CN114045952B - 阻尼器用加强式砌体支墩及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻尼器用加强式砌体支墩及应用，涉及消能减震技术领域。所述加强式砌体支墩，包括阻尼器和组合砌体支墩，组合砌体支墩由多层砌体支墩单元依次连接，在震动激励下，相邻砌体支墩单元之间能够通过前述阻尼器发生相对位移以耗能；每层所述砌体支墩单元包括砌体墙体和补强体；补强体包括侧部抗拉体和形成外部包覆体的包覆网格，包覆网格被设置为以相对于砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30‑60度。本发明具有取材方便、造价低廉、连接可靠性高、整体性好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及消能减震技术领域，尤其涉及一种阻尼器用加强式砌体支墩及应用。
背景技术
通常，对并非钢筋混凝土结构的、通过砖或类似的砌体的墙体进行施工的方法是在基础性构建的混凝土地面或基础上以横纵方向砌筑多个砖或块来形成砌体墙体。砌体墙体在一般的建筑结构中也常被用于填充墙以进行功能分割和外部围护。
传统的砌体墙具有如下缺陷：1）砌体墙体因周围气候变化(比如温度)可能导致粘接各个砖或块的部分反复出现收缩和膨胀作用，使得墙体出现局部破裂或脱落现象而导致了损坏并且引发了结构性问题。2）砌体墙体在因地震等而受到水平方向振动和垂直方向振动并且受到弯曲矢量时容易发生破裂或者甚至是会发生坍塌，因此存在着引发人身事故的潜在危险。以建筑中广泛应用的框架填充墙结构为例，在地震作用时由于主体框架变形，内部砌体填充墙受到主体框架的变形容易发生开裂甚至损坏、倒塌,从而对主体结构造成一定的影响。同时，传统的砌体填充墙对主体框架结构会产生较大的约束，使结构的刚度变大，从而使结构在地震中承受更大的地震作用。
当前，关于减少地震作用下砌体墙体破坏程度的改进主要是从改进结构材料和改进构造两两方面入手。结构材料的改进比如在砌体墙中采用减震砂浆、钢纤维砂浆、橡胶或泡沫混凝土砌块、树脂复合材料等。构造的改进比如设置洞口、墙体增设增强材料进行墙体补强、增设钢板墙、增设耗能或阻尼装置、填充墙与外部框架脱开等措施。其中，在墙体中增设耗能或阻尼装置来提高结构的安全性是研究方向之一。目前，阻尼器（又称消能器）建筑中一般采用支撑形式或是支墩形式与主体结构的梁柱连接，主体结构的消能减震作用主要是通过阻尼器实现。具体的，阻尼器可以产生摩擦或者弯曲、剪切、扭转等弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量，从而减小主体结构的地震反应。相比于阻尼器的支撑式连接，支墩式连接具有对建筑功能影响小且便于门窗开设、造价低、施工方便、传力路径直接能有效保证消能器发挥耗能作用、适用范围广的优点，受到广泛运用。
然而，为了让阻尼器在地震过程中能够发挥其耗能效果，现有的用于安装阻尼器的支墩一般采用钢筋混凝土材料，钢筋混凝土支墩在砖结构、砖混结构中进行施做时非常麻烦，因为钢筋混凝土支墩通常采用现浇施工，现浇的消能支墩需要经历需绑钢筋、封模板、灌浆等工序，且阻尼器必须保证在两个支墩之间，阻尼器与支墩需要设置埋件连接，施工过程复杂且费时，产生了较大的额外费用，这些额外费用对于重要建筑来说尚可接受，但对于一般建筑或农村建筑来说可能不太容易接受。考虑到现有技术中已经提出了对砌体墙进行补强的施工方案，是否可以基于砌体墙提供一种强度与钢筋混凝土支墩相近的、连接可靠性高且成本低廉的阻尼器支墩是当前亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种阻尼器用加强式砌体支墩及应用。本发明提供的阻尼器用加强式砌体支墩，直接以砌体墙作为安装阻尼器的支墩，在震动激励下砌体支墩单元之间能够通过阻尼器发生相对位移以耗能，同时通过对砌体支墩进行补强以保证支墩与阻尼器以及梁柱的连接可靠性，经过补强后的砌体支墩经验证能够达到与钢筋混凝土支墩相近的强度，且能够有效地抵抗墩身斜向裂缝，本发明具有取材方便、造价低廉、连接可靠性高、整体性好的优点。
为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：
一种阻尼器用加强式砌体支墩，包括阻尼器和与所述阻尼器连接的组合砌体支墩，所述组合砌体支墩由多层砌体支墩单元依次连接，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元分别与主体结构刚性连接，相邻砌体支墩单元之间通过阻尼器连接，在震动激励下，相邻砌体支墩单元之间能够通过前述阻尼器发生相对位移以耗能；
每层所述砌体支墩单元包括砌体墙体和补强体；
所述砌体墙体由多个砌体单元砌筑形成至少具有横向粘结灰缝的墩身；
所述补强体包括用于安装在砌体墙体侧面的侧部抗拉体，以及用于包裹在安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面形成外部包覆体的包覆网格，所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度。
进一步，包覆网格的横向网线和纵向网线交错时形成交错节点，根据砌体单元尺寸和包覆网格的网格尺寸设置所述倾斜角度θ，以使得每个砌体单元上至少布置有一个包覆网格的交错节点。
进一步，包覆网格的横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角与该包覆网格的纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角相等，使得该包覆网格的横向网线和纵向网线能够向墩身提供对称的补强约束。
进一步，当横向粘结灰缝呈水平布置时，所述倾斜角度θ设置为45度，所述横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角以及纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角设置为45度。
进一步，所述外部包覆体还包括涂覆在砌体墙体表面用于包裹所述包覆网格的高强度砂浆面层或高延性混凝土面层，高强度砂浆面层或高延性混凝土面层的厚度为10-40mm。
进一步，所述侧部抗拉体为固定安装在所述砌体墙体两侧的刚性结构件和/或柔性结构层；所述包覆网格为钢丝网或网格布。
进一步，所述阻尼器在支墩中形成一个水平的阻尼器层，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层柔性连接；
在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
进一步，所述阻尼器为多个，多个阻尼器在支墩中分层设置并在支墩中形成多个水平的阻尼器层，相邻阻尼器层之间通过中部砌体支墩单元连接；
在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，相邻砌体支墩单元之间通过各自的阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
本发明还提供了一种消能墙，包括框架和填充墙，填充墙设置在所述框架围成的空间内，所述填充墙中设置有前述任一项所述的阻尼器用加强式砌体支墩。
本发明还提供了一种阻尼器用加强式砌体支墩的施工方法，包括如下步骤：
浇筑主体结构的框架时，在上框架梁和下框架梁的梁底对应支墩的安装位置分别预留胡子筋；
在下框架梁的梁底预留胡子筋所在区域铺设底部砂浆；
底部砂浆铺设完成后砌筑最下层砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过底部砂浆和胡子筋与下框架梁刚性连接形成一体；砌体墙体砌筑到设定的最下层砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体；所述侧部抗拉体的底部延伸到下框架梁并与下框架梁固定连接，使得所述底部砂浆位于侧部抗拉体与砌体墙体形成的空间内；所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度；
在前述砌体支墩单元上安装阻尼器，将阻尼器的底端连接板固定安装在该砌体支墩单元的顶部；在阻尼器的顶端连接板上砌筑上一层的砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过砌筑砂浆与阻尼器的顶端连接板固定连接；砌体墙体砌筑到设定的砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体，所述包覆网格的设置方式与最下层砌体支墩单元上的包覆网格相同；重复执行该步骤，直至完成最上层砌体支墩单元的施工；其中，所述最上层砌体支墩单元的侧部抗拉体的顶部延伸到上框架梁并与上框架梁固定连接，且最上层砌体支墩单元的砌体墙体与上框架梁之间预留有空隙，直接以所述侧部抗拉体为侧模板向前述空隙中注浆形成顶部砂浆，该最上层砌体支墩单元的砌体墙体的顶部通过顶部砂浆和胡子筋与上框架梁刚性连接形成一体。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：所述阻尼器用加强式砌体支墩直接以砌体墙作为安装阻尼器的支墩，在震动激励下砌体支墩单元之间能够通过阻尼器发生相对位移以耗能，同时通过对砌体支墩进行补强以保证支墩与阻尼器以及梁柱的连接可靠性，经过补强后的砌体支墩经验证能够达到与钢筋混凝土支墩相近的强度，且能够有效地抵抗墩身斜向裂缝，本发明具有取材方便、造价低廉、连接可靠性高、整体性好的优点，尤其适用于在一般的砖结构、砖混结构中作为消能减震结构。
进一步，本发明对形成外部包覆体的包覆网格的倾斜向包裹方案进行优化，以确保外部包覆体能够对砌体墙体提供足够的补强使得组合砌体支墩具有足够的受弯和受剪性能，提高墩身抗斜向裂缝能力，能够提高施工准确度和便利性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的阻尼器用加强式砌体支墩的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的具有更多层砌体支墩单元的支墩结构示意图。
图3为本发明实施例提供的包覆网格相对于砌体墙体的横向粘结灰缝的倾斜角度示意图。
图4为本发明实施例提供的主体结构的框架变形时支墩在阻尼器作用下的剪力和弯矩受力图。
图5为本发明实施例提供的组合砌体支墩与框架梁的连接结构示意图。
图6为图5中的A-A截面示意图。
附图标记说明：
主体结构100，上框架梁110，下框架梁120，左侧柱/剪力墙130，右侧柱/剪力墙140，胡子筋150；
阻尼器用加强式砌体支墩200，阻尼器210，砌体支墩单元220，砌体墙体221，砌块2211，横向粘结灰缝2212，侧部抗拉体222，包覆网格223，横向网线2231，纵向网线2232，底部砂浆240，顶部砂浆250。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明公开的阻尼器用加强式砌体支墩及应用作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、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，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
实施例
参见图1所示，为本发明实施例提供的一种阻尼器用加强式砌体支墩。
所述阻尼器用加强式砌体支墩200，包括阻尼器210和与所述阻尼器连接的组合砌体支墩，阻尼器210通过组合砌体支墩安装在主体结构100中。所述主体结构100优选的为框架结构，具体可以包括上框架梁110，下框架梁120，左侧柱/剪力墙130和右侧柱/剪力墙140。
所述组合砌体支墩作为阻尼器210的安装结构，由多层砌体支墩单元220在竖向上依次连接而成，其中，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元分别与主体结构刚性连接，相邻砌体支墩单元220之间通过阻尼器210连接。组合砌体支墩外侧与主体结构之间具有空隙，所述空隙用于给支墩的层间相对运动提供运动空间。在震动激励下，相邻砌体支墩单元220之间能够通过前述阻尼器210发生相对位移以耗能，驱动阻尼器吸收和耗散地震能量。
为提高最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元与主体结构100的连接强度，在制作主体结构的框架时，可以在主体结构100的上、下框架梁上预留胡子筋150以便后期分别与最上层砌体支墩单元顶部和最下层砌体支墩单元底部进行固定连接。
所述阻尼器210为能够对震动产生阻碍，耗散或吸收地震输入结构中的能量的阻尼装置。耗散或吸收能量的方式，可以是主动式的，也可以是被动式的。比如，可以通过阻尼器产生弯曲、剪切、扭转等弹塑性滞回变形来耗散或吸收地震输入结构中的能量；也可以是通过阻尼器产生摩擦来耗散或吸收地震输入结构中的能量；也可以复合变形耗能方式与摩擦耗能方式来耗散或吸收地震输入结构中的能量。根据需要，阻尼器还可以采用其它耗能方式——比如搅拌耗能、液压耗能等，只要阻尼器允许支墩单元出现层间相对位移且能够耗散或吸收地震输入结构中的能量即可。具体可以采用现有技术中常用的阻尼器，比如杆式粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、金属摩擦型阻尼器、金属剪切型阻尼器、铅粘弹性阻尼器等，上述阻尼器可以通过底端连接板和顶端连接板分别与下方和上方的砌体支墩单元固定连接。
在具体实施时，所述阻尼器可以在支墩中形成一个水平的阻尼器层，此时，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层柔性连接。在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
根据需要，所述阻尼器也可以为多个，多个阻尼器在支墩中分层设置并在支墩中形成多个水平的阻尼器层，相邻阻尼器层之间通过中部砌体支墩单元连接，参见图2所示。在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，相邻砌体支墩单元之间通过各自的阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
在结构中布置消能装置时必须考虑连接的可靠性以让阻尼器在地震过程中能够发挥其耗能效果。由于一般建筑物中的砌体墙通常是由砌体单元在垂直和竖直方向砌筑而成，整体性较差，在受到水平方向振动、垂直方向振动、弯曲矢量时容易破裂。为保证支墩与阻尼器以及梁柱的连接可靠性，就需要对砌体支墩进行墙体补强。
具体的，本实施例中，每层所述砌体支墩单元220可以包括砌体墙体221和补强体。
所述砌体墙体221由多个砌体单元砌筑形成至少具有横向粘结灰缝的墩身，所述的砌体单元比如砌块。砌体单元砌筑可以采用砌筑砂浆，一个砌体支墩单元的若干个砌体单元形成一个刚性整体。所述砌体单元优选为聚合物砌块、水泥砌块、烧结砖、石膏砌块、木头砌块、金属砌块或复合材料砌块等，所述砌筑砂浆可以采用高标号的水泥砂浆。具体实施时，所述砌体单元砌块可以采用实心砌块，也可以为多孔砌块或空心砌块，在此不作为限制。现有技术中，砌体墙可以由若干个砌体单元在竖直方向和水平方向上砌筑而成。砌筑时，砌块2211在水平方向上的砌筑会形成竖向向粘结灰缝，砌块2211在竖直方向上的砌筑会形成横向粘结灰缝2212，参见图3所示。
所述补强体，可以包括用于安装在砌体墙体侧面的侧部抗拉体222，以及用于包裹在安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面形成外部包覆体的包覆网格223。
所述侧部抗拉体222用于增强砌体支墩（砌体墙体）侧面的抗拉性能。
在地震过程中，阻尼器会产生阻尼力，该阻尼力作用在支墩上会产生剪力和弯矩，支墩在受到弯矩作用时，有可能会在支墩侧面产生裂缝。参见图4所示，作为典型方式的举例，示例了设置两层砌体支墩单元220时，上框架梁110向右运动时，在阻尼器的阻尼力作用下上层砌体支墩单元和下层砌体支墩单元的剪力和弯矩受力图：在上层砌体支墩单元上产生了水平向左的剪力和逆时针方向的弯矩，在下层砌体支墩单元上产生水平向右的剪力和顺时针方向的弯矩。此时，上层砌体支墩单元的右侧面受拉左侧面受压，右侧面有可能产生裂缝；下层砌体支墩单元的左侧面受拉右侧面受压，左侧面有可能产生裂缝。与之相反的，当上框架梁110向左运动时，可以在上层砌体支墩单元上产生了水平向右的剪力和顺时针方向的弯矩，在下层砌体支墩单元上产生水平向左的剪力和逆时针方向的弯矩。此时，上层砌体支墩单元的左侧面受拉右侧面受压，左侧面有可能产生裂缝；下层砌体支墩单元的右侧面受拉左侧面受压，右侧面有可能产生裂缝。为了避免上述裂缝的产生，本实施例在砌体支墩的两侧设置所述侧部抗拉体222来增强砌体支墩两侧的抗拉性能。
所述侧部抗拉体222在砌体支墩的侧面上的安装方式，可以是螺栓连接、销轴连接、预埋件连接、粘贴连接等固定安装方式。可选的，采用可拆卸连接结构固定在支墩侧面以便后期进行侧部抗拉体222的维护、更换等。
优选的，本实施例中，组合砌体支墩的所述最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元的侧部抗拉体222均采用L型结构，L型结构的长臂设置在对应的砌体支墩单元侧部，L型结构的短臂作为连接臂用于通过螺栓等连接件将L型结构整体安装在对应的梁上，参见图5所示。
所述侧部抗拉体222具体可以采用任何抗拉材料。在一个实施方式中，所述侧部抗拉体222为固定安装在所述砌体墙体侧面的刚性结构件。所述刚性结构件优选为钢筋、型钢、钢板、钢筋混凝土板、石膏板或混凝土板等。在另一个实施方式中，所述侧部抗拉体222为安装在所述砌体墙体侧面的柔性结构层。所述柔性结构层优选为碳纤维层、橡胶层等。
设置侧部抗拉体222虽然能够加强支墩的侧面以抵抗平面内的弯矩，但无法抵抗平面外的弯矩，在受到平面外弯矩时支墩表面依然容易产生裂缝。因此，本实施例的补强体还包括包覆网格223。
所述包覆网格223可以包括横纵交错的横向网线2231和纵向网线2232。本实施例中，所述包覆网格223被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度。倾斜角度过大或过小会导致包覆网格不能对砌体墙体提供足够的承载力补强，从而难以达到需要的墩身抗斜向裂缝能力。
优选的，在设置倾斜角度θ，首先根据包覆网格所包裹的砌体支墩单元的高宽比（即该支墩单元的高度值与该支墩单元在跨度方向上的宽度值的比值）来设置所述倾斜角度θ的初始值，然后根据期望的水平向和/或竖直向补强约束大小，调整所述初始值获得倾斜角度θ的设计值，一般来说，当砌体支墩需要更大的水平向补强约束时，可以减小所述倾斜角度θ；当砌体支墩需要更大的竖直向补强约束时，可以增大所述倾斜角度θ。
所述包覆网格为钢丝网或网格布。
所述钢丝网的钢丝规格可选用直径为Φ4mm-Φ8mm的钢筋。钢丝网的横向网线间距和纵向网线间距的取值范围优选为50-200mm。
所述网格布优选采用合成纤维或混合纤维，比如碳纤维网格布、玻璃纤维网格布等。
继续参见图3，所述包覆网格223的横向网线2231和纵向网线2232交错时形成了交错节点。优选的，本实施例中，可以根据砌体单元尺寸和包覆网格的网格尺寸来在前述取值范围中调整所述倾斜角度θ，以使得每个砌体单元上至少布置有一个包覆网格的交错节点。
优选的，在设置包覆网格时，使包覆网格223的横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角，与该包覆网格223的纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角相等，使得该包覆网格的横向网线和纵向网线能够向墩身提供对称的补强约束。
作为进一步的优选，在砌块墙体的横向粘结灰缝呈水平布置时，所述倾斜角度θ优选为45度，所述横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角以及纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角则设置为30-60度，优选的也采用45度角，此时，横向网线2231和纵向网线2232之间的夹角为90度，即包覆网格的网格单元呈矩形。
本实施例的另一实施方式中，所述外部包覆体还可以包括涂覆在砌体墙体表面用于包裹所述包覆网格223的高强度砂浆面层或高延性混凝土面层。水泥砂浆面层或高延性混凝土面层的厚度为10-40mm。所述高强度砂浆，优选的采用高强度的水泥砂浆、聚合物砂浆、环氧树脂砂浆等。
本实施例中，所述阻尼器用加强式砌体支墩200的典型施工流程如下：
S100,浇筑主体结构的框架时，在上框架梁和下框架梁的梁底对应支墩的安装位置分别预留胡子筋。
S200,在下框架梁的梁底预留胡子筋所在区域铺设底部砂浆。
S300,底部砂浆铺设完成后砌筑最下层砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过底部砂浆和胡子筋与下框架梁刚性连接形成一体；砌体墙体砌筑到设定的最下层砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体；所述侧部抗拉体的底部延伸到下框架梁并与下框架梁固定连接，使得所述底部砂浆位于侧部抗拉体与砌体墙体形成的空间内；所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度。
S400,在前述砌体支墩单元上安装阻尼器，将阻尼器的底端连接板固定安装在该砌体支墩单元的顶部；在阻尼器的顶端连接板上砌筑上一层的砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过砌筑砂浆与阻尼器的顶端连接板固定连接；砌体墙体砌筑到设定的砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体，所述包覆网格的设置方式与最下层砌体支墩单元上的包覆网格相同。需要在砌体墙体表面设置包裹所述包覆网格223的高强度砂浆面层或高延性混凝土面层时，直接在包覆网格上进行高强度砂浆或高延性混凝土的涂覆即可。
S500，重复执行步骤S400，直至完成最上层砌体支墩单元的施工。
其中，所述最上层砌体支墩单元的侧部抗拉体的顶部延伸到上框架梁并与上框架梁固定连接，且最上层砌体支墩单元的砌体墙体与上框架梁之间预留有空隙，直接以所述侧部抗拉体为侧模板向前述空隙中注浆形成顶部砂浆，该最上层砌体支墩单元的砌体墙体的顶部通过顶部砂浆和胡子筋与上框架梁刚性连接形成一体。
下面以图1中的包括二层砌体支墩单元的组合砌体支墩为例，比对本发明提供的组合砌体支墩与常规钢筋混凝土支墩的承载力数据。
1.组合砌体支墩
1）基本信息
支墩尺寸信息如下：墙厚b为200mm；墙长h为1000 mm；墙高H为1000 mm。
补强体包括侧部抗拉体、外包钢筋网和外包水泥砂浆面层。
侧部抗拉体采用两侧钢板，钢板规格为200*10 mm。
外包钢筋网规格为：钢筋直径φ6mm，网格100 mm *200 mm（水平*竖向）。其中，外包钢筋网采用45度斜向设置，即倾斜角度θ=45度。
外包水泥砂浆面层厚度为25mm。
钢板强度等级Q235，fy=215 MPa，fv=125 MPa；面层砂浆强度等级M15，轴心抗压强度设计值fc=5.6 MPa；钢筋网强度等级HPB235，fy=210 MPa。
砌块材料信息如下：砌块采用烧结普通砖，砌块强度等级为MU10；砌筑砂浆强度等级为M5；砌块强度设计值弯曲抗拉强度设计值ftm = 0.11MPa，抗剪强度设计值fv =0.11Mpa。
依据《砌体结构设计规范》GB 50003 2011、《砌体结构加固设计规范》GB50702-2011和《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010（2015年版）进行承载力计算。
2）受弯承载力计算
（2.1）砌体承担弯矩
截面抵抗矩 。
砌体受弯承载力：M1=ftmW=0.11×3.33×107=3.663kNm。
（2.2）钢筋网砂浆面层
考虑端部400mm范围内的钢筋受拉时。
h0=h-200=1000-200=800mm。
M2=0.9fyh0As=0.9×800×10×28×2sin45o×210=59.8kNm。
（2.3）钢板承担弯矩
考虑一半的钢板面积抗弯。
M3=0.9fyh0As=0.9×800×200×5×215=154.8kNm。
（2.4）组合砌体受弯承载力计算
M=M1+M2+M3=218.2 kNm。
3、受剪计算
（3.1）砌体承担剪力
内力臂z=2L/3=2×1000/3=666mm。
验算截面尺寸是否满足要求：VM=fvbz=0.11×200×666=14.7 kN。
（3.2）钢筋网砂浆面层承担剪力(GB50702-2011)
砂浆面层厚度b=25+25=50mm，砂浆轴心抗压强度设计值fc=5.6 MPa。
Vsj=0.02fcbh+0.2fyAs(h/s)=0.02×5.6×50×1000+0.2×210×28×2sin45o×2×1000/100=38.9 kN
（3.3）钢板承担剪力
考虑一半的钢板面积抗剪，Vg=200×5×2×125=250kN。
（3.4）组合砌体受剪承载力计算
V= VM + Vsj +Vg=14.7+38.9+250=303.6 kN。
2.钢筋混凝土支墩
1）基本信息
支墩尺寸信息同上：墙厚b为200mm；墙长h为1000 mm；墙高H为1000 mm。
设置暗柱，暗柱尺寸为200*400 mm，暗柱纵筋6根φ10mm，水平筋φ8@200mm，竖向筋φ10@200mm。
混凝土强度等级C30，钢筋强度等级HRB400，fy=360 MPa。
2）受弯承载力计算
h0=h-200=1000-200=800mm。
M=0.9fyh0As=0.9×800×6×78.5×360=189.9kNm。
3）受剪计算
Vsj=0.7ftbh0+fyvAsvh0/s=0.7×1.43×200×800+300×50.3×2×800/200=280.9kN
3.组合砌体支墩与 钢筋混凝土支墩的承载力对比
本发明提供的上述技术方案，除了在砌体支墩侧面增加侧部抗拉体外，还采用钢丝网或网格布将支墩包裹，同时在砌体支墩表面直接涂抹高强度砂浆，在增强砌体支墩的抗剪力及抗弯矩能力的同时（避免支墩在阻尼力作用下产生裂缝），还通过对砌体支墩进行包覆约束来增加支墩的抗压能力，使支墩在受压过程不会产生开裂破坏。上述结构能够有效地提高砌体支墩的整体性能，达到与钢筋混凝土支墩的强度相近或相同的受弯和受剪性能。本发明尤其适用于在砖结构、砖混结构等非钢筋混凝土结构中应用，砌体支墩可以分别作为砖墙的一部分，从而让一般的砖墙具有耗能效果，取材方便，建设成本低廉。
本发明的另一实施例，还提供了一种消能墙。
所述消能墙包括框架和填充墙，填充墙设置在所述框架围成的空间内。所述填充墙中设置有阻尼器用加强式砌体支墩，阻尼器用加强式砌体支墩安装在框架的上、下框架梁之间，支墩顶端与上框架梁刚性连接，支墩底端与下框架梁刚性连接。
具体的，阻尼器用加强式砌体支墩，包括阻尼器和与所述阻尼器连接的组合砌体支墩，所述组合砌体支墩由多层砌体支墩单元依次连接，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元分别与主体结构刚性连接，相邻砌体支墩单元之间通过阻尼器连接，在震动激励下，相邻砌体支墩单元之间能够通过前述阻尼器发生相对位移以耗能。
每层所述砌体支墩单元包括砌体墙体和补强体。所述砌体墙体由多个砌体单元砌筑形成至少具有横向粘结灰缝的墩身。所述补强体包括用于安装在砌体墙体侧面的侧部抗拉体，以及用于包裹在安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面形成外部包覆体的包覆网格，所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度。
本实施例中，填充墙中的加强式砌体支墩可以为多个，多个加强式砌体支墩在框架中沿框架的跨度方向可以并排设置。具体的，多个支墩可以在框架中间隔设置，设置在左、右两侧的支墩分别与左、右两侧的框架柱/剪力墙预留有空隙，两个相邻支墩之间也可以预留空隙。前述空隙用于给支墩中各砌体支墩单元之间的相对运动提供运动空间。
其它技术特征参考在前实施例，在此不再赘述。
本实施例中所述的水平，包括理想的水平状态或基本水平的水平状态。本实施例中所述的竖直，包括理想的竖直状态或基本竖直的竖直状态。
在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：包括阻尼器和与所述阻尼器连接的组合砌体支墩，所述组合砌体支墩由多层砌体支墩单元依次连接，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元分别与主体结构刚性连接，相邻砌体支墩单元之间通过阻尼器连接，组合砌体支墩外侧与主体结构之间具有空隙，所述空隙用于给支墩的层间相对运动提供运动空间；在震动激励下，相邻砌体支墩单元之间能够通过前述阻尼器发生相对位移以耗能；
每层所述砌体支墩单元包括砌体墙体和补强体；
所述砌体墙体由多个砌体单元砌筑形成至少具有横向粘结灰缝的墩身；
所述补强体包括用于安装在砌体墙体侧面的侧部抗拉体，以及用于包裹在安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面形成外部包覆体的包覆网格，所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度。
2.根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：包覆网格的横向网线和纵向网线交错时形成交错节点，根据砌体单元尺寸和包覆网格的网格尺寸设置所述倾斜角度θ，以使得每个砌体单元上至少布置有一个包覆网格的交错节点。
3.根据权利要求1或2所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：包覆网格的横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角与该包覆网格的纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角相等，使得该包覆网格的横向网线和纵向网线能够向墩身提供对称的补强约束。
4.根据权利要求3所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：当横向粘结灰缝呈水平布置时，所述倾斜角度θ设置为45度，所述横向网线和横向粘结灰缝之间的夹角以及纵向网线与横向粘结灰缝之间的夹角设置为45度。
5.根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：所述外部包覆体还包括涂覆在砌体墙体表面用于包裹所述包覆网格的高强度砂浆面层或高延性混凝土面层，高强度砂浆面层或高延性混凝土面层的厚度为10-40mm。
6.根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：所述侧部抗拉体为固定安装在所述砌体墙体两侧的刚性结构件和/或柔性结构层；
所述包覆网格为钢丝网或网格布。
7.根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：所述阻尼器在支墩中形成一个水平的阻尼器层，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层柔性连接；
在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，最上层砌体支墩单元和最下层砌体支墩单元通过前述阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
8.根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩，其特征在于：所述阻尼器为多个，多个阻尼器在支墩中分层设置并在支墩中形成多个水平的阻尼器层，相邻阻尼器层之间通过中部砌体支墩单元连接；
在震动激励下，所述最上层砌体支墩单元与主体结构的上框架梁一起运动，所述最下层砌体支墩单元与主体结构的下框架梁一起运动，相邻砌体支墩单元之间通过各自的阻尼器层发生水平相对位移以耗能。
9.一种消能墙，包括框架和填充墙，其特征在于：填充墙设置在所述框架围成的空间内，所述填充墙中设置有权利要求1-8中任一项所述的阻尼器用加强式砌体支墩。
10.一种根据权利要求1所述的阻尼器用加强式砌体支墩的施工方法，其特征在于包括如下步骤：
浇筑主体结构的框架时，在上框架梁和下框架梁的梁底对应支墩的安装位置分别预留胡子筋；
在下框架梁的梁底预留胡子筋所在区域铺设底部砂浆；
底部砂浆铺设完成后砌筑最下层砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过底部砂浆和胡子筋与下框架梁刚性连接形成一体；砌体墙体砌筑到设定的最下层砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体；所述侧部抗拉体的底部延伸到下框架梁并与下框架梁固定连接，使得所述底部砂浆位于侧部抗拉体与砌体墙体形成的空间内；所述包覆网格包括横纵交错的横向网线和纵向网线；其中，所述包覆网格被设置为以相对于前述砌体墙体的横向粘结灰缝按预定倾斜角度θ进行前述包裹以抵抗墩身斜向裂缝，所述倾斜角度θ的取值范围为30-60度；
在前述砌体支墩单元上安装阻尼器，将阻尼器的底端连接板固定安装在该砌体支墩单元的顶部；在阻尼器的顶端连接板上砌筑上一层的砌体支墩单元的砌体墙体，该砌体墙体的底部通过砌筑砂浆与阻尼器的顶端连接板固定连接；砌体墙体砌筑到设定的砌体支墩单元高度后，在砌体墙体的两侧安装侧部抗拉体，然后通过包覆网格对安装有侧部抗拉体的砌体墙体的四周外表面进行包裹形成外部包覆体，所述包覆网格的设置方式与最下层砌体支墩单元上的包覆网格相同；重复执行该步骤，直至完成最上层砌体支墩单元的施工；其中，所述最上层砌体支墩单元的侧部抗拉体的顶部延伸到上框架梁并与上框架梁固定连接，且最上层砌体支墩单元的砌体墙体与上框架梁之间预留有空隙，直接以所述侧部抗拉体为侧模板向前述空隙中注浆形成顶部砂浆，该最上层砌体支墩单元的砌体墙体的顶部通过顶部砂浆和胡子筋与上框架梁刚性连接形成一体。
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