CN109057090A - 一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙 - Google Patents
一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，包括底部支撑结构，底部支撑结构上设有钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体，所述钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体的左右两侧均设有无粘结钢绞线，墙体内设有普通竖向分布钢筋和普通水平向分布钢筋，剪力墙墙体的左右两个墙脚处与支撑结构之间均设置梯形空隙，梯形空隙内设有液压缸筒，左右两个墙脚处的液压缸筒之间设有阻尼耗能部件，阻尼耗能部件内部阻尼通道的两端均通过耐高压软管与液压缸筒内部腔室连通，腔室、耐高压软管及阻尼通道内均充满流体阻尼材料；该摇摆剪力墙不仅具有自复位功能，而且具有较强的耗能能力，从而在地震时提高结构的耗能减震性能，并在震后快速恢复到原位。
Description
技术领域
本发明属于建筑结构抗震领域，具体涉及一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙。
背景技术
钢筋混凝土剪力墙是钢筋混凝土结构中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载的墙体。一般高层建筑设计时剪力墙的抗弯性能要比抗剪性能弱一些，因此，在强烈的地震作用下，高层建筑结构中剪力墙经常出现弯曲破坏，主要表现为墙底部的受拉区出现明显的弯曲裂缝，受拉钢筋屈服，受压区的混凝土保护层剥落，受压钢筋屈曲、混凝土被压碎。地震结束后，钢筋混凝土剪力墙残余变形大，导致结构难以修复并丧失使用功能。基于这种情况，近年来，国内外许多学者提出了各种形式的摇摆剪力墙，主要通过放松普通钢筋混凝土剪力墙与基础间或下部构件间的约束，使剪力墙与基础或下部构件间接触面处仅有受压能力而无受拉能力，并在剪力墙中配置高强钢筋或钢绞线来提高结构的强度、安全储备和变形能力，从而使剪力墙在地震作用下通过发生摇摆保持弹性性能，并通过自重或预应力使剪力墙复位，形成自复位摇摆剪力墙，快速恢复结构的使用功能。
然而，自复位剪力墙和摇摆剪力墙虽然可以通过设置高强钢筋或钢绞线来保证结构在强震作用下的弹性性能，实现结构的自复位功能，但结构在地震荷载作用下的动力响应往往过大，且耗能能力严重不足。此外，普通摇摆剪力墙与基础或下部构件间接触面仍需承受很大压力，因此，墙脚容易被压碎破坏。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，该摇摆剪力墙不仅具有自复位功能，而且具有较强的耗能能力，从而在地震时提高结构的耗能减震性能，并在震后快速恢复恢复到原位。
为实现上述目的，本发明的采用如下技术方案：
本发明提供了一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，包括底部支撑结构，底部支撑结构上设有钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体，所述钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体的左右两侧均设有无粘结钢绞线，钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体中设有普通竖向分布钢筋和普通水平向分布钢筋，普通竖向分布钢筋和普通水平向分布钢筋组成前、后两排钢筋网；所述剪力墙墙体的左、右两个墙脚处与底部支撑结构之间均设置梯形空隙，梯形空隙内设有圆柱形液压缸筒，液压缸筒内设有圆柱形活塞杆，活塞杆的下端通过锚板固定在底部支撑结构上，活塞杆的上端穿入液压缸筒内部且该端设有圆柱形活塞，液压缸筒的上端设有缸筒盖板，缸筒盖板的下表面、圆柱形活塞的上表面和液压缸筒的内表面之间形成腔室；所述左、右两个墙脚处的两个缸筒盖板之间设有阻尼耗能部件，阻尼耗能部件内有阻尼通道，阻尼通道的两端均通过耐高压软管与液压缸筒内部的腔室连通，腔室、耐高压软管及具腔容器内均充满流体阻尼材料。
根据上述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，所述圆柱形活塞上设有O型密封圈，O型密封圈用于将流体阻尼材料封闭在腔室内。
根据上述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，所述阻尼耗能部件由阻尼通道槽型侧板、左右两端阻尼通道端板、阻尼通道盖板、以及三者之间围成的阻尼通道组成。
根据上述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，所述底部支撑结构为基础或下部构件。
根据上述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，所述无粘结钢绞线的上端均通过锚具固定在钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体上，无粘结钢绞线的下端均通过锚具固定在底部支撑结构上。
本发明的有益效果：(1)本发明的一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙通过设置在钢筋混凝土墙体中的钢绞线来提供弹性恢复力，减小剪力墙在地震后的残余变形，使剪力墙具备自复位能力，增强建筑结构的可恢复功能，使强震后建筑结构的使用功能得到恢复。(2)本发明的一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙采用流体阻尼材料，不影响震后摇摆剪力墙的自复位性能。(3)液压缸和阻尼通道相互分离，阻尼通道的安装位置、截面形状、尺寸、阻尼力等不再受缸筒约束，可以单独设计。(4)通过在摇摆剪力墙墙脚处设置液压缸筒，避免剪力墙墙脚被压碎，同时还能增大剪力墙的阻尼和耗能能力，减小地震作用时建筑结构的动力响应。
附图说明
图1是本发明的一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙的装配示意图；
图2是图1中耗能减震部件的剖面图；
图3是图2中阻尼耗能部件的N-N剖面图。
其中：1为锚板；2为圆柱形活塞杆；3为圆柱形活塞；4为O型密封圈；5为圆柱形液压缸筒；6为腔室；7为缸筒盖板；8为耐高压软管；9为阻尼通道端板；10为阻尼通道槽型侧板；11为阻尼通道；12为阻尼通道盖板；21为摇摆剪力墙墙体；22为无粘结钢绞线；23为普通竖向分布钢筋；24为普通横向分布钢筋；25为锚具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，本发明提供了一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，包括底部支撑结构，底部支撑结构为基础或下部构件，底部支撑结构上设有钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体21，所述钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体21的左右两侧均设有无粘结钢绞线22，无粘结钢绞线22的上端均通过锚具25固定在钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体21上，无粘结钢绞线22的下端通过锚具25固定在底部支撑结构上，钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体21中设有普通竖向分布钢筋23和普通水平向分布钢筋24，普通竖向分布钢筋23和普通水平向分布钢筋24组成前、后两排钢筋网；所述剪力墙墙体21的左、右两个墙脚处与底部支撑结构之间均设置梯形空隙，梯形空隙内设有圆柱形液压缸筒5，液压缸筒5内设有圆柱形活塞杆2，活塞杆2的下端通过锚板1固定在底部支撑结构上，活塞杆2的上端穿入液压缸筒5内部且该端设有圆柱形活塞3，液压缸筒5的上端设有缸筒盖板7，缸筒盖板7的下表面、圆柱形活塞3的上表面和液压缸筒5的内表面之间形成腔室6；所述左、右两个墙脚处的两个缸筒盖板7之间设有阻尼耗能部件，该部件由阻尼通道槽型侧板10、左右两端阻尼通道端板9、阻尼通道盖板12、以及三者之间围成的阻尼通道11组成，阻尼耗能部件中的阻尼通道11两端均通过耐高压软管8与液压缸筒5内部的腔室6连通，腔室6、耐高压软管8及阻尼通道11内均充满流体阻尼材料。
为了增加液压缸内流体阻尼材料的密封性，所述圆柱形活塞上设有O型密封圈4，O型密封圈4用于将流体阻尼材料封闭在腔室内。
本发明的工作原理：
由于摇摆剪力墙墙脚和底部支撑结构断开，在水平地震荷载作用下，剪力墙将绕底部E点发生左右摇摆，钢筋混凝土剪力墙墙脚处两点B、C相对于底部支撑结构中的两点A、D发生竖向相对位移，AB两点的距离被拉长(此时CD两点的距离缩短)或缩短(此时CD两点的距离拉长)，由于和活塞杆2相连的锚板1埋置在底部支撑结构中，且圆柱形液压缸筒5通过缸筒盖板7埋置在剪力墙墙脚处，因此，AB和CD之间的相对位移转换成活塞3与液压缸筒5之间的相对位移。当AB两点的距离缩短时，左侧液压缸5内部腔室6的体积变小，右侧液压缸5内部腔室6的体积变大，在压力作用下，左侧腔室6中的流体阻尼材料能够经左侧耐高压软管8、阻尼通道11、右侧耐高压软管8流入右侧液压缸5内部的腔室6中；当AB两点的距离伸长时，流体阻尼材料则沿反方向由右侧液压缸5内部的腔室6流入到左侧液压缸5内部的腔室6中。在水平地震反复荷载作用下，流体阻尼材料在阻尼通道11中来回流动，便会产生阻尼力和耗能减震作用，从而有效消耗传入建筑结构的地震能量，并降低结构在地震荷载作用下的动力响应，增大结构的耗能能力。
当强震后结构有残余变形时，由于残余变形的存在，AB或CD之间的距离被拉长，钢绞线22因被拉长而产生弹性恢复力，该弹性恢复力能够尽可能地将摇摆剪力墙拉回到原来的位置，增强结构的自复位能力。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，包括底部支撑结构，底部支撑结构上设有钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体，所述钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体的左右两侧均设有无粘结钢绞线，钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体中设有普通竖向分布钢筋和普通水平向分布钢筋，普通竖向分布钢筋和普通水平向分布钢筋组成前、后两排钢筋网；其特征在于：所述剪力墙墙体的左右两个墙脚处与支撑结构之间均设置梯形空隙，梯形空隙内设有液压缸筒，液压缸筒内设有圆柱形活塞杆，活塞杆的下端通过锚板固定在底部支撑结构上，活塞杆的上端穿入液压缸筒内部且该端设有圆柱形活塞，液压缸筒的上端设有缸筒盖板，缸筒盖板的下表面、圆柱形活塞的上表面和液压缸筒的内表面之间形成腔室；所述左右两个墙脚处的两个缸筒盖板之间设有阻尼耗能部件，阻尼耗能部件内部具有阻尼通道，阻尼通道的两端均通过耐高压软管与液压缸筒内部的腔室连通，腔室、耐高压软管及具腔容器内均充满流体阻尼材料。
2.根据权利要求1所述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，其特征在于：所述阻尼耗能部件由阻尼通道槽型侧板、左右两端阻尼通道端板、阻尼通道盖板、以及三者之间围成的阻尼通道组成。
3.根据权利要求1所述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，其特征在于：所述底部支撑结构为基础或下部构件。
4.根据权利要求1所述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，其特征在于：所述无粘结钢绞线的上端通过锚具固定在钢筋混凝土摇摆剪力墙墙体上，无粘结钢绞线的下端通过锚具固定在底部支撑结构上。
5.根据权利要求1所述的具有自复位和耗能功能的钢筋混凝土摇摆剪力墙，其特征在于：所述无粘结钢绞线无需施加预应力，或略微施加部分预应力。
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Address after: 450001 new campus of Zhengzhou University, No.100, science Avenue, high tech Zone, Zhengzhou City, Henan Province Applicant after: Zhengzhou University Applicant after: Henan urban and rural planning and Design Research Institute Co.,Ltd. Address before: No. 298, Wenhua North Road, Huiji District, Zhengzhou City, Henan Province Applicant before: Henan urban and rural planning and Design Research Institute Co.,Ltd. Applicant before: Zhengzhou University |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |