CN109667354B - 一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，由预制剪力墙（1）、凹形钢片（2）、螺杆（3）、槽钢（4）、外伸翼缘（5）、粘弹性材料（6）和螺帽（7）组成一体，凹形钢片（2）和螺杆（3）预埋于预制剪力墙（1），外伸翼缘（4）与槽钢（4）焊接组成整体，并与粘弹性材料（6）连接形成耗能元件，通过螺杆（3）和螺帽（7）将耗能元件安装在预制剪力墙（1）竖向接缝中。本发明改变了传统装配式剪力墙的拼接方式，以耗能元件代替后浇带，实现了装配式剪力墙竖缝连接形式的创新，使装配式剪力墙由装配整体式向全装配式的转变，推动了我国的建筑工业化进程。
Description
技术领域
本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置。
背景技术
高层及超高层建筑采用装配式剪力墙结构，符合国家发展阶段“节能省地”和“构建产业体系”的住宅产业化指导思想，可有效地降低资源、能源消耗，实现节能减排、保护环境，具有显著的经济效益和社会效益。
连接设计是装配式剪力墙结构设计的重要环节。预制剪力墙构件之间的连接必须有效地将单个结构构件互相连成统一的整体，使整个建筑结构协调一致。连接设计首先要保证在荷载作用下连接部位自身的强度不能成为结构的薄弱环节，保证连接部位能平顺地传递内力，发挥连接功能。其次还要求连接部位具有足够的刚度以及良好的恢复力特性。装配式剪力墙结构主要通过墙片之间的水平接缝和竖向接缝连接而成的整体结构，因此水平接缝和竖向接缝的连接性能影响预制装配式钢筋混凝土剪力墙结构的整体性和抗震性能。
装配式剪力墙结构中的竖向接缝传递预制剪力墙墙片之间的相互作用，当相邻墙板竖向荷载不同时，竖向接缝能把荷载以剪力的形式由一个墙板传给另一个墙板，使两者较均匀受力。在水平力的作用下，竖向接缝把固定在基础上的墙板联接在一起，形成剪力墙系统，共同受力发挥整体作用。预制剪力墙竖向接缝常用的后浇带连接属于“强连接”，可以达到与现浇剪力墙结构相似的性能，但剪力墙的破坏模式仍是以剪切变形为主，因此如何通过“适度连接”使结构在承载力和延性相互协调中获得更适宜的抗震性能，避免剪切破坏先于弯曲破坏和混凝土的压溃先于钢筋的屈服，仍是装配式剪力墙结构竖向接缝研究中重点关注的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，槽钢和粘弹性材料共同组成耗能元件，无论在竖向荷载还是水平荷载作用下，耗能元件中的粘弹性材料均随结构变形而消耗能量，提高了结构的抗震性能，同时耗能元件施工工艺简单，可模数化生产，而且便于震后更换。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，包括两片预制剪力墙，所述两片预制剪力墙之间设有2-5组耗能元件，所述耗能元件包括两个槽钢、粘弹性材料、螺杆和螺帽，所述两个槽钢相对交错设置，槽钢翼缘处开设锚孔，槽钢翼缘和腹板外侧分别焊接上下两组外伸翼缘，所述粘弹性材料设置在两组外伸翼缘之间，所述螺杆穿过锚孔将预制剪力墙和耗能元件进行锁和固定，螺杆一端设置在预制剪力墙内，另一端连接螺帽，所述槽钢外侧设有凹形钢片设置在预制剪力墙面上。
进一步的，凹形钢片和螺杆在预制剪力墙预埋，在浇筑混凝土之前，可将螺杆直接焊接于钢筋骨架，或者通过开孔钢板固定之后再与钢筋骨架焊接。
进一步的，所述凹形钢片可采用矩形薄钢板弯折成型或薄钢板焊接成型，剪力墙浇筑混凝土时可在凹形钢片处形成凹槽，便于放置槽钢外伸翼缘。
进一步的，所用槽钢可通过钢板焊接成型或使用标准规格的槽钢，槽钢上下翼缘和腹板处分别焊接外伸翼缘以防止槽钢在地震作用下发生平面外失稳而停止工作。
进一步的，槽钢两翼缘包括长翼缘和短翼缘，所述槽钢与预制剪力墙接触的翼缘称为长翼缘，另一翼缘称短翼缘，长翼缘与预制剪力墙接触，外伸翼缘伸入预制剪力墙凹形槽内，长翼缘与外伸翼缘的宽度之和与剪力墙厚度相同，短翼缘宽度小于预制剪力墙墙厚，可根据剪力墙对耗能元件的耗能需求确定，但应保证螺杆和螺帽的顺利连接。
进一步的，所用槽钢仅在长翼缘范围内开设与预埋螺杆相应位置的锚孔，锚孔的数量沿墙体厚度方向和墙体高度方向上各为2排。
进一步的，两槽钢的连接采用翼缘穿插的方式，首先保证两槽钢长翼缘一一对应，待确定位置后，将翼缘之间的缝隙通过粘弹性材料塞填以形成耗能元件，共塞填3处，粘弹性材料沿墙体厚度方向的长度略小于两短翼缘之间的相对距离，沿墙体高度方向的长度应小于外伸翼缘之间的距离，且应保证耗能元件变形过程中粘弹性材料与外伸翼缘不接触。
进一步的，预埋螺杆和螺帽将预制剪力墙和耗能元件在竖向接缝处进行锁和固定。
进一步的，槽钢沿墙体高度方向的长度和耗能元件在竖缝中布置的个数应根据结构对剪力墙的耗能需求值进行确定。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，具有以下优点：预制剪力墙竖缝连接采用了更加新颖的干式连接方式，以槽钢和粘弹性材料共同组成耗能元件参与结构耗能，避免了预制剪力墙竖向接缝采用传统后浇带的“强连接”形式所发生的剪切破坏，完成了结构体系上的集成创新，推动了全装配式剪力墙结构的发展。
本发明针对剪力墙自重大、延性差等缺点，基于结构控制的概念，突破了传统中依靠结构本身的延性来消耗地震能量的抗震方法，通过在结构中加入粘弹性材料和槽钢组成的耗能元件，与普通墙相比，初始刚度和承载力均较大，有利于中小地震作用下的位移和承载力的控制；而在强震作用下，耗能元件在剪力墙中作为抗震第一道防线，在强烈地震作用下，吸收一部分地震能量，减轻主体结构的损害；当耗能元件发生较大变形退出工作后，两片墙体独立受力，墙体高宽比增大，剪力墙的破坏形式变成各个墙肢受弯为主，增加了结构的耗能能力，提高了剪力墙结构的抗震性能。
此外，本发明采用安装较为方便的螺栓连接，耗能元件施工工艺简单，可在工厂中实现其模数化、标准化、规模化生产，而且易于拆卸更换，可降低建筑物震后修复费用，具有重要的科学意义和经济价值。
附图说明
图1为本发明一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置的实施例1的立面图。
图2为本发明实施例1的局部构造详图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
本发明如附图所示，包括预制剪力墙1、凹形钢片2、螺杆3、槽钢4、外伸翼缘5、粘弹性材料6和螺帽7。
本发明的预制剪力墙1的高宽比宜大于3，凹形钢片2和螺杆3在预制剪力墙1预埋，在浇筑混凝土之前，可将凹形钢片2和螺杆3直接焊接于钢筋骨架，或者通过开孔钢板固定之后再与钢筋骨架焊接。
本发明的槽钢4在制作时，可通过钢板焊接成型或使用标准规格的槽钢，槽钢4两翼缘分为长翼缘和短翼缘，若应用标准规格的槽钢4，可采用切割的方式确定短翼缘长度。
本发明的外伸翼缘5与槽钢4上下翼缘和腹板焊接，以防止在地震作用下槽钢发生平面外失稳。
本发明的槽钢4长翼缘与预制剪力墙1接触，外伸翼缘5伸入预制剪力墙1凹形槽内，长翼缘与外伸翼缘的宽度之和与剪力墙厚度相同，并在长翼缘范围内开设与预埋螺杆3相应位置的锚孔，锚孔的数量沿墙体厚度方向和墙体高度方向上各为2排；短翼缘宽度小于预制剪力墙墙厚，可根据剪力墙对耗能元件的耗能需求确定，但应保证螺杆3和螺帽7的顺利连接。
本发明的槽钢4和粘弹性材料6连接时，两槽钢4之间的位置采用翼缘穿插的方式进行确定，保证两槽钢4之间长翼缘和短翼缘均一一对齐，待位置确定后，将翼缘之间的缝隙通过粘弹性材料6塞填以形成耗能元件，共粘贴3处，粘弹性材料6沿墙体厚度方向的长度为两短翼缘之间的相对距离。
本发明的预埋螺杆3和螺帽7将预制剪力墙1和耗能元件在竖向接缝处进行锁和固定，螺栓采用高强螺栓，应保证预制剪力墙1和耗能元件连接处有足够的强度和刚度，避免螺栓连接处先于耗能元件发生破坏。
本发明的槽钢4沿预制剪力墙1高度方向的长度和耗能元件在竖缝中布置的个数，可采用基于结构控制的方法，依据结构对预制剪力墙1的耗能需求值进行确定。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
Claims (5)
1.一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，其特征在于：包括两片预制剪力墙（1），所述两片预制剪力墙（1）之间设有2-5组耗能元件，所述耗能元件包括两个槽钢（4）、粘弹性材料（6）、螺杆和螺帽，所述两个槽钢（4）相对交错设置，槽钢（4）翼缘处开设锚孔，槽钢（4）翼缘和腹板外侧分别焊接上下两组外伸翼缘（5），所述粘弹性材料（6）设置在两组外伸翼缘（5）之间，所述螺杆（3）穿过锚孔将预制剪力墙（1）和耗能元件进行紧固连接，螺杆（3）一端设置在预制剪力墙（1）内，另一端连接螺帽（7），所述槽钢外侧设有凹形钢片（2）设置在预制剪力墙（1）面上；所述预制剪力墙（1）高宽比大于3；槽钢（4）两翼缘包括长翼缘和短翼缘，所述槽钢（4）与预制剪力墙（1）接触的翼缘称为长翼缘，另一翼缘称短翼缘，长翼缘与预制剪力墙接触，外伸翼缘（5）伸入预制剪力墙（1）凹形槽内，长翼缘与外伸翼缘的宽度之和与剪力墙厚度相同，短翼缘宽度小于预制剪力墙（1）墙厚；所述粘弹性材料（6）粘贴于槽钢（4）翼缘之间，与槽钢（4）形成耗能元件，其沿墙体厚度方向的长度小于槽钢（4）短翼缘，沿墙体高度方向的长度小于槽钢（4）腹板高度，以便于焊接外伸翼缘（5）。
2.根据权利要求1所述的一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，其特征在于：所述凹形钢片（2）采用矩形薄钢板弯折成型或薄钢板焊接成型, 凹形钢片（2）嵌在预制剪力墙表面。
3.根据权利要求1所述的一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，其特征在于：所述粘弹性材料（6）为高分子聚合物。
4.根据权利要求1所述的一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，其特征在于：所述预制剪力墙（1）上预埋的螺杆（3）和槽钢（4）开设锚孔的数量沿墙体厚度方向和墙体高度方向上各为2排。
5.根据权利要求1所述的一种装配式剪力墙竖向耗能接缝连接装置，其特征在于：所述槽钢（4）沿墙体高度方向的长度和耗能元件在竖缝中布置的个数根据结构对预制剪力墙（1）的耗能需求值进行确定。
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