CN110565838B - 一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构，属于装配式混凝土结构领域,该连接结构包括半刚性水平复位连接件、定位板件、预制剪力墙和超高性能混凝土超薄封板，定位板件与预制剪力墙内水平钢筋通过螺纹连接，与纵向钢筋形成钢筋骨架后浇筑混凝土形成整体；将半刚性水平复位连接件通过螺栓安装于定位板件完成两侧预制剪力墙的连接，最后将超薄封板沿定位板件的矩形导槽导入，完成半刚性水平复位连接结构的安装。该结构的核心装置半刚性水平复位连接件包括连接弹簧、复位装置和抗拉卡位螺栓组成。相对于现有预制剪力墙水平连接技术，该连接结构可以适应整体结构的变形特点，增加结构自身的耗能，同时能安全、有效、快速地连接预制剪力墙，并可直观观察构件震后受损情况方便更换连接结构。

Description

一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构

技术领域

本发明属于装配式混凝土结构领域，特别涉及一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构。

背景技术

装配式混凝土剪力墙结构的构件连接一直是此类结构的关键部位，目前预制构件的水平连接主要是刚性连接，如箍筋套箍现浇混凝土和钢构件螺栓连接，边缘构件的箍筋套箍现浇混凝土连接，施工现场仍存在大量的湿作业区域，需要大量工人现场支模并浇筑混凝土，施工质量受工人技术水平影响较大，且新旧混凝土接触面是连接的薄弱部位，在水平荷载和混凝土的收缩徐变作用下易发生开裂，进而影响结构使用；钢构件螺栓连接的施工速度较快，但是配钢率较高，同时增加了构件的自重，钢材在潮湿的环境中耐久性较差，且防火性能差。

预制构件之间的刚性连接，地震作用下刚性连接产生的变形有限，耗能较低，且形成的损伤和破坏是不可逆的，修复难度极大，往往因为预制构件连接的失效而导致整体结构的拆除。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构。解决现有的预制剪力墙刚性连接带来的不可逆变形问题。

为此，本发明采取如下技术方案：

一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构，包括半刚性水平复位连接件和定位板件；

所述的半刚性水平复位连接件包括弹性连接件、复位装置和抗拉卡位装置；

所述的复位装置分别位于所述的弹性连接件两端，用于承担弹性连接件产生的侧向变形；

所述的抗拉卡位装置位于所述的复位装置外侧，将复位装置与所述的弹性连接件连接，所述的抗拉卡位装置用于承担弹性连接件产生的轴向变形；

所述的半刚性水平复位连接件上设有与预制剪力墙连接的部位，该部位与定位板件可拆卸连接，所述的定位板件预制在预制剪力墙上，通过所述的半刚性水平复位连接件往复的轴向或侧向变形实现同一平面预制剪力墙的耗能。

此外，本发明的连接结构还包括封板，所述的封板设置在相邻预制剪力墙的连接处，用于封闭保护所述的半刚性水平复位连接件。

具体的，所述的弹性连接件包括连接弹簧，在所述的连接弹簧两端固结有方形钢板，在该方形钢板中心开有圆孔，连接件穿过圆孔伸入连接弹簧内并与圆孔固定；

所述的连接弹簧的外径为被连接的预制剪力墙截面的二分之一长，方形钢板的边长与连接弹簧外径相等，且二者连接可靠；所述的连接件包括连接螺母，连接螺母壁厚为3mm。

具体的，所述的复位装置包括方形底板和复位弹性件，所述的复位弹性件两个为一组，分别对称设置在方形底板的四边，该复位弹性件的中心轴线平行于所述的方形底板所在平面，在所述的方形底板中心设置开孔，所述的抗拉卡位装置通过该开孔以及方形钢板中心的圆孔与所述的弹性连接件连接；

位于方形底板同一边的两个复位弹簧一端共同固定于方形底板四边伸出的钢臂上，另一端共同设置有卡位钢片，方形钢板嵌合在四个卡位钢片围成的空间内；

方形底板四角加工有连接孔，通过该连接孔将所述的复位装置与定位板件连接。

具体的，所述的抗拉卡位装置包括抗拉卡位螺栓，所述的抗拉卡位螺栓包括同轴心的螺帽和螺杆，螺帽直径大于复位装置方形底板中心的开孔直径20mm，螺杆长度不小于50mm，圆孔和连接螺母内径与抗拉卡位螺栓螺杆外径相同；

所述的抗拉卡位螺栓通过开孔以及连接螺母将所述的复位装置与弹性连接件连接。

优选的，在复位装置和抗拉卡位螺栓接触面处设置有弹性垫片，所述的弹性垫片包括1mm厚橡胶垫片。

具体的，所述的定位板件包括主钢板和位于主钢板一侧与主钢板垂直连接的矩形导槽；在所述的主钢板一面上加工有钢筋加长螺母和复位连接件加长螺母，所述的钢筋加长螺母用于连接预制剪力墙内的水平钢筋，所述的复位连接件加长螺母用于连接半刚性水平复位连接件，所述的矩形导槽用于安装封板。

优选的，所述的主钢板宽度为60mm，长度与预制剪力墙长度相同；

钢筋加长螺母和复位连接件加长螺母壁厚均为3mm；

所述的矩形导槽由两片2mm厚薄钢片组成，两片薄钢片之间留有空隙用于插入并固定封板；矩形导槽宽度为5mm，方向垂直于主钢板；

薄钢片与主钢板之间设置有凸肋用于加固薄钢片与主钢板的连接。

具体的，所述的封板包括UHPC超薄封板，UHPC超薄封板的制备材料为超高性能混凝土，封板厚度为4mm，封板的长和宽分别与半刚性水平复位连接件的宽度和预制剪力墙的高度相等，内部预埋镀锌铁丝网格，网格的直径为1mm，网径为20mm。

本发明的连接结构具体的施工方法包括：

第一步，进行预制剪力墙和定位板件的预制：预制剪力墙侧面预留长宽分别为抗拉卡位螺栓直径的2倍和1.5倍，深为10mm的矩形凹槽，且预制剪力墙与定位板件在构件预制阶段完成组装；同时预制封板；

第二步，将预制剪力墙半刚性水平复位连接件的各部件进行组装；

第三步，在建筑施工现场，当两片预制剪力墙吊装就位并预留安装空间后，将半刚性水平复位连接件从中间预留安装空间自下而上用螺栓依次连接；

第四步，将提前预制好的封板从上而下，沿着定位板件的矩形导槽插入安装，即完成了预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的安装。

本发明的有益效果是：

本发明的连接结构的核心装置是半刚性水平复位连接件，包括连接弹簧、复位装置和抗拉卡位螺栓。相对于现有预制剪力墙水平连接技术，该连接结构可以适应整体结构的变形特点，增加结构自身的耗能，同时能安全、有效、快速地连接预制剪力墙，并可直观观察构件震后受损情况方便更换连接结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，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是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的示意图；

图2(a)是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构中的半刚性水平复位连接件示意图；

图2(b)是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的半刚性水平复位连接件中的连接弹簧示意图；

图2(c)是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的半刚性水平复位连接件中的复位装置示意图；

图2(d)是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的半刚性水平复位连接件中的抗拉卡位螺栓示意图；

图3是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构中的定位板件示意图；

图4是本发明提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构中的预制剪力墙示意图；

图5是本发明提供的一种装配式剪力墙构件竖向钢筋原位自锁连接结构中UHPC超薄封板的结构示意图，(a)为封板，(b)为网格。

图中：1半刚性水平复位连接件，2定位板件，3预制剪力墙，4封板；

11弹性连接件，12复位装置，13抗拉卡位螺栓；

111连接弹簧，112方形钢板，113连接螺母，

121方形底板，122复位弹性件，123开孔，124钢臂，125卡位钢片；

131螺杆，132螺帽；

21主钢板，22复位连接件加长螺母，23矩形导槽，24凸肋，25钢筋加长螺母；

31水平钢筋。

具体实施方式

为使本发明的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的结构作进一步地描述。

本发明所述的抗拉卡位装置位于所述的复位装置外侧，将复位装置与所述的弹性连接件连接，所述的抗拉卡位装置用于承担弹性连接件产生的轴向变形，本发明所述的轴向变形，其中的轴向是相对于弹簧的中心轴线方向而言的，即产生的变形是沿着弹簧的中心轴线方向即为轴向变形。

另外，本发明所述的复位装置位于所述的弹性连接件两端，用于承担弹性连接件产生的侧向变形，本发明所述的侧向变形是相对于轴向变形而言的，其中的轴向定义为垂直于弹簧的中心轴线方向，即产生的变形是沿着垂直于弹簧的中心轴线方向。

同时，本发明的连接结构在施工时，半刚性水平复位连接件自下而上用螺栓依次连接以及将提前预制好的封板从上而下封板安装，其中的“下”和“上”并没有绝对的位置先后关系，可根据施工现场的情况做适应性调整。

另外，本发明所述的弹性连接件、复位弹性件等弹性构件，均可以采用不同规格的弹簧实现。

实施例1：

本实施例提供了一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构，包括：半刚性水平复位连接件1、定位板件2、预制剪力墙3和封板4，采用UHPC超薄封板，如图1所示。

半刚性水平复位连接件1包括弹性连接件11，复位装置12和抗拉卡位螺栓13，如图2(a)所示。

连接弹簧11中弹簧111外径为被连接预制构件截面的二分之一，弹簧两端设置边长与弹簧外径相等的方形钢板112，且二者连接可靠，可采用焊接连接，方形钢板设置中心圆孔，且靠近弹簧一侧的方形钢板中心连接连接螺母113，连接螺母壁厚为3mm，中心圆孔和连接螺母内径与抗拉卡位螺栓13外径相同，如图2(b)所示。连接弹簧111的直径需要根据预制构件截面尺寸选定，其刚度应根据结构的变形需求选定，并进一步根据预制构件连接的设计尺寸确定其几何参数。

复位装置12包括方形底板121和复位弹性件122，方形底板121四角设置螺栓孔，中心设置容形圆孔，即开孔123，孔径比螺帽132外径大20mm，复位弹簧122两个为一组，一端固定于方形底板121边缘伸出的钢臂124上，另一端设置2mm厚的卡位钢片125。

抗拉卡位螺母13的螺帽131和螺杆132同轴心，螺帽131直径大于复位装置中方形底板121的容形圆孔直径20mm，螺杆132长度至少50mm。

在实施中抗拉卡位螺栓13通过方形钢板112内侧的连接螺母113将连接弹簧111固定于复位装置12的方形底板121上，完成半刚性水平复位连接件1的组装。

结构在水平荷载作用下，连接弹簧11将产生侧向和轴向变形，产生的侧向变形将由复位弹性件122的变形来承担，其中方形底板121的容形圆孔直径比抗拉卡位螺栓13直径大，且抗拉卡位螺栓13与方形底板121之间留有适量间隙，可以适应连接弹簧111的侧向变形，并通过复位装置12将内力传递至预制剪力墙3，待变形结束后，复位弹性件122端部的卡位钢片125将方形钢板112恢复至平衡位置，即安装中心，受拉的连接弹簧111将预制剪力墙3拉至初始位置。半刚性水平复位连接件1的往复变形可以实现墙体或结构的耗能，该连接件是连接结构的核心功能装置。

定位板件2宽度为60mm，长度与预制构件相等，沿定位板件的主钢板21中心线分布不同内径的钢筋加长螺母25和复位连接件加长螺母22，连接预制剪力墙3内的水平钢筋31和半刚性水平复位连接件1，加长螺母壁厚为3mm，主钢板21靠近外墙面一侧设置由两片2mm厚薄钢片组成的矩形导槽23，矩形导槽23宽度为5mm，深度为50mm，内侧钢片与主钢板21之间设置有凸肋，增加其抗侧刚度，定位板件2两个为一组。定位板件2主要用于连接半刚性水平复位连接件1和预制剪力墙3，其中钢筋加长螺母25主要与预制构件内水平钢筋31通过螺纹连接，与纵向钢筋组成钢筋骨架，将定位板件2与预制构件一同预制形成整体；复位连接件加长螺母22通过螺栓将半刚性水平复位连接件1中复位装置12的方形底板121固定于定位板件2上，同时兼顾调节安装误差，可在螺栓与定位板件之间设置垫片来实现。

预制剪力墙3的侧面预留长宽分别为抗拉卡位螺母13中螺帽131直径的2倍和1.5倍，深为10mm的矩形凹槽，且预制剪力墙与定位板件在构件预制阶段完成组装。

UHPC超薄封板4所用材料为超高性能混凝土(简称UHPC)41，厚度为4mm，几何尺寸与半刚性水平复位连接件1的宽度和预制剪力墙3的高度相等，几何尺寸与半刚性水平复位连接件的宽度和预制构件的高度相等，内部预埋镀锌铁丝网格，镀锌铁丝直径为1mm，网格孔径为20mm。UHPC超薄封板4提前在工厂预制。UHPC超薄封板4主要保护半刚性水平复位连接件1和定位板件2的免于生锈，减轻环境的影响，同时便于二次拆装半刚性水平复位连接件1，方便更换。

本发明的预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的实施流程如下：

第一步，根据结构的设计参数，确定各构件的几何参数，根据定位板件2的设计原理，确定其各部分参数，并将钢筋端部进行刻丝处理，最终完成定位板件2和水平钢筋的连接，并与构件内竖向钢筋绑扎，组成构件内的钢筋骨架，浇筑混凝土，形成预制剪力墙3与定位板件2组成的成品构件；

第二步，根据设计参数，确定连接弹簧11的主要参数，将连接弹簧11、复位装置12和抗拉卡位螺栓13根据设计原理进行组装，为了在复位装置12和抗拉卡位螺栓13之间形成一定间隙，可以设置1mm厚橡胶垫片，最终完成半刚性水平复位连接件1的组装；

第三步，在建筑施工现场，将两片预制剪力墙3吊装就位后，将半刚性水平复位连接件1从中间预留安装空间自下而上用螺栓依次连接，半刚性水平复位连接件1的安装数量由设计参数决定；

第四步，将提前预制好的UHPC网格布封板4从上而下，沿着定位板件2的矩形导槽23依次安装。

至此，完成一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的安装。

需要说明的是：上述实施例提供的一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构进行预制剪力墙的实施例，仅作为该连接结构在实际应用中的说明，还可以根据实际需要而将上述连接结构在其他应用场景中使用，其具体实现过程类似于上述实施例，这里不再赘述。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预制剪力墙半刚性水平复位连接结构，其特征在于，包括半刚性水平复位连接件(1)和定位板件(2)；

所述的半刚性水平复位连接件(1)包括弹性连接件(11)、复位装置(12)和抗拉卡位装置(13)；

所述的复位装置(12)分别位于所述的弹性连接件(11)两端，用于承担弹性连接件(11)产生的侧向变形；

所述的抗拉卡位装置位于所述的复位装置(12)外侧，将复位装置(12)与所述的弹性连接件(11)连接，所述的抗拉卡位装置用于承担弹性连接件(11)产生的轴向变形；

所述的半刚性水平复位连接件(1)上设有与预制剪力墙(3)连接的部位，该部位同时与定位板件(2)可拆卸连接，所述的定位板件(2)预制在预制剪力墙(3)上，通过所述的半刚性水平复位连接件(1)往复的轴向或侧向变形实现同一平面预制剪力墙(3)的耗能；

所述的弹性连接件(11)包括连接弹簧(111)，在所述的连接弹簧(111)两端固结有方形钢板(112)，在该方形钢板(112)中心开有圆孔，连接件穿过圆孔伸入连接弹簧(111)内并与圆孔固定；

所述的复位装置(12)包括方形底板(121)和复位弹性件(122)，所述的复位弹性件(122)两个为一组，分别对称设置在方形底板(121)的四边，该复位弹性件(122)的中心轴线平行于所述的方形底板(121)所在平面，在所述的方形底板(121)中心设置开孔(123)，所述的抗拉卡位装置(13)通过该开孔(123)以及方形钢板(112)中心的圆孔与所述的弹性连接件(11)连接；

位于所述的方形底板(121)同一边的两个复位弹簧一端共同固定于方形底板(121)四边伸出的钢臂(124)上，另一端共同设置有卡位钢片(125)，方形钢板(112)嵌合在四个卡位钢片(125)围成的空间内；

所述的方形底板(121)四角加工有连接孔，通过该连接孔将所述的复位装置(12)与定位板件(2)连接。

2.如权利要求1所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，该连接结构还包括封板(4)，所述的封板(4)设置在相邻预制剪力墙(3)的连接处，用于封闭保护所述的半刚性水平复位连接件(1)。

3.如权利要求1所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，所述的连接弹簧(111)的外径为被连接的预制剪力墙截面的二分之一长，方形钢板(112)的边长与连接弹簧(111)外径相等，且二者连接可靠；所述的连接件包括连接螺母(113)，连接螺母(113)壁厚为3mm。

4.如权利要求1所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，所述的抗拉卡位装置包括抗拉卡位螺栓(13)，所述的抗拉卡位螺栓(13)包括同轴心的螺帽(132)和螺杆(131)，螺帽(132)直径大于复位装置(12)方形底板(121)中心的开孔(123)直径20mm，螺杆(131)长度不小于50mm，圆孔和连接螺母(113)内径与抗拉卡位螺栓(13)螺杆(131)外径相同；

所述的抗拉卡位螺栓(13)通过开孔(123)以及连接螺母(113)将所述的复位装置(12)与弹性连接件(11)连接。

5.如权利要求4所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，在复位装置(12)和抗拉卡位螺栓(13)接触面处设置有弹性垫片，所述的弹性垫片包括1mm厚橡胶垫片。

6.如权利要求4所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，所述的定位板件(2)包括主钢板(21)和位于主钢板(21)一侧与主钢板(21)垂直连接的矩形导槽(23)；在所述的主钢板(21)一面上加工有钢筋加长螺母(25)和复位连接件加长螺母(22)，所述的钢筋加长螺母(25)用于连接预制剪力墙内的水平钢筋，所述的复位连接件加长螺母(22)用于连接半刚性水平复位连接件(1)，所述的矩形导槽(23)用于安装封板。

7.如权利要求6所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，所述的主钢板(21)宽度为60mm，长度与预制剪力墙长度相同；

所述的钢筋加长螺母(25)和复位连接件加长螺母(22)壁厚均为3mm；

所述的矩形导槽(23)由两片2mm厚薄钢片组成，两片薄钢片之间留有空隙用于插入并固定封板(4)；矩形导槽(23)宽度为5mm，方向垂直于主钢板(21)；

所述的薄钢片与主钢板(21)之间设置有凸肋(24)用于加固薄钢片与主钢板(21)的连接。

8.如权利要求2所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，所述的封板(4)包括UHPC超薄封板，UHPC超薄封板的制备材料为超高性能混凝土，封板(4)厚度为4mm，封板(4)的长和宽分别与半刚性水平复位连接件(1)的宽度和预制剪力墙(3)的高度相等，内部预埋镀锌铁丝网格，网格的直径为1mm，网径为20mm。

9.如权利要求6所述的半刚性水平复位连接结构，其特征在于，该连接结构的施工方法包括如下步骤：

第一步，进行预制剪力墙和定位板件(2)的预制：预制剪力墙(3)侧面预留长宽分别为抗拉卡位螺栓(13)直径的2倍和1.5倍，深为10mm的凹槽，且预制剪力墙(3)与定位板件(2)在构件预制阶段完成组装；同时预制封板(4)；

第二步，将半刚性水平复位连接件(1)的各部件进行组装；

第三步，在建筑施工现场，当两片预制剪力墙(3)吊装就位并预留安装空间后，将半刚性水平复位连接件(1)从中间预留安装空间自下而上用螺栓依次连接；

第四步，将提前预制好的封板(4)从上而下，沿着定位板件(2)的矩形导槽(23)插入安装，即完成了预制剪力墙半刚性水平复位连接结构的安装。

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