CN108560767A - 可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及与框架连接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及与框架连接方法，包括第一剪力墙和第二剪力墙，在第一剪力墙和第二剪力墙之间还有剪力墙间连接板和耗能组件，其中，耗能组件由两个耗能组件挂钩、一根耗能组件连接件和一个耗能器件组成。可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙可完全装配式施工，与框架结构完全采用螺栓连接，摒弃传统焊接，便于施工与安装；剪力墙可以拆卸移动和拼接，因此可根据结构设计和建筑设计需求进行变更；通过在剪力墙间设置耗能组件可提高结构的耗能能力，且安装更换简便。

Description

可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及与框架连接方法

技术领域

本发明涉及一种建筑施工中的拼接构造结构，具体来说，涉及一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及与框架连接方法。

背景技术

目前，我国正处于高速城镇化和工业化发展阶段，大力发展施工便捷、性能优越的装配式建筑是符合我国目前国情的需求，对实现我国产业结构改革和建筑工业化进程具有重要价值和深远意义。

我国处于欧亚地震带和环太平洋地震带之间，是一个地震灾害最为严重的国家之一。我国绝大多数城市均处于不同程度的地震威胁中，自20世纪以来，我国共发生6级以上地震近800次，造成的死亡人数达55万之多。可以说，地震灾害是我国目前面临的最为严峻的自然灾害之一。地震造成的直接破坏就是房屋的破坏与倒塌，如何保证房屋结构在地震作用下的整体性能是目前急需解决的技术问题。自20世纪末以来，剪力墙结构被提出作为结构抗侧的主要结构形式，已经被应用到众多建筑中，也经历了许多震灾的检验，是一种抗震性能优良的建筑结构体系。剪力墙一般分为钢筋混凝土、钢和钢- 混凝土组合三类。其中钢板剪力墙的施工一般仍采用现场焊接，钢筋混凝土剪力墙一般采用现场浇筑施工。

由此可见现有工程技术对剪力墙的施工涉及大量现场的焊接作业、浇筑湿作业和定位对中、矫正等工序，复杂的施工工序和现场施工环境需求会提高结构造价并减缓施工进度。而且，剪力墙一旦安装完毕后，难以对其移动或更换，因此不利于多震害地区该类结构的灾后修复。此外，目前在多部分剪力墙结构中，剪力墙仅起到提高结构抗侧刚度和强度的作用，鲜有耗能式剪力墙结构的提出，而耗能是结构抗震的重要性能指标，该指标对保护结构关键部分免受震害影响至关重要。

因此，目前急需一种可装配式施工，便于与框架安装，且可在震后易拆卸和更换的耗能式剪力墙体系及其与框架的连接方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及其与框架结构的连接方法，采用该可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其与框架结构连接节点采用全螺栓连接，减少大量的现场焊接工作；剪力墙可以拆卸和拼接，因此可以根据不同的建筑需求进行结构重新设计和剪力墙移动重新布置；通过在剪力墙间布置耗能组件，克服原有剪力墙耗能不足的情况发生。不仅可实现剪力墙结构的整体装配式连接，施工简便，造价低；而且可改善结构的二次改造能力和耗能能力。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，包括第一剪力墙和第二剪力墙，其特征在于，在第一剪力墙和第二剪力墙之间还有剪力墙间连接板和耗能组件，其中，所述的耗能组件由两个耗能组件挂钩、一根耗能组件连接件和一个耗能器件组成。

根据本发明，所述第一、第二剪力墙的上下边缘处开设第一剪力墙连接孔，用以将第一、第二剪力墙与第一、第二梁连接角钢连接，进而与型钢梁相连接；第一、第二剪力墙宽度方向的一侧边缘开设第二剪力墙连接孔，用以将剪力墙与第一、第二柱连接角钢连接，进而与第一、第二钢管柱相连接；第一、第二剪力墙宽度方向的另一侧边缘开设第三剪力墙连接孔，并通过该第三剪力墙连接孔与剪力墙间连接板相连接；

所述的第一剪力墙连接孔、第二剪力墙连接孔和第三剪力墙连接孔的孔洞大于等于6mm，孔洞净间距不小于10mm，孔洞边缘距离剪力墙边缘不小于10mm。

进一步地，所述的第一剪力墙和第二剪力墙选择钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙或组合剪力墙。

所述的第一剪力墙和第二剪力墙间间隙不小于20mm。

所述的耗能组件为若干个，且成对交叉布置形成“╳”形排列将第一剪力墙和第二剪力墙相连接，并通过耗能组件挂钩与第一、第二剪力墙的第三剪力墙连接孔内的加固钢环连接，最后通过两块剪力墙间连接板从两侧对耗能组件部位包裹。

所述的“╳”形排列的耗能组件，布置在第一、第二剪力墙之间，且与水平线夹角宜在30-60度之间，长度在50mm以上；

所述的耗能组件连接件选用强度高且塑性好的高强度纤维材料制作；所述的耗能组件挂钩和连接孔加固钢环的强度选择高于第一、第二剪力墙的材料强度和剪力墙间连接板的强度；

所述的剪力墙间连接板(6)的材料强度选用低屈服点钢材，以保证剪力墙间的耗能组件具有更好的变形空间，且剪力墙间连接板(6)的厚度选择 1mm-30mm之间。

上述可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙与框架结构的连接方法，其特征在于，由两个第一梁连接角钢、两个第二梁连接角钢、两个第一柱连接角钢和第二柱连接角钢将可拆卸移动和装配式耗能剪力墙与框架进行连接，其连接步骤为：

步骤一：将1个第一梁连接角钢和1个第二梁连接角钢与相邻层型钢梁螺栓连接，并将1个第一柱连接角钢和1个第二柱连接角钢与框架梁所在跨内钢管柱螺栓连接；

步骤二：将装配式耗能剪力墙推至梁连接角钢和柱连接角钢处，与这些角钢顶死并固定；

步骤三：将另外1个第一梁连接角钢、1个第二梁连接角钢、1个第一柱连接角钢和1个第二柱连接角钢与型钢梁和钢管柱连接，并与步骤一的连接角钢进行连接，进而安装可拆卸移动和装配式耗能剪力墙。

其中：

所述的第一、第二梁连接角钢和第一、第二柱连接角钢，其与梁和柱相连侧的翼缘宽度不得超过对应型钢梁翼缘宽度和第一、第二钢管柱相连侧宽度的一半，与第一、第二剪力墙连接侧的宽度不得小于50mm；长度不得超过对应型钢梁长度和对应第一、第二钢管柱的长度，厚度不宜小于4mm；所述第一、第二梁连接角钢或柱连接角钢上开设的连接孔孔径应与相连的型钢梁或第一、第二钢管柱的孔径一致，且开设孔洞的个数不得小于3个。

本发明的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙及其与框架结构的连接方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)该可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙与框架结构采用全螺栓连接，所以剪力墙可以在工厂预制后直接运到现场装配安装，可以较少传统焊接工艺给实际工程带来的施工难度，施工简便快捷，装配化程度高。

(2)施工后可根据结构设计需求进行更换和修复，也可以根据建筑设计需求进行拆除和拼接，结构二次变更灵活度高，适应性强。

(3)在剪力墙间设置耗能组件，可改善传统剪力墙耗能不足的情况，提高剪力墙的耗能，进而提高整体结构在地震和风等水平振动作用下的耗能能力。

附图说明

图1是本发明的可拆卸移动和拼接的新型装配式耗能剪力墙与钢框架的一种装配连接后的整体结构示意图。

图2是本发明的新型装配式耗能剪力墙与钢框架结构装配连接的一种装配过程示意图。

图3是本发明中剪力墙通过剪力墙间连接板的连接过程示意图。

图4是本发明中耗能组件与剪力墙的连接示意图。

图中的标记分别表示：1、第一钢管柱，2、第二钢管柱，3、型钢梁，4、第一剪力墙，5、第二剪力墙，6、剪力墙连接板，7、剪力墙连接板连接孔， 8、耗能组件，9、第一梁连接角钢，10、第二梁连接角钢，11、第一柱连接角钢，12、第二柱连接角钢，13、第一节点连接块，14、第二节点连接块， 15、节点连接板，16、第一梁连接角钢连接孔，17、第二梁连接角钢连接孔，18、第一柱连接角钢连接孔，19、第二柱连接角钢连接孔，20、第一剪力墙连接孔，21、第二剪力墙连接孔，22、第三剪力墙连接孔，23、梁节点连接孔，24、柱节点连接孔，25、节点连接块连接孔，26、梁剪力墙连接孔，27、柱剪力墙连接孔，28、加强块柱连接孔，29、第一加强块梁连接孔，30、第二加强块梁连接孔，31、剪力墙连接孔加固钢环，32、耗能组件挂钩，33、耗能器件，34、耗能组件连接件。

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

如图1和图3所示，本实施例给出一种可拆卸移动和拼接的新型装配式耗能剪力墙，包括第一剪力墙4和第二剪力墙5，在第一剪力墙4和第二剪力墙5之间还有剪力墙间连接板6和耗能组件8，其中，所述的耗能组件8 由两个耗能组件挂钩32、一根耗能组件连接件34和一个耗能器件33组成。

本实施例中，第一剪力墙4和第二剪力墙5采用同样尺寸规格，两块剪力墙间连接板6和所有的耗能组件8均分别采用同样尺寸规格；所有的耗能组件8均呈“╳”形布置，其与水平线的夹角为30-60度，本实施例中，角度采用45度。

本实施例中，第一、第二剪力墙(4，5)的上下边缘处开设第一剪力墙连接孔20，用以将第一、第二剪力墙(4，5)与第一、第二梁连接角钢(9， 10)连接，进而与型钢梁3相连接；第一、第二剪力墙(4，5)宽度方向的一侧边缘开设第二剪力墙连接孔21，用以将剪力墙与第一、第二柱连接角钢 (11，12)连接，进而与第一、第二钢管柱(1，2)相连接；第一、第二剪力墙(4，5)宽度方向的另一侧边缘开设第三剪力墙连接孔22，并通过该第三剪力墙连接孔(22)与剪力墙间连接板(6)相连接；

所述的第一剪力墙连接孔20、第二剪力墙连接孔21和第三剪力墙连接孔22的孔洞大于等于6mm，孔洞净间距不小于10mm，孔洞边缘距离剪力墙边缘不小于10mm。

本实施例中，所述第一剪力墙4和第二剪力墙5选择钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙或组合剪力墙。

所述的剪力墙第一、第二、第三连接孔(20，21，22)的孔径均不小于 6mm，个数均不小于3个，且所有孔在同一直线上；

剪力墙连接板6板厚不小于1mm，宽度比第一剪力墙4和第二剪力墙5 的间隙至少大20mm，高度比剪力墙高度至少低10mm。

所述的耗能组件8为若干个，且成对交叉布置形成“╳”形排列将第一剪力墙4和第二剪力墙5相连接，并通过耗能组件挂钩32与第一、第二剪力墙(4，5)的第三剪力墙连接孔22内的加固钢环31连接，最后通过两块剪力墙间连接板6从两侧对耗能组件8部位包裹。

作为优选，为增强耗能组件8的变形能力和耗能效果，剪力墙应采用低屈服点金属材料，例如Q235B级钢材。

如图3和图4所示，所述的耗能组件8包括两个耗能组件挂钩32、耗能器件33和耗能组件连接件34；耗能组件挂钩32布置在耗能组件8两端，中间通过耗能组件连接件34连接而成，在连接件一周布置耗能器件33包裹连接件；其中：

耗能组件挂钩32和连接孔加固钢环的强度选择高于第一、第二剪力墙 (4，5)的材料强度和剪力墙间连接板6的强度。作为优选，本实施例中耗能组件挂钩32采用高强度材料，耗能器件33采用高阻尼高弹模材料，耗能组件连接件34采用高强度强纤维材料制作。

所述耗能组件8通过挂钩剪力墙第三连接孔22，实现与第一、第二剪力墙(4，5)相连；其中，剪力墙第三连接孔22内设置剪力墙连接孔加固钢环 31，该剪力墙连接孔加固钢环31的外径与剪力墙第三连接孔22孔径相等。

如图1和图2所示，利用上述一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙与框架结构的连接包括以下步骤(本实施例为其在一榀框架内的连接方式)：

步骤一：将型钢梁3布置在第一钢管柱1和第二钢管柱2之间，通过两个第一节点连接块13和两个第二节点连接块14连接，顶层用节点连接板15 封死；其中，型钢梁3与节点连接块通过梁节点连接孔23和节点连接块连接孔25相连，钢管柱(1，2)与节点连接块通过柱节点连接孔24和节点连接块连接孔25相连。

步骤二：将一个第一梁连接角钢9和一个第二梁连接角钢10与框架上下相邻层型钢梁3连接，通过梁连接角钢第一连接孔16和梁剪力墙连接孔26 相连；并将一个第一柱连接角钢11和一个第二柱连接角钢12与框架梁所在跨内钢管柱(1，2)连接，通过柱连接角钢第一连接孔18和柱剪力墙连接孔 27相连；且这些梁连接角钢和柱连接角钢均处在同一平面内。

步骤三：将所连接完成的装配式耗能剪力墙推至梁连接角钢和柱连接角钢处，与这些角钢顶死并临时固定。

步骤四：将另外一个第一梁连接角钢9、一个第二梁连接角钢10、一个第一柱连接角钢11和一个第二柱连接角钢12分别与型钢梁3和钢管柱(1， 2)连接，连接方法同步骤一；并与步骤一中的连接角钢连接，通过梁连接角钢第二连接孔17和剪力墙第一连接孔20与步骤一中梁连接角钢相连，通过柱连接角钢第二连接孔19和剪力墙第二连接孔21与步骤一种柱连接角钢相连。

所述的梁连接角钢第二连接孔17与剪力墙第一连接孔20的孔径和孔位保持一致，柱连接角钢第二连接孔19与剪力墙第二连接孔21的孔径和孔位保持一致；梁连接角钢第一连接孔16与梁剪力墙连接孔26的孔径和孔位保持一致，柱连接角钢第一连接孔18与柱剪力墙连接孔27的孔径和孔位保持一致。

所述梁连接角钢，两个梁连接角钢组合后宽度不得超过型钢梁3翼缘的宽度，且与剪力墙相连侧的宽度不小于50mm；两个柱连接角钢组合后宽度不得超过钢管柱(1，2)的宽度，且与剪力墙相连侧的宽度不小于50mm。

梁连接角钢和柱连接角钢的长度不得超过对应梁长度和对应钢管柱的长度，厚度不小于4mm；第一梁连接角钢9与第二梁连接角钢10大小、材料和规格一致，第一柱连接角钢11与第二柱连接角钢12大小、材料和规格一致。

本实施例给出的一种可拆卸移动和拼接的新型装配式耗能剪力墙，与框架结构可装配式连接，具有便于工厂预制、施工简便、工业化程度高等优点；可在建成后拆卸更换和移动拼接，灵活度高，适应使用过程中的建筑或结构变更需求；耗能组件的布置可改善传统剪力墙耗能不足的缺点。因而所提发明具有多项、灵活的用途，有利于促进其在框架结构体系中的推广应用。

Claims (10)

1.一种可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，包括第一剪力墙(4)和第二剪力墙(5)，其特征在于，在第一剪力墙(4)和第二剪力墙(5)之间还有剪力墙间连接板(6)和耗能组件(8)，其中，所述的耗能组件(8)由两个耗能组件挂钩(32)、一根耗能组件连接件(34)和一个耗能器件(33)组成。

2.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述第一、第二剪力墙(4，5)的上下边缘处开设第一剪力墙连接孔(20)，用以将第一、第二剪力墙(4，5)与第一、第二梁连接角钢(9，10)连接，进而与型钢梁(3)相连接；第一、第二剪力墙(4，5)宽度方向的一侧边缘开设第二剪力墙连接孔(21)，用以将剪力墙与第一、第二柱连接角钢(11，12)连接，进而与第一、第二钢管柱(1，2)相连接；第一、第二剪力墙(4，5)宽度方向的另一侧边缘开设第三剪力墙连接孔(22)，并通过该第三剪力墙连接孔(22)与剪力墙间连接板(6)相连接；

所述的第一剪力墙连接孔(20)、第二剪力墙连接孔(21)和第三剪力墙连接孔(22)的孔洞大于等于6mm，孔洞净间距不小于10mm，孔洞边缘距离剪力墙边缘不小于10mm。

3.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的第一剪力墙(4)和第二剪力墙(5)选择钢板剪力墙、钢筋混凝土剪力墙或组合剪力墙。

4.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的第一剪力墙(4)和第二剪力墙(5)间间隙不小于20mm。

5.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的耗能组件(8)为若干个，且成对交叉布置形成“╳”形排列将第一剪力墙(4)和第二剪力墙(5)相连接，并通过耗能组件挂钩(32)与第一、第二剪力墙(4，5)的第三剪力墙连接孔(22)内的加固钢环(31)连接，最后通过两块剪力墙间连接板(6)从两侧对耗能组件(8)部位包裹。

6.如权利要求5所述的拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的“╳”形排列的耗能组件，布置在第一、第二剪力墙(4，5)之间，且与水平线夹角宜在30-60度之间，长度在50mm以上。

7.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的耗能组件连接件选用强度高且塑性好的高强度纤维材料制作；所述的耗能组件挂钩和连接孔加固钢环的强度选择高于第一、第二剪力墙(4，5)的材料强度和剪力墙间连接板(6)的强度。

8.如权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙，其特征在于，所述的剪力墙间连接板(6)的材料强度选用低屈服点钢材，以保证剪力墙间的耗能组件具有更好的变形空间，且剪力墙间连接板(6)的厚度选择1mm-30mm之间。

9.权利要求1所述的可拆卸移动和拼接的装配式耗能剪力墙与框架连接方法，其特征在于，由两个第一梁连接角钢(9)、两个第二梁连接角钢(10)、两个第一柱连接角钢(11)和第二柱连接角钢(12)将可拆卸移动和装配式耗能剪力墙与框架进行连接，其连接步骤为：

步骤一：将1个第一梁连接角钢(9)和1个第二梁连接角钢(10)与相邻层型钢梁(3)螺栓连接，并将1个第一柱连接角钢(11)和1个第二柱连接角钢(12)与框架梁所在跨内钢管柱(1，2)螺栓连接；

步骤二：将装配式耗能剪力墙(4，5)推至梁连接角钢和柱连接角钢处，与这些角钢顶死并固定；

步骤三：将另外1个第一梁连接角钢(9)、1个第二梁连接角钢(10)、1个第一柱连接角钢(11)和1个第二柱连接角钢(12)与型钢梁和钢管柱连接，并与步骤一的连接角钢进行连接，进而安装可拆卸移动和装配式耗能剪力墙。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的第一、第二梁连接角钢(9，10)和第一、第二柱连接角钢(11，12)，其与梁和柱相连侧的翼缘宽度不得超过对应型钢梁(3)翼缘宽度和第一、第二钢管柱(1，2)相连侧宽度的一半，与第一、第二剪力墙(4，5)连接侧的宽度不得小于50mm；长度不得超过对应型钢梁(3)长度和对应第一、第二钢管柱(1，2)的长度，厚度不宜小于4mm；所述第一、第二梁连接角钢(9，10)或柱连接角钢(11，12)上开设的连接孔孔径应与相连的型钢梁(3)或第一、第二钢管柱(1，2)的孔径一致，且开设孔洞的个数不得小于3个。