CN110424579B - 框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，包括预制墙体和现浇墙体，现浇墙体向下延伸有竖向受力筋，预制墙体的顶部设有暗梁，暗梁向外延伸有纵向受力筋，纵向受力筋锚入相对侧的现浇墙体；摩擦连接件包括锚固于现浇墙体的现浇墙连接件和锚固于预制墙体的预制墙连接件，现浇墙连接件具有露出现浇墙体的第一平面，预制墙连接件具有露出预制墙体的第二平面，第一平面和第二平面通过紧固件贴合连接在一起，第一平面上设有配合连接紧固件的第一连接孔，第二平面上设有配合连接紧固件的第二连接孔，第一连接孔和/或第二连接孔为竖向延伸的长圆孔，预制墙体上形成有供安装紧固件的手孔。本发明可简化安装施工，提高抗震性能。

Description

框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙

技术领域

本发明涉及装配式混凝土剪力墙结构，尤其涉及一种框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙。

背景技术

对于目前国内正在兴起“装配整体式混凝土剪力墙结构”，其墙体钢筋竖向连接多采用“套筒连接”或“约束浆锚连接”方法。该些连接方法均需要进行大量钢筋的连接，不但增加了结构造价，安装过程中由于钢筋定位困难也会对施工人员造成了极大的困扰，而且抗震性能也不佳。

发明内容

本发明主要是针对现有技术的不足，提供一种框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，可简化安装施工，提高抗震性能。

为实现上述技术效果，本发明所采用的技术方案为：一种框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，包括预制墙体和通过摩擦连接件连接于所述预制墙体的两侧部的现浇墙体，所述现浇墙体的底部向下延伸有竖向受力筋，所述预制墙体的顶部设有暗梁，所述暗梁的两侧部向外延伸有纵向受力筋，所述纵向受力筋锚入相对侧的所述现浇墙体；

所述摩擦连接件包括锚固于所述现浇墙体的现浇墙连接件和锚固于所述预制墙体的预制墙连接件，所述现浇墙连接件具有露出所述现浇墙体的第一平面，所述预制墙连接件具有露出所述预制墙体的第二平面，所述第一平面和所述第二平面通过紧固件贴合连接在一起，所述第一平面上设有配合连接所述紧固件的第一连接孔，所述第二平面上设有配合连接所述紧固件的第二连接孔，所述第一连接孔和/或所述第二连接孔为竖向延伸的长圆孔，所述预制墙体上形成有供安装所述紧固件的手孔。

在一些实施例中，所述纵向受力筋的数量为多根并水平贯穿所述暗梁，所述纵向受力筋上绑扎有箍筋。

在一些实施例中，所述暗梁的顶部向上延伸有竖向分布筋。

在一些实施例中，所述长圆孔设置于所述现浇墙连接件上。

在一些实施例中，所述现浇墙连接件为一平面板体，具有相对的第一板面和第二板面，所述第一板面上连接有第一锚固筋，所述第二板面贴合于所述预制墙连接件。

在一些实施例中，所述第一板面的底部边沿垂直连接有水平挡板。

在一些实施例中，所述水平挡板的两端部与所述第一板面之间连接有加劲板。

在一些实施例中，所述预制墙连接件为一侧开口的矩形箱体，所述矩形箱体中与所述开口所在侧相邻的第一箱板上连接有第二锚固筋，与所述第一箱板相对的第二箱板贴合于所述现浇墙连接件。

本发明针对装配式混凝土剪力墙结构，为简化安装施工、提高抗震性能，提出一种竖向分布筋不连接、边缘墙体纵筋加粗、竖向拼缝靠摩擦连接件连接且带有暗梁的新型装配式剪力墙结构体系。该结构体系是在竖向钢筋不连接的装配式剪力墙结构体系研究基础上增加了“边缘墙体与预制墙体的竖向拼缝直接采用可滑移的摩擦连接件相连”的特点，改进得到的全新的具有良好抗震性能的装配式抗震、减震墙体系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1显示了根据本发明实施例的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙的内部结构的立体示意图。

图2显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙的内部结构的平面示意图。

图3显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙中的预制墙体的内部结构示意图。

图4显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙中的预制墙体的外观示意图。

图5显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙中的摩擦连接件的正面示意图。

图6显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙中的摩擦连接件的背面示意图。

图7显示了根据本发明实施例中摩擦连接件的现浇墙连接件的结构示意图。

图8显示了根据本发明实施例中摩擦连接件的预制墙连接件的结构示意图。

图9显示了根据本发明实施例中摩擦连接件的连接结构示意图。

图10～14显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙的施工过程的工步示意图。

图15显示了根据本发明实施例的装配式混凝土剪力墙的减震原理的拟加速度反应谱。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明针对装配式混凝土剪力墙结构，为简化安装施工、提高抗震性能，提出一种竖向分布筋不连接、边缘墙纵筋加粗、竖向拼缝靠摩擦连接件连接且带有暗梁的新型装配式剪力墙结构体系。该结构体系是在竖向钢筋不连接的装配式剪力墙结构体系研究基础上改进得到的新型装配式抗震、减震墙体系，与常规的装配整体式剪力墙不同的是：

1)取消套筒构造，预制墙中的竖向分布筋与下层不连接；

2)边缘墙受力纵筋加粗，与下层受力筋通过焊接、搭接或机械连接方式进行连接；

3)边缘墙与预制墙的竖向拼缝直接采用可滑移的摩擦连接件相连，水平分布筋不锚入边缘墙；

4)预制墙顶部400mm范围内绑扎箍筋，形成暗梁，暗梁的纵向受力筋锚入边缘墙。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

首先参阅图1和图2，显示了根据本发明实施例的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙的示例性内部结构示意图，如图所示，该装配式混凝土剪力墙主要由中间的预制墙体11和两侧的现浇墙体12组成。其中，预制墙体11在工厂加工生产，现浇墙体12在现场浇筑。预制墙体11和现浇墙体12之间通过可滑移的多个摩擦连接件13连接，预制墙体11内的水平分布筋不锚入两侧的现浇墙体12，竖向分布筋也不与下层结构连接，因而取消了预制墙体与下层结构之前的套筒连接构造，施工更加方便。边缘墙体12内设有竖向受力筋121，竖向受力筋的两端延伸出边缘墙体12的底部及顶部，并且，加粗该竖向受力筋121，与下层结构的竖向受力筋通过焊接、搭接或机械连接方式进行连接。预制墙体11顶部400mm范围内绑扎箍筋，形成暗梁14，暗梁14内水平设置有纵向受力筋141，箍筋箍设于多根纵向受力筋141的外部，该纵向受力筋141的两端延伸出暗梁14的两侧并锚入相对侧的现浇墙体12。

配合图3所示，显示了预制墙体11的钢筋布置图。如图所示，该预制墙体11的配筋由水平分布筋、竖向分布筋、暗梁纵筋、暗梁箍筋组成。除上侧的竖向分布筋111向上延伸出预制墙体11的顶部并锚入后浇节点区，以及暗梁14的纵向受力筋141锚入两侧的现浇墙体12，其余位置的竖向分布筋以及水平分布筋均不与周围墙体锚固，可避免底部套筒连接构造以及方便两侧现浇墙体的钢筋绑扎。

再配合图4所示，显示了预制墙体11的外观图。从图中可以清楚看到：暗梁14两侧的纵向受力筋141甩出，水平分布筋不甩出，竖向分布筋111下侧不甩出、仅上侧甩出。

进一步结合图5～9，显示了本发明中可滑移的摩擦连接件的构造。如图所示，该摩擦连接件13由一现浇墙连接件131和一预制墙连接件132构成，其中，该现浇墙连接件131用于与现浇墙体12锚固，该预制墙连接件132用于与预制墙体11锚固。

具体来说，该现浇墙连接件131为一平面板体，具有相对的第一板面和第二板面，第一板面上连接有第一锚固筋133，第二板面贴合于预制墙连接件132。该现浇墙连接件131在使用时锚固于现浇墙体12的连接侧部，其第二板面露出且齐平于现浇墙体12的侧部平面。在现浇墙连接件131的第一板面的底部边沿垂直连接有水平挡板135，水平挡板135的两端部与第一板面之间连接有加劲板，可以提高抗剪能力。

预制墙连接件132采用一侧开口的矩形箱体，内部中空形成手孔，供工人装配连接预制墙连接件和现浇墙连接件时使用，手孔仅一侧开口，另一侧封闭，可以提高手孔的抗形变刚度。该矩形箱体中与其手孔开口所在侧相邻的第一箱板上连接有第二锚固筋134，与该第一箱板相对的第二箱板露出于预制墙体11的侧部平面并贴合于现浇墙连接件12的第二板面，第一锚固筋133和第二锚固筋134数量相当且位置相对，均为水平布置，设置第一锚固筋133和第二锚固筋134来分别与现浇墙体12及预制墙体11相锚固，可以提高现浇墙连接件131和预制墙连接件132在混凝土中的抗拔能力。

现浇墙连接件131的第二板面和预制墙连接件132的第二箱板之间采用紧固件16连接，该紧固件16可采用高强螺栓，配合螺母起到紧密连接现浇墙连接件131和预制墙连接件132的作用。现浇墙连接件131上设有配合连接该高强螺栓的第一连接孔136，预制墙连接件132的第二箱板上设有配合连接该高强螺栓的第二连接孔137，且该第一连接孔136与该第二连接孔137中至少有一个设置为竖向延伸的长圆孔，在本实施例中，长圆孔设置在现浇墙连接件131的中部，如图9所示，高强螺栓可沿该长圆孔在竖向方向上发送相对滑动，使得现浇墙连接件131和预制墙连接件132之间可相应地发生滑动。

可滑移的摩擦连接件的工作状态包括：(1)现浇墙体12浇筑形成强度后，对高强螺栓施加预紧力，当竖向拼缝处的剪切应力足够大时摩擦连接件中的现浇墙连接件与预制墙连接件之间可发生滑动。(2)高强螺栓施加预紧力，当剪切力足够大时摩擦连接件中的现浇墙连接件与预制墙连接件之间可发生滑动。

采用上述方案，本发明框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙的优点在于：

1、无灌浆套筒，规避了套筒灌浆施工问题引发的质量风险，节约成本、方便施工。虽然竖向分布钢筋在水平施工缝处断开不连接，但通过加大边缘现浇构件纵向钢筋直径可弥补竖向分布钢筋断开所带来承载力降低，因而不影响结构的安全性。

2、弹性设计计算简单，与全现浇剪力墙结构相同，具有与现浇剪力墙类似的优点，如初始刚度大、抗侧效率高等。小震时，由于弹性阶段下装配式墙水平接缝处可以完全通过接触面间的静摩擦可靠传力，竖向拼缝完全通过预紧后的摩擦连接件的静摩擦传力，因而装配式墙的变形模式与现浇墙基本没有区别，两者的初始刚度理论上是相同的，因此该剪力墙结构体系完全可以按照全现浇的形式进行弹性设计，且同样具备初始刚度大、抗侧效率高等优点。

3、大震时，抗侧刚度削弱，且具有额外附加摩擦阻尼，具有很好的减震的作用，延性大幅提高(该剪力墙结构的延性与框架结构类似)，抗震性能更佳。大震时，水平接缝产生滑移，竖向接缝也剪切力超过连接件静摩擦力而产生滑移，因而预制墙体部分与边缘墙部分分开工作，剪力墙结构逐渐转变为以边缘墙为柱、预制墙暗梁为梁的框架结构，弯曲为主的侧向变形模式逐渐转变为的剪切为主的侧向变形模式。此时，剪力墙的侧向割线刚度减小，结构自振周期增大并远离场地卓越周期，地震效应大幅减少；同时，拼缝位置界面滑移产生的摩擦又为结构提供额外的摩擦阻尼，进一步减小地震效应。由于大震作用下，剪力墙的变形模式逐渐转变成框架变形模式，因而其变形能力也进一步提高，抗震性能更佳。

4、甩出筋大幅减少，简化生产工艺，解决侧面甩出筋影响边缘墙钢筋绑扎焊接、墙体安装时钢筋打架的问题，降低安装难度，提高施工效率。由于该装配式剪力墙充分利用了拼缝的界面滑移，因而预制墙侧面仅暗梁位置有甩出筋，甩出筋大为减少，此构造形式既便于构件生产，又便于安装施工。装配整体式混凝土剪力墙安装时主要存以下问题：

(1)首先是钢筋与套筒对位困难，安装难度大；

(2)然后是预制墙甩出筋影响边缘墙箍筋的放置以及纵筋的连接，传统装配式剪力墙的边缘墙的钢筋施工必须采取先放箍筋、再插纵筋、最后机械连接的方式，或采用掰开甩出筋、再焊接纵筋、再绑扎箍筋、最后掰正甩出筋的方式，这两种方式的操作难度都大于常规现浇结构钢筋绑扎施工；

(3)最后是预制墙放置时易与其余预制墙钢筋发生打架，影响安装。预制墙侧面甩出筋影响边缘墙的通过采用免除灌浆套筒的构造可解决第一个问题，而通过减少侧面甩出筋(尤其是底部位置)，则第二和第三个问题迎刃而解。

下面结合图10～14来进一步介绍本发明实施例的装配式剪力墙的施工方法，其主要步骤如下：

步骤一：预制墙体11就位，如图4所示；

步骤二：预制墙体11吊装，如图10所示；

步骤三：绑扎边缘现浇墙体的钢筋、安装摩擦连接件13，如图11所示；

步骤四：边缘墙体12现场浇筑，如图12所示；

步骤五：待边缘墙体后浇混凝土形成强度后，对高墙螺栓施加预紧力，如图13所示；

步骤六：用水泥砂浆17封堵螺栓手孔，如图14所示。

下面结合本发明装配式混凝土剪力墙的结构及施工方法，对剪力墙抗震减震原理说明如下：

小震时，由于弹性阶段下装配式墙水平接缝处可以完全通过接触面间的静摩擦可靠传力，竖向拼缝完全通过预紧后的摩擦连接件的静摩擦传力，因而装配式墙的变形模式与现浇墙基本没有区别，两者的初始刚度理论上是相同的，因此该剪力墙结构体系完全可以按照全现浇的形式进行弹性设计，且同样具备初始刚度大、抗侧效率高等优点。上述结论也可通过有限元分析模型分析得到，小震弹性状态下预制墙与边缘墙共同变形，构件性能与现浇剪力墙基本相同。

大震时，水平接缝产生滑移，竖向接缝也剪切力超过连接件静摩擦力而产生滑移，因而预制墙体部分与边缘墙部分分开工作，剪力墙结构逐渐转变为以边缘墙为柱、预制墙暗梁为梁的框架结构，弯曲为主的侧向变形模式逐渐转变为的剪切为主的侧向变形模式。由于大震作用下，剪力墙的变形模式逐渐转变成框架变形模式，因而其变形能力也进一步提高，抗震性能更佳。上述结论也可通过有限元分析模型分析得到，大震产生滑移的状态下，预制墙与边缘墙逐渐分开变形，剪力墙结构变形机制逐渐转变为框架变形机制，变形能力更接近于框架。

大震时剪力墙的变形模式逐渐转变成框架变形模式后，此时，剪力墙的侧向割线刚度减小，结构自振周期增大并远离场地卓越周期，地震效应大幅减少；同时，拼缝位置界面滑移产生的摩擦又为结构提供额外的摩擦阻尼，进一步减小地震效应。如图15所示，从拟加速度反应谱上来观察地震作用力：大震时，结构抗侧刚度减小，结构自振周期增大，因而地震作用发生了路径①的变化；拼缝位置的界面摩擦为结构提供额外的摩擦阻尼，等效阻尼比由h0增加到heq，于是地震作用又发生了路径②的变化。路径①+②即形象地表示了该新型装配式墙的减震原理。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：包括预制墙体和通过摩擦连接件连接于所述预制墙体的两侧部的现浇墙体，所述现浇墙体的底部向下延伸有竖向受力筋，所述预制墙体的顶部设有暗梁，所述暗梁的两侧部向外延伸有纵向受力筋，所述纵向受力筋锚入相对侧的所述现浇墙体；

所述摩擦连接件包括锚固于所述现浇墙体的现浇墙连接件和锚固于所述预制墙体的预制墙连接件，所述现浇墙连接件具有露出所述现浇墙体的第一平面，所述预制墙连接件具有露出所述预制墙体的第二平面，所述第一平面和所述第二平面通过紧固件贴合连接在一起，所述第一平面上设有配合连接所述紧固件的第一连接孔，所述第二平面上设有配合连接所述紧固件的第二连接孔，所述第一连接孔和/或所述第二连接孔为竖向延伸的长圆孔，所述预制墙体上形成有供安装所述紧固件的手孔。

2.如权利要求1所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述纵向受力筋的数量为多根并水平贯穿所述暗梁，所述纵向受力筋上绑扎有箍筋。

3.如权利要求1所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述暗梁的顶部向上延伸有竖向分布筋。

4.如权利要求1所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述长圆孔设置于所述现浇墙连接件上。

5.如权利要求1所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述现浇墙连接件为一平面板体，具有相对的第一板面和第二板面，所述第一板面上连接有第一锚固筋，所述第二板面贴合于所述预制墙连接件。

6.如权利要求5所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述第一板面的底部边沿垂直连接有水平挡板。

7.如权利要求6所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述水平挡板的两端部与所述第一板面之间连接有加劲板。

8.如权利要求1所述的框架变形模式抵抗大震的装配式混凝土剪力墙，其特征在于：所述预制墙连接件为一侧开口的矩形箱体，所述矩形箱体中与所述开口所在侧相邻的第一箱板上连接有第二锚固筋，与所述第一箱板相对的第二箱板贴合于所述现浇墙连接件。

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