CN112538910A - 一种剪力墙的耗能连接节点 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种剪力墙的耗能连接节点，用于连接剪力墙和被连接件，包括分别预埋在剪力墙和被连接件内的第一连接模块和第二连接模块，第一连接模块和第二连接模块连接，第一连接模块包括钢筋和套管，钢筋插入套管内，钢筋和套管之间设有一个或多个摩擦耗能单元，各个摩擦耗能单元包括若干片摩擦片和对应的若干根预紧螺栓，若干片摩擦片环绕且紧贴在钢筋侧壁上，套管上开有螺纹孔，预紧螺栓的端部穿过螺纹孔并顶住摩擦片，钢筋的端部与第二连接模块之间设有第一弹性块，套管内填充有混凝土。与现有技术相比，本发明具有延性好、不易损坏以及便于修复和更换等优点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，尤其是涉及一种剪力墙的耗能连接节点。
背景技术
地震对建筑物的破坏无法准确预测，修复发生损伤的建筑物费时费力，对社会经济造成巨大损失，因此如何使得建筑物具备一定的耐损性能是当前建筑工程领域的关注点。
钢筋混凝土剪力墙是高层建筑中的一种常见的主要抗侧力构件，其刚度大且承载力高，但其在地震的作用下容易在墙角处出现混凝土压溃以及钢筋屈服、断裂等破坏，导致墙过早破坏，延性低。
现有技术也给出了一些解决方案，中国专利CN202020025082.6提出了一种型钢混凝土剪力墙结构，混凝土剪力墙两端的内置型钢在墙脚部位通过连接板连接，连接板采用高强度钢材，利用高强度钢材的弹性变形能力，充分发挥中小地震作用下的连梁耗能机制，连接板的极限强度低于内置型钢的屈服强度，保证墙体大震作用下的损伤集中在连接板处，连接板发挥保险丝作用，所提出的配置保险丝的型钢混凝土剪力墙结构可实现破坏位置可控且易修复目标。
虽然该专利提高了剪力墙的延性，但该专利是通过在剪力墙中预埋高强度钢材，依靠高强度钢材的塑性屈服来耗能，依然有可能在较大的累计塑性变形下发生破坏。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种剪力墙的耗能连接节点，延性好，不易损坏，便于修复和更换。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种剪力墙的耗能连接节点，用于连接剪力墙和被连接件，包括分别预埋在剪力墙和被连接件内的第一连接模块和第二连接模块，所述的第一连接模块和第二连接模块连接，所述的第一连接模块包括钢筋和套管，所述的钢筋插入套管内，所述的钢筋和套管之间设有一个或多个摩擦耗能单元，各个摩擦耗能单元包括若干片摩擦片和对应的若干根预紧螺栓，所述的若干片摩擦片环绕且紧贴在钢筋侧壁上，所述的套管上开有螺纹孔，所述的预紧螺栓的端部穿过螺纹孔并顶住摩擦片，所述的钢筋的端部与第二连接模块之间设有第一弹性块，所述的套管内填充有混凝土。
进一步地，所述的第二连接模块包括端板和锚筋，所述的套管、端板和锚筋依次连接，所述的锚筋预埋于被连接件内。
进一步地，所述的第二连接模块与第一连接模块结构相同，且对称设置。
进一步地，所述的第一连接模块的套管和第二连接模块的套管一体化设计。
进一步地，环绕在钢筋侧壁且相邻的两片摩擦片之间设有第二弹性块，所述的第二弹性块的材料为泡沫，所述的第二弹性块和摩擦片组成了一个套在钢筋侧壁的筒状结构，便于在安装时直接将筒状结构套在钢筋上，实现安装前的定位，同时该筒状结构具有沿环向的弹性变量，预紧螺栓对该筒状结构施加压力，由于筒状结构具有弹性变量，筒状结构内壁和钢筋之间的摩擦力大小保持稳定，不容易失效，提高了耗能连接节点的可靠性和稳定性。
进一步地，所述的多个摩擦耗能单元沿套管轴向间隔设置，可灵活调节对钢筋施加的摩擦力，同时增加了钢筋的支撑点，提高了钢筋的抗屈服能力。
进一步地，所述的摩擦片上设有限位凹槽，所述的预紧螺栓的端部插入限位凹槽内，保证摩擦片不会沿套管轴向移动，结构稳定，所述的限位凹槽为垂直于套管轴向的通槽，便于预紧螺栓的端部插入限位凹槽，能够容纳安装误差，降低安装难度。
进一步地，所述的摩擦片的截面形状为扇形，有利于更好的紧贴钢筋，增大摩擦力。
进一步地，所述的钢筋与摩擦片的区域为光滑面，保证钢筋与摩擦片之间形成接触摩擦，提高了摩擦力大小。
与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：
(1)本发明在剪力墙和被连接件内分别预埋第一连接模块和第二连接模块，第一连接模块包括钢筋和套管，钢筋插入套管内，钢筋和套管之间设有摩擦耗能单元，摩擦耗能单元包括摩擦片和对应的预紧螺栓，若干片摩擦片环绕且紧贴在钢筋侧壁上，套管上开有螺纹孔，预紧螺栓的端部穿过螺纹孔并顶住摩擦片，套管内填充有混凝土，通过调整预紧螺栓的预紧力调节钢筋和摩擦片之间的摩擦力，当墙角未发生变形时摩擦片可向钢筋施加沿套管轴向的摩擦力，保证钢筋位置固定，当墙角发生变形，钢筋受力大于摩擦力时，钢筋可沿套管轴向与摩擦片发生相对滑动，同时摩擦片对钢筋起到了支撑作用，结构简单，避免了由于过大的墙脚变形而导致钢筋屈服，钢筋端部的第一弹性块具有缓冲作用，避免钢筋端部直接与第二连接模块触碰而受压，极大提升了剪力墙墙角的延性，耗能连接节点不易损坏，同时套管具有支撑和对钢筋的保护作用，墙角损坏后只需破除混凝土，并拆解螺栓，即可进行修复和更换，操作简单；
(2)本发明第二连接模块与第一连接模块结构相同，第一连接模块的套管和第二连接模块的套管一体化设计，第二连接模块和第一连接模块均具有延性，进一步提高了耗能连接节点的延性；
(3)本发明在环绕在钢筋侧壁且相邻的两片摩擦片之间设有第二弹性块，第二弹性块和摩擦片组成了一个套在钢筋侧壁的筒状结构，便于在安装时直接将筒状结构套在钢筋上，实现安装前的定位，同时该筒状结构具有沿环向的弹性变量，预紧螺栓对该筒状结构施加压力，由于筒状结构具有弹性变量，筒状结构内壁和钢筋之间的摩擦力大小保持稳定，不容易失效，提高了耗能连接节点的可靠性和稳定性；
(4)本发明多个摩擦耗能单元沿套管轴向间隔设置，可灵活调节对钢筋施加的摩擦力，同时增加了钢筋的支撑点，提高了钢筋的抗屈服能力；
(5)本发明摩擦片上设有限位凹槽，预紧螺栓的端部插入限位凹槽内，保证摩擦片不会沿套管轴向移动，结构稳定，限位凹槽为垂直于套管轴向的通槽，便于预紧螺栓的端部插入限位凹槽，能够容纳安装误差，降低安装难度；
(6)本发明摩擦片的截面形状为扇形，有利于更好的紧贴钢筋，增大摩擦力；
(7)本发明钢筋与摩擦片接触的区域为光滑面，保证钢筋与摩擦片之间形成接触摩擦，提高了摩擦力大小。
附图说明
图1为实施例1中剪力墙的局部剖面图；
图2为实施例1中耗能连接节点的主视图；
图3为实施例1中耗能连接节点的俯视图；
图4为实施例2中耗能连接节点的主视图；
图5为摩擦片的结构示意图；
图中标号说明：
1.钢筋，2.套管，3.摩擦片，4.预紧螺栓，5.第一弹性块，6.混凝土，7.第二弹性块，8.螺纹孔，9.剪力墙，10.端板，11.锚筋，31.限位凹槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
一种剪力墙的耗能连接节点，用于连接剪力墙9和被连接件，如图1、图2和图3，包括分别预埋在剪力墙9墙角和被连接件内的第一连接模块和第二连接模块，第一连接模块和第二连接模块连接，第一连接模块包括钢筋1和套管2，钢筋1插入套管2内，钢筋1和套管2之间设有两个摩擦耗能单元，两个摩擦耗能单元沿套管2轴向间隔设置，各个摩擦耗能单元包括两片摩擦片3和对应的两根预紧螺栓4，两片摩擦片3环绕且紧贴在钢筋1侧壁上，套管2上开有螺纹孔8，预紧螺栓4的端部穿过螺纹孔8并顶住摩擦片3，钢筋1的端部与第二连接模块之间设有第一弹性块5，套管2内填充有混凝土6，被连接件为基础或其它构件。
第一弹性块5的材料为泡沫，第一弹性块5沿套管2轴向的长度不小于钢筋1与摩擦片3和的最大相对滑动距离，避免第一弹性块5穿透第一弹性块5，并与第二连接模块触碰而变形，可靠性高。
每一片摩擦片3对钢筋1施加的摩擦力为f，Fy为钢筋1的屈服承载力，则Fy和f满足以下公式：
nf<Fy
其中，n为摩擦片3的总数，避免了由于过大的墙脚变形而导致钢筋1破坏，极大提高了剪力墙9墙脚的延性。
第二连接模块包括端板10和锚筋11，套管2、端板10和锚筋11依次连接，锚筋11预埋于被连接件内。
如图5，摩擦片3的截面形状为扇形，有利于更好的紧贴钢筋1，摩擦片3上设有限位凹槽31，预紧螺栓4的端部插入限位凹槽31内，保证摩擦片3不会沿套管2轴向移动，限位凹槽31为垂直于套管2轴向的通槽，便于预紧螺栓4的端部插入限位凹槽31，能够容纳安装误差，降低安装难度。
环绕在钢筋1侧壁的两片摩擦片3之间黏贴有截面为扇形的两片第二弹性块7，第二弹性块7的材料为泡沫，两片第二弹性块7和两片摩擦片3组成了一个套在钢筋1侧壁的筒状结构，便于在安装时直接将筒状结构套在钢筋上，实现安装前的定位，同时该筒状结构具有沿环向的弹性变量，预紧螺栓4对该筒状结构施加压力，由于筒状结构具有弹性变量，筒状结构内壁和钢筋1之间的摩擦力大小保持稳定，不容易失效，提高了耗能连接节点的可靠性和稳定性。
钢筋1与摩擦片3接触的区域为光滑面，保证钢筋1与摩擦片3之间形成接触摩擦，提高了摩擦力大小。
耗能连接节点的安装方法，具体为：
在套管2端部设置端板10，在端板10上设置锚筋11，将锚筋11预埋在被连接件内；
在两片摩擦片3之间黏贴第二弹性块7，构成筒状结构，将该筒状结构套在钢筋1上，并将钢筋1插入套管2内，将预紧螺栓4旋入套管2的螺纹孔8，使得预紧螺栓4的端部插入摩擦片3上的限位凹槽31，并顶紧摩擦片3，在钢筋1的端部和第二连接模块之间黏贴第一弹性块5，钢筋1的端部通过第一弹性块5和钢筋1的端部的端板10接触，然后在套管2内浇筑混凝土6。
当墙角未发生变形时摩擦片3可向钢筋1施加沿套管2轴向的摩擦力，保证钢筋1位置固定，当墙角发生变形，钢筋1沿套管2轴向受力大于摩擦力时，钢筋1可沿套管2轴向与摩擦片3发生相对滑动，同时摩擦片3对钢筋1起到了支撑作用，避免了由于过大的墙脚变形而导致钢筋1屈服，钢筋1端部的第一弹性块5具有缓冲作用，避免钢筋1端部直接与第二连接模块触碰而受压，极大提升了剪力墙墙角的延性，耗能连接节点不易损坏，同时套管2具有支撑和对钢筋1的保护作用，墙角损坏后只需破除混凝土6，并拆解螺栓，即可进行修复和更换，操作简单。
实施例2
如图5，本实施例中第二连接模块与第一连接模块结构相同，且对称设置，第一连接模块的套管2和第一弹性块5分别跟第二连接模块的套管2和第一弹性块5一体化设计，结构简单，进一步提高了耗能连接节点的延性。其它与实施例1相同。
实施例1和实施例2提出了一种剪力墙的耗能连接节点，通过套管2、预紧螺栓4和摩擦片3对钢筋1施加摩擦力，当钢筋1沿套管2轴向受力大于摩擦力时发生相对滑动，避免钢筋1受力过大而屈服，延性好，耗能能力强，不易损坏，同时拆装方便，便于墙角损坏后的修复和更换。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种剪力墙的耗能连接节点，用于连接剪力墙(9)和被连接件，其特征在于，包括分别预埋在剪力墙(9)和被连接件内的第一连接模块和第二连接模块，所述的第一连接模块和第二连接模块连接，所述的第一连接模块包括钢筋(1)和套管(2)，所述的钢筋(1)插入套管(2)内，所述的钢筋(1)和套管(2)之间设有一个或多个摩擦耗能单元，各个摩擦耗能单元包括若干片摩擦片(3)和对应的若干根预紧螺栓(4)，所述的若干片摩擦片(3)环绕且紧贴在钢筋(1)侧壁上，所述的套管(2)上开有螺纹孔(8)，所述的预紧螺栓(4)的端部穿过螺纹孔(8)并顶住摩擦片(3)，所述的钢筋(1)的端部与第二连接模块之间设有第一弹性块(5)，所述的套管(2)内填充有混凝土(6)。
2.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的第二连接模块包括端板(10)和锚筋(11)，所述的套管(2)、端板(10)和锚筋(11)依次连接，所述的锚筋(11)预埋于被连接件内。
3.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的第二连接模块与第一连接模块结构相同，且对称设置。
4.根据权利要求3所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的第一连接模块的套管(2)和第二连接模块的套管(2)一体化设计。
5.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，环绕在钢筋(1)侧壁且相邻的两片摩擦片(3)之间设有第二弹性块(7)。
6.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的多个摩擦耗能单元沿套管(2)轴向间隔设置。
7.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的摩擦片(3)上设有限位凹槽(31)，所述的预紧螺栓(4)的端部插入限位凹槽(31)内。
8.根据权利要求7所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的限位凹槽(31)为垂直于套管(2)轴向的通槽。
9.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的摩擦片(3)的截面形状为扇形。
10.根据权利要求1所述的一种剪力墙的耗能连接节点，其特征在于，所述的钢筋(1)与摩擦片(3)接触的区域为光滑面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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