连接头上端和下端分别与连接端板下表 面和抗压钢板上表面焊接，且钢连接头两侧设置有加劲肋以提高钢连接头平面外刚度；

所述抗压钢板处于钢管约束外筒的内管口上端，形状贴合钢管约束外筒内壁；所述耗能 软钢钢板上端和下端分别与抗压钢板下表面及可调节底座的下连接板上表面焊接；所述钢管 约束外筒上端无连接，下端与可调节底座的下连接板上表面焊接；所述耗能软钢钢板处于钢 管约束外筒、抗压钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔的中心处；所述耗能软钢钢板 端部设置加劲肋防止耗能软钢钢板端部被破坏；所述约束混凝土填充于钢管约束外筒、抗压 钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔内；

所述上区域的下连接板设置有螺纹孔，孔位与下区域连接端板的螺栓孔对齐，上区域的 下连接板上表面设置有朝向钢管内部的螺栓套筒，高强螺栓可以穿过螺栓孔和螺纹孔拧入螺 栓套筒中实现上区域与下区域的拼装；

所述可调节底座包括下连接板、斜垫铁、下连接板侧边板、基础预埋钢板和基础预埋钢 板侧边板；所述下连接板上设置有U型螺栓孔，浇筑孔及气孔；通过浇筑孔及气孔可以往钢 管约束外筒内浇筑混凝土或灌浆料；

所述斜垫铁由上垫铁和下垫铁叠置组成，斜垫铁安放于下连接板与基础预埋钢板之间以 传递两者之间的相互压力；上斜垫铁和下斜垫铁相互之间叠置位置不同则叠置后总高度也不 同；所述基础预埋钢板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板底端设置有螺栓套筒；螺纹孔与下连 接板的U型螺栓孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔和螺纹孔拧入螺栓套筒中；基础预埋 钢板上表面设置有凹槽以固定下垫铁；

所述下连接板侧边板和基础预埋钢板侧边板分别竖直向焊接于下连接板和基础预埋钢板 边缘，下连接板侧边板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板侧边板上设置有U型螺栓孔和垫铁固 定螺纹孔；U型螺栓孔孔位与下连接板侧边板的螺纹孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔 拧入下连接板侧边板的螺纹孔中；高强螺栓可以穿过垫铁固定螺纹孔顶住斜垫铁。

所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域消能段的钢管约束外筒采用单根矩 形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并提高 消能段的抗剪切能力。

所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下中部区域消能段的钢管约束外筒采用单 根矩形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并 提高消能段的抗剪切能力。

所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下边缘区域消能段的钢管约束外筒采用并 列的数根圆钢管，所述耗能软钢钢板采用并列的数根钢板，所述抗压钢板采用并列的数块钢 板。

所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域的消能段下部固定在下连接板上。

所述拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下区域的消能段下部固定在可调节底座上。

一种可更换消能结构，其特征在于：包括拼装式可更换消能墙，拼接钢板，剪力墙预埋 件，剪力墙及建筑物基础；其中，剪力墙预埋件位于拼装式可更换消能墙上端并与拼装式可 更换消能墙相连；建筑物基础位于拼装式可更换消能墙下端并与拼装式可更换消能墙相连；

所述剪力墙预埋件包括剪力墙预埋钢板以及螺栓套筒，螺栓套筒固定在剪力墙预埋钢板 上，剪力墙预埋钢板对应消能墙的连接端板螺栓孔设置预埋钢板螺纹孔，并经由螺栓连接以 实现预埋件与可更换消能墙的固定连接；剪力墙预埋钢板及螺栓套筒预先埋设在剪力墙中以 实现剪力墙预埋件与剪力墙结构的固定连接；

所述建筑物基础与可调节底座相连，通过可调节底座的基础预埋钢板和螺栓套筒预先埋 设在建筑物基础中以实现建筑物基础与可调节底座的连接。

优选的，所述剪力墙预埋件的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在剪 力墙中以提高剪力墙预埋件的抗拉拔能力。

优选的，所述可调节底座的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在建筑 物基础中以提高可调节底座的抗拉拔能力。

由于采用上述方案，本发明的有益效果是：

本发明所示的拼装式可更换消能墙能够满足剪力墙结构的刚度及承载力要求，延性良好， 耗能稳定，通过引导将地震能量集中于拼装式可更换消能墙，可以显著提高剪力墙的抗震性 能并有效保护主体结构免遭破坏。震后对拼装式可更换消能墙相应的破坏区域进行更换可快 速恢复剪力墙的抗震功能。

采用分块拼接设计，可以自由组合出满足抗震性能需求的可更换范围，也可针对不同的 破坏程度进行不同范围的更换。可更换范围广且灵活。

拼装式可更换消能墙与剪力墙和基础之间拆卸方便，其可调节底座具备一定的空间位置 调节功能，在结构出现残余变形及安装偏差时也能实现迅速更换。

采用普通建筑材料制作，造价相对较低，便于推广应用。

具体而言，拼装式可更换消能墙包括若干可更换消能区域，可更换消能区域按照所处位 置不同可分为上区域和下区域；下区域按照所处位置不同又可分为下边缘区域和下中部区域； 每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成；每个下区域由上部的消能段及下部的可 调节底座组成。每个下区域与对应上区域之间通过下连接板和连接端板实现拼接。上区域与 上区域之间，下区域与下区域之间通过拼接钢板进行连接。上区域与上部剪力墙之间通过剪 力墙预埋连接件进行可拆卸连接，下区域与基础之间通过可调节底座进行可调节且可拆卸的 连接。

大部分地震能量由下边缘区域进行消耗。上区域和下中部区域除可以用于消耗部分地震 能量外，还可以提供给结构足够的抗剪能力。

可调节底座部分螺栓孔设置为U型螺栓孔，可以具备一定的水平向和竖直向调节功能， 可调节底座中部设置有上下叠置的三角形斜垫铁，通过调整两块斜垫铁的相对位置可以调节 高差。通过U型螺栓孔及斜垫铁的调节，可调节底座能够容忍地震后结构的水平和垂直向的 残余变形及安装偏差。

由于采用拼装式设计，可更换消能结构可以根据需要调节可更换区域的范围。在剪力墙 破坏严重的关键受力部位可以通过反复拼接上区域来增加可更换区域的层数，在剪力墙破坏 轻微的次要受力部位可以通过去除上区域来减少可更换区域的层数。

拼装式可更换消能墙主要安装于剪力墙容易破坏的底部区域。通过设计可以将地震能量 和结构破坏引导集中于拼装式可更换消能墙，通过拼装式可更换消能墙消能减震可以提高结 构的抗震性能。当拼装式可更换消能墙部分甚至全部区域在地震中发生损坏时，可对相应破 坏区域进行方便快捷的拆卸和更换从而达到快速恢复结构功能的目的。

附图说明

图1为本发明一实施例的底部安装有拼装式可更换消能墙的钢筋混凝土剪力墙结构示意 图；

图2为图1所示实施例的下边缘区域的主视示意图；

图3为图1所示实施例的下边缘区域的左视示意图；

图4为图1所示实施例的下边缘区域的俯视示意图；

图5为图1所示实施例的下边缘区域的内部结构主视示意图；

图6为图5的A-A向剖面示意图；

图7为图2的下连接板(包括下连接板板侧边板)俯视示意图；

图8为图2的基础预埋钢板(包括基础预埋钢板侧边板及侧边板加劲肋)俯视示意图；

图9为图1所示实施例的下中部区域的主视示意图；

图10为图1所示实施例的下中部区域的左视示意图；

图11为图1所示实施例的下中部区域的俯视示意图；

图12为图1所示实施例的下中部区域的内部结构主视示意图；

图13为图12的A-A向剖面示意图；

图14为图9的下连接板(包括下连接板板侧边板)俯视示意图；

图15为图9的基础预埋钢板(包括基础预埋钢板侧边板及加劲肋)俯视示意图；

图16为图1所示实施例的上区域的主视示意图；

图17为图1所示实施例的上区域的内部结构主视示意图；

图18为图1所示实施例的上区域与剪力墙之间的安装示意图；

图19为图1所示实施例的下区域与上区域之间的安装示意图；

图20为图1所示实施例的下区域与基础之间的安装示意图；

图21为图1所示实施例的下边缘区域的可调节底座水平向调节原理示意图；

图22为图1所示实施例的下边缘区域的可调节底座竖直向调节原理示意图；

图23为图2及图9的斜垫铁高度调节原理示意图；

图24为图1所示实施例的拼接钢板的主视示意图；

图25为图1所示实施例的拼接钢板的左视示意图；

图26为图1所示实施例的拼接钢板的俯视示意图；

图27为图1所示实施例的拼接钢板之间相互连接示意图；

图28为本发明一实施例的底板安装有三层拼装式可更换消能墙的钢筋混凝土剪力墙结 构示意图；

图29为本发明一实施例的底部安装有单层拼装式可更换消能墙的钢筋混凝土剪力墙结 构示意图。

其中，剪力墙1、建筑物基础2、下边缘区域的消能段3、下边缘区域的可调节底座4、下中部区域的消能段5、下中部区域的可调节底座6、抗压钢板7、连接端板8、钢连接头9、 钢连接头加劲肋10、高强螺栓孔11、下连接板12、斜垫铁13、下连接板侧边板14、螺纹孔 15、下连接板U型螺栓孔16、钢管约束外筒17、耗能软钢钢板18、约束混凝土19、软钢钢 板加劲肋20、浇筑孔21、气孔22、基础预埋钢板23、基础预埋钢板侧边板24、侧边板U型 螺栓孔25、垫铁固定螺纹孔26、基础预埋钢板螺纹孔27、侧边板加劲肋28、凹槽29、螺栓 套筒30、剪力墙预埋件31、高强螺栓32、剪力墙预埋钢板33、高强螺栓的螺杆34、垫铁固 定螺栓的螺杆35、箍筋36、架立钢筋37、垫片38、剪力墙预埋钢板螺纹孔39、螺纹钢筋40、 上区域的下连接板41、拼接钢板42、拼接钢板U型孔43、拼接钢板螺纹孔44、拼接钢板加 劲肋45、上区域下连接板的螺纹孔46、上区域消能段51、下垫铁131、上垫铁132、下降A、 上升B。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明公开了一种剪力墙底部拼装式可更换消能墙，包括若干可更换消能 区域组成，所述可更换消能区域按照所处位置不同可分为上区域和下区域。所述下区域按照 所处位置不同可分为下边缘区域和下中部区域。每个上区域由上部的消能段51及下部的下连 接板41组成。每个下边缘区域由上部的消能段3及下部的可调节底座4组成。每个下中部区 域由上部的消能段5及下部的可调节底座6组成。

如图2至图8所示，下边缘区域消能段3包括抗压钢板7、连接端板8、钢连接头9、钢连接头加劲肋10、螺栓孔11、钢管约束外筒17、耗能软钢钢板18、约束混凝土19、耗能软 钢钢板加劲肋20组成，下边缘区域可调节支座4包括下连接板12、斜垫铁13、下连接板侧 边板14、螺纹孔15、下连接板U型螺栓孔16、浇筑孔21、气孔22、基础预埋钢板23、基 础预埋钢板侧边板24、侧边板U型螺栓孔25、垫铁固定螺纹孔26、基础预埋钢板螺纹孔27、 基础预埋钢板侧边板加劲肋28、凹槽29、螺栓套筒30。钢连接头9上端和下端分别与连接 端板8和抗压钢板7焊接，耗能软钢钢板18上下端分别与抗压钢板7及下连接板12焊接， 钢管约束外筒17上端无连接，下端与下连接板12焊接。下连接板12与下连接板侧边板14 焊接。基础预埋钢板23与基础预埋钢板侧边板24焊接，螺栓套筒30与基础预埋钢板23焊 接。

如图9至图15所示，下中部区域消能段5，包括抗压钢板7、连接端板8、钢连接头9、钢连接头加劲肋10、螺栓孔11、钢管约束外筒17、耗能软钢钢板18、约束混凝土19、耗能 软钢钢板加劲肋20、箍筋36、架立钢筋37组成。下中部区域可调节支座4包括下连接板12、 斜垫铁13、下连接板侧边板14、螺纹孔15、下连接板U型螺栓孔16、浇筑孔21、气孔22、 基础预埋钢板23、基础预埋钢板侧边板24、侧边板U型螺栓孔25、垫铁固定螺纹孔26、基 础预埋钢板螺纹孔27、基础预埋钢板侧边板加劲肋28、凹槽29、螺栓套筒30。钢连接头9 上端和下端分别与连接端板8和抗压钢板7焊接，耗能软钢钢板18上下端分别与抗压钢板7 及下连接板12焊接，钢管约束外筒17上端无连接，下端与下连接板12焊接。下连接板12 与下连接板侧边板14焊接。基础预埋钢板23与基础预埋钢板侧边板24焊接，螺栓套筒30 与基础预埋钢板23焊接。

如图16至图17所示，上区域51，包括抗压钢板7、连接端板8、钢连接头9、钢连接头加劲肋10、螺栓孔11、钢管约束外筒17、耗能软钢钢板18、约束混凝土19、耗能软钢钢板 加劲肋20、箍筋36、架立钢筋37、下连接板41组成。下连接板41上设置有螺纹孔46和螺 栓套筒30、

如图18所示，剪力墙预埋件31包括螺栓套筒30、剪力墙预埋钢板33及螺纹孔39。其中螺栓套筒30焊接在预埋钢板33上。上区域51的连接端板8通过高强螺栓32穿过螺栓孔 11和螺纹孔39拧入螺栓套筒30中实现与剪力墙预埋件31的连接。螺栓套筒30埋在剪力墙 1中实现剪力墙预埋件与剪力墙的连接，此外，螺栓套筒30的末端焊接螺纹钢筋40，螺纹钢 筋40埋在剪力墙中以提高剪力墙预埋件的抗拉拔能力。

如图19所示，上区域的下连接板上设置有螺纹孔46和螺栓套筒30，高强螺栓32穿过 螺栓孔11和螺纹孔46拧入螺栓套筒30中实现上区域消能段51与下区域消能段5之间的连 接。

以下边缘区域为例，如图20所示。可调节支座4的下连接板12通过高强螺栓32穿过U 型螺栓孔16和螺纹孔27拧入螺栓套筒30中实现与基础预埋钢板23的连接。下连接板侧边板14通过高强螺栓32穿过U型螺栓孔25拧入螺纹孔15中实现与基础预埋钢板侧边板24 的连接。下连接板侧边板14与基础预埋钢板侧边板24之间放置相应厚度的垫片38，可防止 松动。斜垫铁13叠置后安放于下连接板12和基础预埋钢板23之间，可以传递下连接板12 和基础预埋钢板23之间的相互压力。螺栓套筒30和基础预埋钢板23埋在建筑物基础2中实 现可调节支座与基础的连接，此外，螺栓套筒30的末端焊接螺纹钢筋40，螺纹钢筋40埋在 建筑物基础中以提高可调节底座的抗拉拔能力。

以下边缘区域为例，如图21所示，下连接板12上设置有U型螺栓孔16，这样螺栓杆34在螺栓孔16的孔道中有一定的水平向移动空间，地震后即使出现了一定的水平向偏移也可以正常安装。

以下边缘区域为例，如图22所示，基础预埋板侧边板24上设置有U型螺栓孔25，这样 螺栓杆34在螺栓孔道25中有一定的竖直向移动空间，地震后即使出现了一定的竖直向偏移 也可以正常安装。

图23为通过垫铁13来调节高差的原理图。垫铁13可分下垫铁131和上垫铁132。在基 础预埋钢板23上设置凹槽29，可以固定下垫铁131，防止其滑动。首先，将下垫铁131放置于基础预埋钢板23的凹槽29中，然后将上垫铁132叠放于下垫铁131之上，上垫铁132向 右滑动，则高度上升B，上垫铁132向左滑动，则高度下降A，通过调节上垫铁132的左右 位置，可以方便的调节高差。高差调整完毕后，拧紧高强螺栓32，穿过垫铁固定螺纹孔26， 顶住上垫铁，防止其滑移。若出现了极端情况，导致可更换区域高差变化过大，超过了斜垫 铁滑动调节范围。则可以先通过更换不同厚度的垫铁进行初步调节，然后再通过调节上垫铁 132的位置来进行二次调节。

以上区域为例，如图24-27所示，拼接钢板42焊接在消能段51的钢管约束外筒17外表 面，且拼接钢板42设置有加劲肋45以提高拼接钢板平面外刚度；拼接钢板上设置有U形螺 栓孔43和螺纹孔44，相邻拼接钢板之间孔位相互对齐，通过拧紧高强螺栓32可以实现拼接 钢板之间的连接以提高消能墙各区域之间的整体性。安装时，拼接钢板42之间放置相应厚度 的垫片38，可防止拼接钢板42之间相互松动。同理，拼接钢板42也可以同时焊接在下区域 的连接端板8侧边上，通过拼接钢板之间的连接以提高消能墙各区域之间的整体性。

实际加工中，拼装式可更换消能墙各区域及剪力墙预埋件31首先在工厂预制好。以下中 部区域为例，消能段5与下连接件12焊接成一个整体，通过浇筑孔21将细石混凝土或灌浆 料打入钢管约束外筒17中实现约束混凝土19的填充，气孔22可以保证浇筑过程中空气流通。 拼接钢板42则焊接在消能段5的钢管约束外筒17外表面或连接端板8侧边上。

安装时，将剪力墙预埋件31放入上部剪力墙的钢筋笼，将预埋钢板23、螺栓套筒30、 螺纹钢筋40焊接后放入基础的钢筋笼。将垫铁13安放在凹槽29上，调整高度后将下区域消 能段3、5及下连接件12安放在垫铁13上。在下区域上对接上区域，对齐螺栓孔，拧紧高强 螺栓32将上区域下连接板41与下区域连接端板8进行连接。通过拧紧高强螺栓32将上区域 连接端板8与剪力墙预埋钢板33连接，通过拧紧高强螺栓32将下连接板12与预埋钢板23连接。通过拧紧侧边板位置的高强螺栓32将下连接板侧边板14与预埋钢板侧边板24连接，下连接板侧边板14与预埋钢板侧边板24之间塞入垫片38防止其相互松动。通过拧紧高强螺栓32，穿过垫铁固定螺纹孔26将垫铁13固定。通过拧紧高强螺栓32，穿过拼接钢板上的U 型孔43和螺纹孔44将各区域之间水平方向进行连接。最后支模板浇筑混凝土，浇筑完成后 的剪力墙如图1所示。地震结束后，可以通过松开高强螺栓32、取出斜垫铁13，卸下破坏的 拼装式可更换消能墙，再重新安放斜垫铁13，调整高差后安装上新的拼装式可更换消能墙后即可实现剪力墙功能的快速修复。

由于采用拼装式设计，可更换消能结构可以根据需要调节可更换区域的范围。如图28所 示，在剪力墙破坏严重的关键受力部位可以通过反复拼接上区域来增加可更换区域的层数。 如图29所示，在剪力墙破坏轻微的次要受力部位可以通过去除上区域来减少可更换区域的层 数。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本 领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用 到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人 员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之 内。

Claims (9)

1.一种拼装式可更换消能墙，其特征在于：包括若干可更换消能区域，所述可更换消能区域按照所处位置不同可分为上区域和下区域；所述下区域按照所处位置不同又可分为下边缘区域和下中部区域；每个上区域由上部的消能段及下部的下连接板组成；每个下区域由上部的消能段及下部的可调节底座组成；

所述上区域与上区域之间，下区域与下区域之间设置有拼接钢板，拼接钢板焊接在连接端板外侧或钢管约束外筒外表面，且拼接钢板设置有加劲肋以提高拼接钢板平面外刚度；拼接钢板上设置有U形螺栓孔和螺纹孔，相邻拼接钢板之间孔位相互对齐，通过拧紧高强螺栓可以实现拼接钢板之间的连接以提高各区域之间的整体性；

所述消能段包括连接端板、钢连接头、抗压钢板、耗能软钢钢板、钢管约束外筒和约束混凝土；所述连接端板上设置有高强螺栓孔；所述钢连接头上端和下端分别与连接端板下表面和抗压钢板上表面焊接，且钢连接头两侧设置有加劲肋以提高钢连接头平面外刚度；

所述抗压钢板处于钢管约束外筒的内管口上端，形状贴合钢管约束外筒内壁；所述耗能软钢钢板上端和下端分别与抗压钢板下表面及可调节底座的下连接板上表面焊接；所述钢管约束外筒上端无连接，下端与可调节底座的下连接板上表面焊接；所述耗能软钢钢板处于钢管约束外筒、抗压钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔的中心处；所述耗能软钢钢板端部设置加劲肋防止耗能软钢钢板端部被破坏；所述约束混凝土填充于钢管约束外筒、抗压钢板及可调节底座的下连接板所围成的空腔内；

所述上区域的下连接板设置有螺纹孔，孔位与下区域连接端板的螺栓孔对齐，上区域的下连接板上表面设置有朝向钢管内部的螺栓套筒，高强螺栓可以穿过螺栓孔和螺纹孔拧入螺栓套筒中实现上区域与下区域的拼装；

所述可调节底座包括下连接板、斜垫铁、下连接板侧边板、基础预埋钢板和基础预埋钢板侧边板；所述下连接板上设置有U型螺栓孔，浇筑孔及气孔；通过浇筑孔及气孔可以往钢管约束外筒内浇筑混凝土或灌浆料；

所述斜垫铁由上垫铁和下垫铁叠置组成，斜垫铁安放于下连接板与基础预埋钢板之间以传递两者之间的相互压力；上斜垫铁和下斜垫铁相互之间叠置位置不同则叠置后总高度也不同；所述基础预埋钢板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板底端设置有螺栓套筒；螺纹孔与下连接板的U型螺栓孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔和螺纹孔拧入螺栓套筒中；基础预埋钢板上表面设置有凹槽以固定下垫铁；

所述下连接板侧边板和基础预埋钢板侧边板分别竖直向焊接于下连接板和基础预埋钢板边缘，下连接板侧边板上设置有螺纹孔，基础预埋钢板侧边板上设置有U型螺栓孔和垫铁固定螺纹孔；U型螺栓孔孔位与下连接板侧边板的螺纹孔对齐；高强螺栓可以穿过U型螺栓孔拧入下连接板侧边板的螺纹孔中；高强螺栓可以穿过垫铁固定螺纹孔顶住斜垫铁。

2.根据权利要求1所述的拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域消能段的钢管约束外筒采用单根矩形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并提高消能段的抗剪切能力。

3.根据权利要求1所述的拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下中部区域消能段的钢管约束外筒采用单根矩形钢管，且钢管约束外筒和耗能软钢钢板之间增设水平箍筋以增强约束混凝土的延性并提高消能段的抗剪切能力。

4.根据权利要求1所述的拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下边缘区域消能段的钢管约束外筒采用并列的数根圆钢管，所述耗能软钢钢板采用并列的数根钢板，所述抗压钢板采用并列的数块钢板。

5.根据权利要求1所述的拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述上区域的消能段下部固定在下连接板上。

6.根据权利要求1所述的拼装式可更换消能墙，其特征在于：所述下区域的消能段下部固定在可调节底座上。

7.一种可更换消能结构，其特征在于：包括如权利要求1至7任一项所述的拼装式可更换消能墙，拼接钢板，剪力墙预埋件，剪力墙及建筑物基础；其中，剪力墙预埋件位于拼装式可更换消能墙上端并与拼装式可更换消能墙相连；建筑物基础位于拼装式可更换消能墙下端并与拼装式可更换消能墙相连；

所述剪力墙预埋件包括剪力墙预埋钢板以及螺栓套筒，螺栓套筒固定在剪力墙预埋钢板上，剪力墙预埋钢板对应消能墙的连接端板螺栓孔设置预埋钢板螺纹孔，并经由螺栓连接以实现预埋件与可更换消能墙的固定连接；剪力墙预埋钢板及螺栓套筒预先埋设在剪力墙中以实现剪力墙预埋件与剪力墙结构的固定连接；

所述建筑物基础与可调节底座相连，通过可调节底座的基础预埋钢板和螺栓套筒预先埋设在建筑物基础中以实现建筑物基础与可调节底座的连接。

8.根据权利要求7所述的可更换消能结构，其特征在于：所述剪力墙预埋件的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在剪力墙中以提高剪力墙预埋件的抗拉拔能力。

9.根据权利要求7所述的可更换消能结构，其特征在于：所述可调节底座的螺栓套筒末端焊接螺纹钢筋，所述螺纹钢筋预先埋设在建筑物基础中以提高可调节底座的抗拉拔能力。