CN109914640B - 一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙 - Google Patents

Abstract

一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，包括多个正交胶合木墙体，每个正交胶合木墙体的两个墙趾处分别开有开口，在开口处设置自复位耗能连接件，在水平方向上相邻的两个正交胶合木墙体之间通过若干竖向耗能连接件连接，竖向耗能连接件包括左侧墙体连接部件、右侧墙体连接部件、上部U型软钢板和下部U型软钢板，上部U型软钢板和下部U型软钢板连接于左侧墙体连接部件和右侧墙体连接部件之间，上部U型软钢板的U型口向下，下部U型软钢板的U型口向上，该结构，小震时能使墙体结构有足够的刚度和耗能能力，中震或者大震时，墙体发生摇摆但不破坏，使损伤主要集中于竖向耗能构件，震后只需更换竖向耗能连接件就可以重新投入使用。

Description

一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，特别涉及一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙。

背景技术

我国是陆地地震多发国家之一，地震具有突发性、不可预测性以及极大的破坏性，在震后建筑结构往往会产生较大的损伤破坏或者产生较大的残余位移，使得建筑结构修复成本较高或者无法继续使用。

正交胶合木被广泛应用于多层以及高层木结构建筑，其具有尺寸稳定、质轻高强、双向力学性能优异、绿色环保、工业化程度高等优点。近年来，可恢复功能的设计概念已经引入到木结构中，提高了现代木结构建筑的抗震性能，促进木结构向多层或者高层发展，且其具有震后结构零破坏、零残余变形或者破坏很小的特性而引起了各国学者的广泛关注。

现阶段对于自复位木剪力墙结构，一般主要由两部分组成，一部分在墙体内部设置预应力钢筋或者预应力钢绞线，提供自复位能力；另一部分则为在墙体与其他构件连接处设置耗能连接件。这种自复位剪力墙在设计过程中比较复杂，而且预应力筋存在预应力损失，这对其自复位能力由很大不利的影响，从而增加了结构建筑的成本。并且对于寻找一种相邻剪力墙之间的耗能连接件也是当下研究的热点之一。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，可以简化结构设计，减小工程结构地震灾害。在小震时，保证墙体结构有足够的刚度，中震或者大震时，保证主体结构不受损伤，且震后结构无残余变形或者残余变形极小。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，包括多个正交胶合木墙体11，其特征在于，每个正交胶合木墙体11的两个墙趾处分别开有开口，在开口处设置自复位耗能连接件，在水平方向上相邻的两个正交胶合木墙体11之间通过若干竖向耗能连接件连接，所述竖向耗能连接件包括左侧墙体连接部件31、右侧墙体连接部件32、上部U型软钢板33和下部U型软钢板34，其中，左侧墙体连接部件31和右侧墙体连接部件32为横截面为U型的长直结构，分别套在相邻的左右侧正交胶合木墙体11边沿，上部U型软钢板33和下部U型软钢板34连接于左侧墙体连接部件31和右侧墙体连接部件32之间，上部U型软钢板33的U型口向下，下部U型软钢板34的U型口向上。

所述正交胶合木墙体11上在所述开口处设置有墙体连接部件21，所述墙体连接部件21是由两块相互平行的钢板以及与这两块钢板相互垂直的第三块钢板焊接而成的槽形钢板，套在正交胶合木墙体11开口处的侧面、底面以及正面，与正交胶合木墙体11之间通过铆钉牢固连接。

所述自复位耗能连接件包括上侧连接构件22、自复位耗能连接构件23和下侧连接构件24，所述上侧连接构件22通过螺栓与墙体连接部件21或者正交胶合木墙体11的开口处底面相连，所述自复位耗能连接构件23上侧通过螺栓与上侧连接构件22相连，所述自复位耗能连接构件23下侧通过螺栓与下侧连接构件24相连，所述下侧连接构件24通过螺栓与基础或者楼板4相连。

所述上侧连接构件22由竖直的第一连接钢板221、与第一连接钢板221平行的第二连接钢板222、水平的第三连接钢板224焊接而成，所述第三连接钢板224通过螺栓与墙体连接部件21或者正交胶合木墙体11的开口处底面相连；

所述下侧连接构件24由竖直的第四连接钢板241、与第四连接钢板241平行的第五连接钢板242和水平的第六连接钢板243焊接而成，所述第六连接钢板243通过螺栓与基础或者楼板4相连；

所述自复位耗能连接构件23由套有蝶形弹簧237的水平的高强螺栓236自外而内依次穿过第一盖板231、第一芯板232、第二芯板233、第三芯板234和第二盖板235组成，所述第一盖板231和第二盖板235的内侧、第一芯板232、第二芯板233和第三芯板234的内外侧均设置斜向的凹凸相间的槽型，相邻板之间凹凸嵌合在一起，第一芯板232和第三芯板234从自复位耗能连接构件23的上端伸出，第一芯板232的伸出部通过螺栓与所述第一连接钢板221连接，第三芯板234的伸出部通过螺栓与所述第二连接钢板222连接，第二芯板233从自复位耗能连接构件23的下端伸出，伸出部通过螺栓与所述第四连接钢板241以及第五连接钢板242相连。

所述第一芯板232、第二芯板233和第三芯板234上的螺栓连接孔均为长孔，长孔的长度方向为上下方向。

在所述第一连接钢板221与第三连接钢板224之间以及第二连接钢板222与第三连接钢板224之间分别设置有多条加劲肋223。

所述第一连接钢板221、第二连接钢板222、第四连接钢板241、第五连接钢板242、第一盖板231、第一芯板232、第二芯板233、第三芯板234和第二盖板235的板面均与正交胶合木墙体11的墙面垂直，

所述蝶形弹簧237设置在第一盖板231上表面与第二盖板235下表面的每个螺栓孔洞处，每个高强螺栓236施加一定的预应力。

所述左侧墙体连接部件31通过铆钉与正交胶合木剪力墙11的正反面以及需连接的侧面相连，所述右侧墙体连接部件32通过铆钉与正交胶合木剪力墙11的正反面以及需连接的侧面相连。

所述上部U型弯曲软钢板33的左侧连接板或右侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔一332，右侧连接板或左侧连接板上设置有若干螺栓孔洞三331，所述下部U型弯曲软钢板34的右侧连接板或左侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔二342，左侧连接板或右侧连接板上设置有若干螺栓孔洞四341。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明结构设计简单合理，墙体主体结构以及耗能连接构件都可在工厂加工完成，现场安装，且成本低；对于自复位耗能连接构件，其能够提供足够的刚度以及自复位能力和耗能能力，而竖向耗能连接件表现出优秀的耗能能力，且易于更换，大大降低了结构的修复成本。

本发明结构，小震时能使墙体结构有足够的刚度和耗能能力，中震或者大震时，墙体发生摇摆但不破坏，使损伤主要集中于竖向耗能构件，震后，由于自复位耗能连接件的自复位特性，使得墙体结构无残余变形或者参与变形极小，且只需更换竖向耗能连接件，正交胶合木剪力墙就可以重新投入使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的A处墙趾处耗能连接部件示意图。

图3是本发明中上侧连接构件的示意图(正视图)。

图4是本发明中上侧连接构件的示意图(俯视图)。

图5是本发明中下侧连接构件的示意图(正视图)。

图6是本发明中下侧连接构件的示意图(俯视图)。

图7是本发明中自复位耗能连接件的示意图(三维图)。

图8是本发明中自复位耗能连接件的示意图(侧视图)。

图9是图1的B处竖向耗能连接件示意图。

图10是本发明中竖向耗能连接构件示意图(三维图)。

图11是本发明中竖向耗能连接构件示意图(俯视图)。

图12是本发明左侧墙体连接部件示意图。

图13是本发明右侧墙体连接部件示意图。

图14是本发明上部U型弯曲软钢板示意图。

图15是本发明下部U型弯曲软钢板示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，包括多个正交胶合木墙体11，各正交胶合木墙体11在水平方向上进行连接，构成整个剪力墙。

如图1和图2所示，每个正交胶合木墙体11的两个墙趾处对称预留特定尺寸的开口，正交胶合木墙体11上在开口处设置有墙体连接部件21，墙体连接部件21是由两块相互平行的钢板以及与这两块钢板相互垂直的第三块钢板焊接而成的槽形钢板，套在正交胶合木墙体11开口处的侧面、底面以及正面，与正交胶合木墙体11之间通过铆钉牢固连接。

在开口位置，放置有自复位耗能连接件，自复位耗能连接件包括上侧连接构件22、自复位耗能连接构件23和下侧连接构件24，上侧连接构件22通过螺栓与墙体连接部件21或者正交胶合木墙体11的开口处底面相连，自复位耗能连接构件23上侧通过螺栓与上侧连接构件22相连，自复位耗能连接构件23下侧通过螺栓与下侧连接构件24相连，下侧连接构件24通过螺栓与基础或者楼板4相连。

如图3和图4所示，上侧连接构件22由竖直的第一连接钢板221、与第一连接钢板221平行的第二连接钢板222、水平的第三连接钢板224焊接而成，第一连接钢板221、第二连接钢板222均与正交胶合木墙体11的墙面垂直，第三连接钢板224上设置有多个螺栓孔洞，通过螺栓与墙体连接部件21或者正交胶合木墙体11的开口处底面相连；第一连接钢板221与第二连接钢板222上分别设有螺栓孔洞，使二者分别与自复位耗能连接构件23的第一芯板232和第二芯板234通过高强螺栓相连；且在第一连接钢板221与第三连接钢板224之间以及第二连接钢板222与第三连接钢板224之间分别设置有多条加劲肋223。

如图5和图6所示，下侧连接构件24由竖直的第四连接钢板241、与第四连接钢板241平行的第五连接钢板242和水平的第六连接钢板243焊接而成，材质为普通碳素结构钢；第四连接钢板241、第五连接钢板242均与正交胶合木墙体11的墙面垂直，第四连接钢板241与第五连接钢板242上分别设置若干螺栓孔洞，通过螺栓与自复位耗能连接构件23中的第二芯板233相连，第六连接钢板243通过螺栓与基础或者楼板4相连。

如图7和图8所示，自复位耗能连接构件23由水平的高强螺栓236自外而内依次穿过第一盖板231、第一芯板232、第二芯板233、第三芯板234和第二盖板235组成，第一盖板231、第一芯板232、第二芯板233、第三芯板234和第二盖板235的板面均与正交胶合木墙体11的墙面垂直。

第一盖板231和第二盖板235的内侧、第一芯板232、第二芯板233和第三芯板234的内外侧均设置斜向的凹凸相间的槽型，相邻板之间凹凸嵌合在一起，

第一芯板232和第三芯板234分别设有若干长度方向与板长方向(即上下方向)一致的长圆孔，第一芯板232和第三芯板234从自复位耗能连接构件23的上端伸出，第一芯板232的伸出部通过螺栓与第一连接钢板221连接，第三芯板234的伸出部通过螺栓与第二连接钢板222连接，第二芯板233从自复位耗能连接构件23的下端伸出，伸出部通过螺栓与第四连接钢板241以及第五连接钢板242相连。第一芯板232、第二芯板233和第三芯板234上的螺栓连接孔均为长孔，长孔的长度方向为上下方向。

高强螺栓236上套有蝶形弹簧237，蝶形弹簧237具体设置在第一盖板231上表面与第二盖板235下表面的每个螺栓孔洞处，且蝶形弹簧237之间可串联也可以并联；每个高强螺栓236通过蝶形弹簧237与若干个螺栓孔洞或者若干长度方向与板长方向一致的长圆孔将第一盖板231、第一芯板232、第二芯板233、第三芯板234、第二盖板235和蝶形弹簧237连接起来，并施加一定的预应力；在小震时，由于施加的预应力，相邻板之间具有摩擦力，使得墙体结构具有足够的刚度，在中震或者大震时，通过相邻板之间的摩擦消耗地震能量，震后由于蝶形弹簧使板之间的凹凸槽产生挤压力，使得摇摆的墙体结构恢复到原来的位置。

如图1和图9所示，在水平方向上相邻的两个正交胶合木墙体11之间通过若干竖向耗能连接件连接。

如图10和图11所示，竖向耗能连接件包括左侧墙体连接部件31、右侧墙体连接部件32、上部U型软钢板33和下部U型软钢板34，左侧墙体连接部件31通过铆钉与正交胶合木剪力墙11的正反面以及需连接的侧面相连，右侧墙体连接部件32通过铆钉与正交胶合木剪力墙11的正反面以及需连接的侧面相连，上部U型软钢板33和下部U型软钢板34连接于左侧墙体连接部件31和右侧墙体连接部件32之间，上部U型软钢板33的U型口向下，下部U型软钢板34的U型口向上，即下部U型弯曲软钢板34的U形开口与上部U型弯曲软钢板33的U形开口相对。

如图12和图13所示，左侧墙体连接部件31和右侧墙体连接部件32为横截面为U型(拐角为直角)的长直结构，分别套在相邻的左右侧正交胶合木墙体11边沿。

如图14和图15所示，上部U型弯曲软钢板33的左侧连接板或右侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔一332，右侧连接板或左侧连接板上设置有若干螺栓孔洞三331，下部U型弯曲软钢板34的右侧连接板或左侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔二342，左侧连接板或右侧连接板上设置有若干螺栓孔洞四341。

在中震时，墙体发生较小的转动，U型弯曲软钢板与墙体连接部件之间发生相对滑移，通过摩擦消耗地震能量，在大震时，墙体发生较大的转动，此时主要通过U型弯曲软钢板的塑性变形来消耗地震能量。

本发明的工作原理：在小震作用时，由于自复位耗能连接件和竖向耗能连接件施加了预应力，使得正交胶合木剪力墙结构具有足够的抗侧刚度；在中震或者大震发生时，利用自复位耗能连接件中钢板的凹凸槽和蝶形弹簧的特性，以及竖向耗能连接件中设置的特定形状的螺栓长圆孔洞，使得正交胶合木剪力墙发生一定的转动，自复位耗能连接件中钢板之间的摩擦以及竖向耗能连接件中U型弯曲软钢板与墙体连接部件之间的摩擦，来消耗地震能量，当墙体转动较大时，竖向耗能连接件中U型弯曲软钢板发生塑性变形，从而消耗地震能量，震后由于蝶形弹簧使自复位耗能连接件中相邻钢板之间发生挤压，使得墙体结构回到原来的位置，从而保护墙体避免发生变形破坏以及使墙体结构无残余变形。

Claims (7)

1.一种可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，包括多个正交胶合木墙体(11)，其特征在于，每个正交胶合木墙体(11)的两个墙趾处分别开有开口，在开口处设置自复位耗能连接件，在水平方向上相邻的两个正交胶合木墙体(11)之间通过若干竖向耗能连接件连接，所述竖向耗能连接件包括左侧墙体连接部件(31)、右侧墙体连接部件(32)、上部U型软钢板(33)和下部U型软钢板(34)，其中，左侧墙体连接部件(31)和右侧墙体连接部件(32)为横截面为U型的长直结构，分别套在相邻的左右侧正交胶合木墙体(11)边沿，上部U型软钢板(33)和下部U型软钢板(34)连接于左侧墙体连接部件(31)和右侧墙体连接部件(32)之间，上部U型软钢板(33)的U型口向下，下部U型软钢板(34)的U型口向上；

所述自复位耗能连接件包括上侧连接构件(22)、自复位耗能连接构件(23)和下侧连接构件(24)，所述上侧连接构件(22)通过螺栓与墙体连接部件(21)或者正交胶合木墙体(11)的开口处底面相连，所述自复位耗能连接构件(23)上侧通过螺栓与上侧连接构件(22)相连，所述自复位耗能连接构件(23)下侧通过螺栓与下侧连接构件(24)相连，所述下侧连接构件(24)通过螺栓与基础或者楼板(4)相连；

所述上侧连接构件(22)由竖直的第一连接钢板(221)、与第一连接钢板(221)平行的第二连接钢板(222)、水平的第三连接钢板(224)焊接而成，所述第三连接钢板(224)通过螺栓与墙体连接部件(21)或者正交胶合木墙体(11)的开口处底面相连；

所述下侧连接构件(24)由竖直的第四连接钢板(241)、与第四连接钢板(241)平行的第五连接钢板(242)和水平的第六连接钢板(243)焊接而成，所述第六连接钢板(243)通过螺栓与基础或者楼板(4)相连；

所述自复位耗能连接构件(23)由套有蝶形弹簧(237)的水平的高强螺栓(236)自外而内依次穿过第一盖板(231)、第一芯板(232)、第二芯板(233)、第三芯板(234)和第二盖板(235)组成，所述第一盖板(231)和第二盖板(235)的内侧、第一芯板(232)、第二芯板(233)和第三芯板(234)的内外侧均设置斜向的凹凸相间的槽型，相邻板之间凹凸嵌合在一起，第一芯板(232)和第三芯板(234)从自复位耗能连接构件(23)的上端伸出，第一芯板(232)的伸出部通过螺栓与所述第一连接钢板(221)连接，第三芯板(234)的伸出部通过螺栓与所述第二连接钢板(222)连接，第二芯板(233)从自复位耗能连接构件(23)的下端伸出，伸出部通过螺栓与所述第四连接钢板(241)以及第五连接钢板(242)相连；

所述上部U型弯曲软钢板(33)的左侧连接板或右侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔一(332)，右侧连接板或左侧连接板上设置有若干螺栓孔洞三(331)，所述下部U型弯曲软钢板(34)的右侧连接板或左侧连接板上设置有若干长度方向与板长方向一致的长圆孔二(342)，左侧连接板或右侧连接板上设置有若干螺栓孔洞四(341)。

2.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，所述正交胶合木墙体(11)上在所述开口处设置有墙体连接部件(21)，所述墙体连接部件(21)是由两块相互平行的钢板以及与该两块钢板相互垂直的第三块钢板焊接而成的槽形钢板，套在正交胶合木墙体(11)开口处的侧面、底面以及正面，与正交胶合木墙体(11)之间通过铆钉牢固连接。

3.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，所述第一芯板(232)、第二芯板(233)和第三芯板(234)上的螺栓连接孔均为长孔，长孔的长度方向为上下方向。

4.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，在所述第一连接钢板(221)与第三连接钢板(224)之间以及第二连接钢板(222)与第三连接钢板(224)之间分别设置有多条加劲肋(223)。

5.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，所述第一连接钢板(221)、第二连接钢板(222)、第四连接钢板(241)、第五连接钢板(242)、第一盖板(231)、第一芯板(232)、第二芯板(233)、第三芯板(234)和第二盖板(235)的板面均与正交胶合木墙体(11)的墙面垂直。

6.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，所述蝶形弹簧(237)设置在第一盖板(231)上表面与第二盖板(235)下表面的每个螺栓孔洞处，每个高强螺栓(236)施加一定的预应力。

7.根据权利要求1所述可自复位耗能的正交胶合木多板剪力墙，其特征在于，所述左侧墙体连接部件(31)通过铆钉与正交胶合木剪力墙(11)的正反面以及需连接的侧面相连，所述右侧墙体连接部件(32)通过铆钉与正交胶合木剪力墙(11)的正反面以及需连接的侧面相连。