CN111411698A - 一种自复位框架-消能连接填充墙结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自复位框架‑消能连接填充墙结构，包括基础、立柱、横梁、填充墙、强约束边框、斜撑、填充物、消能构件和预应力拉索；解决了地震时框架主体与填充墙破坏变形的问题，使结构能在地震后快速恢复使用功能。本发明的填充墙与主体框架是分离的，通过消能构件连接并用填充物填充缝隙；主体框架内设置了预应力拉索，提供了自复位能力，并增加了框架的强度与刚度；消能构件的布置能够在地震时有效减少结构层间位移角。填充墙还由强约束边框与斜撑加固，保证填充墙有足够强度在地震作用下不发生破坏。填充物里的消能构件能有效消耗地震输入到结构的能量，与预应力拉索一起实现框架填充墙结构的耗能、振动控制以及震后自复位。

Description

一种自复位框架-消能连接填充墙结构
技术领域
本发明涉及框架结构消能减震体系技术领域，更具体的说是涉及一种自复位框架-消能连接填充墙结构。
背景技术
框架填充墙结构是我国现在应用最广泛的一种建筑结构形式。但是历次地震中，框架结构构件与填充墙的严重损坏，给人民的生命财产安全带来巨大的威胁。现阶段框架填充墙结构所面临的问题大概有以下几种：刚性连接的填充墙难以定量确定承载力和极限变形，无法消除对结构的不利影响，易形成薄弱层或短柱；柔性连接的填充墙平面外抗震性能难以验证，地震时易外翻坠落产生二次事故。
因此，研发一种可以有效减小结构损坏且能在震后迅速恢复其使用功能的填充墙结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自复位框架-消能连接填充墙结构，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自复位框架-消能连接填充墙结构，包括基础、立柱、横梁、填充墙、强约束边框、斜撑、填充物、消能构件和预应力拉索；
所述基础的顶面开设有凹槽；
所述立柱竖直布置，且底端固定在所述凹槽内；
所述横梁水平固定在两根相邻的所述立柱之间，且数量为多个；
所述填充墙的底端边沿固定在所述横梁的顶面；
所述强约束边框为倒置的U型框架，且内侧边沿与所述填充墙的顶边和侧边固定连接，端头与所述横梁的顶面固定连接；
所述斜撑交叉贴合在所述填充墙的两侧墙面上，且端头与所述强约束边框的四角固定连接；
所述填充物填充在所述强约束边框外侧与所述立柱和所述横梁形成的间隙中；
所述消能构件固定在所述强约束边框外侧与所述立柱和所述横梁形成的间隙中，且位于所述填充物内；
所述预应力拉索贯穿拉紧在所述立柱和所述横梁以及其交点的内部。
通过上述技术方案，本发明解决了地震时框架主体与填充墙破坏变形的问题，使结构能在地震后快速恢复使用功能。本发明的填充墙与主体框架是分离的，通过消能构件连接并用填充物填充缝隙；主体框架内设置了预应力拉索，提供了自复位能力，并增加了框架的强度与刚度；消能构件的布置能够在地震时有效的减少结构层间位移角。填充墙还由强约束边框与斜撑加固，保证填充墙有足够强度在地震作用下不发生破坏，此外斜撑也能保证填充墙被破坏时不因外翻倒塌坠落而造成的二次伤害。填充物里的消能构件能有效消耗地震输入到结构的能量，与预应力拉索一起实现框架填充墙结构的耗能、震后自复位以及迅速恢复使用功能的目的。
需要说明的是，本发明中所说的强约束边框的“强”的特点体现在：其截面尺寸大于传统的约束结构，因此，其不仅起到连接的作用，而且能够实现对填充墙的解力和刚度的提高。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述预应力拉索横向拉紧在所述横梁内部，且两端穿过所述立柱并通过预应力锚具固定在两根所述立柱的外侧壁。预应力拉索增加了横梁的强度与刚度。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述预应力拉索竖向拉紧在所述立柱内部，且一端通过预应力锚具固定在所述立柱的顶部，另一端通过预应力锚具固定在所述基础的内部。预应力拉索增加了立柱的强度与刚度。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述填充物为聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酯发泡材料。聚苯乙烯泡沫塑料板的布置满足了建筑隔声隔热等使用要求，同时聚苯乙烯泡沫塑料板具备弹性变形大不易压坏并且刚度小不参与结构受力的特点，使得结构各部件受力及变形明确、力学概念清晰、便于实际工程推广。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述消能构件的数量为多个，且均匀分布在所述填充物内。框架与填充墙缝隙之间设置的消能构件为阻尼器，实质上属于考虑填充墙对框架刚度、强度及消能的贡献和影响。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述消能构件为阻尼器。消能构件可以是任意满足条件的阻尼器，且数量与位置可根据施工要求确定。所使用的阻尼器均为常规的阻尼器，在此不再赘述。
优选的，在上述一种自复位框架-消能连接填充墙结构中，所述填充墙为蒸汽加压混凝土砌体墙。能够满足使用需求。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自复位框架-消能连接填充墙结构，具有以下有益效果：
1、解决了地震时传统填充墙易发生受剪破坏以及面外失稳等问题，地震时，强约束边框与斜撑的存在增强了填充墙的强度与刚度，使得结构变形过程中，填充墙不发生损坏，同时斜撑的存在保证了填充墙的面外稳定性。
2、有效解决了传统框架结构震后残余变形大等问题，使结构具有在震后快速恢复使用功能的能力。地震时，使框架发生摆动的地震能量由消能构件吸收，降低了结构的地震反应；震后，预先铺设在框架内的预应力拉索使主体框架回到初始位置，实现自复位。
3、本发明的填充墙与框架分离，填充墙与框架之间通过消能构件连接，使填充墙兼具刚性连接以及柔性连接的优点：有效规避了由于框架变形而导致的填充墙破坏等问题，同时斜撑的存在有效保证了填充墙的面外稳定性；聚苯乙烯泡沫塑料板的布置满足了建筑隔声隔热等使用要求，同时聚苯乙烯泡沫塑料板具备弹性变形大不易压坏并且刚度小不参与结构受力的特点，使得结构各部件受力及变形明确、力学概念清晰、便于实际工程推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的结构示意图。
其中：
1-基础；
11-凹槽；
2-立柱；
3-横梁；
4-填充墙；
5-强约束边框；
6-斜撑；
7-填充物；
8-消能构件；
9-预应力拉索；
10-预应力锚具。
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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种自复位框架-消能连接填充墙结构，包括基础1、立柱2、横梁3、填充墙4、强约束边框5、斜撑6、填充物7、消能构件8和预应力拉索9；
基础1的顶面开设有凹槽11；
立柱2竖直布置，且底端固定在凹槽11内；
横梁3水平固定在两根相邻的立柱2之间，且数量为多个；
填充墙4的底端边沿固定在横梁3的顶面；
强约束边框5为倒置的U型框架，且内侧边沿与填充墙4的顶边和侧边固定连接，端头与横梁3的顶面固定连接；
斜撑6交叉贴合在填充墙4的两侧墙面上，且端头与强约束边框5的四角固定连接；
填充物7填充在强约束边框5外侧与立柱2和横梁3形成的间隙中；
消能构件8固定在强约束边框5外侧与立柱2和横梁3形成的间隙中，且位于填充物7内；
预应力拉索9贯穿拉紧在立柱2和横梁3以及其交点的内部。
为了进一步优化上述技术方案，预应力拉索9横向拉紧在横梁3内部，且两端穿过立柱2并通过预应力锚具10固定在两根立柱2的外侧壁。
为了进一步优化上述技术方案，预应力拉索9竖向拉紧在立柱2内部，且一端通过预应力锚具10固定在立柱2的顶部，另一端通过预应力锚具10固定在基础1的内部。
需要说明的是，预应力拉索9为预应力钢绞线。
为了进一步优化上述技术方案，填充物7为聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酯发泡材料。
为了进一步优化上述技术方案，消能构件8的数量为多个，且均匀分布在填充物7内。
为了进一步优化上述技术方案，消能构件8为阻尼器。
为了进一步优化上述技术方案，填充墙4为蒸汽加压混凝土砌体墙。
本发明的工作原理为：
当地震发生时，立柱2和横梁3发生摆动，通过填充物7内部的消能构件8消耗地震能量，减少层间位移，减小了剪力对填充墙4的影响，并且由强约束边框5与斜撑6增强了填充墙4的强度与刚度，降低了地震对填充墙4的破坏。斜撑6还能有效地阻止填充墙4破坏、外翻、坠落而产生的二次破坏。震后，立柱2和横梁3内的预应力拉索9能够使框架结构迅速自复位并恢复其使用功能，从而到达框架结构的耗能与自复位的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，包括基础(1)、立柱(2)、横梁(3)、填充墙(4)、强约束边框(5)、斜撑(6)、填充物(7)、消能构件(8)和预应力拉索(9)；
所述基础(1)的顶面开设有凹槽(11)；
所述立柱(2)竖直布置，且底端固定在所述凹槽(11)内；
所述横梁(3)水平固定在两根相邻的所述立柱(2)之间，且数量为多个；
所述填充墙(4)的底端边沿固定在所述横梁(3)的顶面；
所述强约束边框(5)为倒置的U型框架，且内侧边沿与所述填充墙(4)的顶边和侧边固定连接，端头与所述横梁(3)的顶面固定连接；
所述斜撑(6)交叉贴合在所述填充墙(4)的两侧墙面上，且端头与所述强约束边框(5)的四角固定连接；
所述填充物(7)填充在所述强约束边框(5)外侧与所述立柱(2)和所述横梁(3)形成的间隙中；
所述消能构件(8)固定在所述强约束边框(5)外侧与所述立柱(2)和所述横梁(3)形成的间隙中，且位于所述填充物(7)内；
所述预应力拉索(9)贯穿拉紧在所述立柱(2)和所述横梁(3)以及其交点的内部。
2.根据权利要求1所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述预应力拉索(9)横向拉紧在所述横梁(3)内部，且两端穿过所述立柱(2)并通过预应力锚具(10)固定在两根所述立柱(2)的外侧壁。
3.根据权利要求1或2所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述预应力拉索(9)竖向拉紧在所述立柱(2)内部，且一端通过预应力锚具(10)固定在所述立柱(2)的顶部，另一端通过预应力锚具(10)固定在所述基础(1)的内部。
4.根据权利要求1所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述填充物(7)为聚苯乙烯泡沫塑料板或聚氨酯发泡材料。
5.根据权利要求1所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述消能构件(8)的数量为多个，且均匀分布在所述填充物(7)内。
6.根据权利要求1-2或4-5任一项所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述消能构件(8)为阻尼器。
7.根据权利要求1-2或4-5任一项所述的一种自复位框架-消能连接填充墙结构，其特征在于，所述填充墙(4)为蒸汽加压混凝土砌体墙。
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