CN114197695B - 一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摇摆墙以及摇摆墙‑框架结构，涉及摇摆墙结构技术领域。摇摆墙包括摇摆墙主体和基础单元，摇摆墙主体的端面设置有第一圆弧件；基础单元与摇摆墙主体连接，基础单元的端面设置有第二圆弧件；第一圆弧件和第二圆弧件中的任意一个为圆弧凸起，则另外一个为圆弧凹槽；第一圆弧件和第二圆弧件形成的圆弧凸起和圆弧凹槽可以契合转动。本发明的摇摆墙，对于外设摇摆墙‑框架结构，墙体自重可通过较大的接触面传递至下部基础。铰接位置不再位于墙体中部，摇摆变形过程中，墙体自重将产生较大的恢复力矩，有利于结构抗震。对于内嵌摇摆墙‑框架结构，较传统摇摆墙角部在摇摆变形过程中的线接触转变为面接触，应力集中问题得到解决。

Description

一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构

技术领域

本发明涉及摇摆墙结构技术领域，具体涉及一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构。

背景技术

随着建筑结构抗震技术的发展，建筑结构在地震后的快速恢复使用功能能力开始受到工程界的关注。其中将摇摆墙与框架结构进行组合，可形成一种较为典型的可恢复功能结构体系，摇摆墙-框架结构体系。现阶段摇摆墙与框架结构的组合方式主要有两种。设置与框架结构总高度相同的刚性摇摆墙，摇摆墙独立于框架结构，二者仅通过可以传递水平力的刚性连杆进行连接。在水平地震荷载作用下，框架结构与刚性摇摆墙协同变形。框架结构的高阶振型受到抑制，避免个别楼层变形集中，充分发挥框架结构各层抗震及耗能能力。除此之外，也可将刚性摇摆墙内嵌于框架结构各楼层，配合预应力钢绞线、耗能部件，实现自复位与耗能双重功能。

摇摆墙在摇摆变形过程中，角部会有应力集中现象，严重的会引起角部压溃破坏。目前针对外设摇摆墙-框架结构，常采用在摇摆墙底部的中间位置设置可以旋转变形的铰接构造，避免摇摆墙角部受压损伤。此方法中的铰接位置需要独立承担摇摆墙自重，铰接构造成本较高。而对于内嵌摇摆墙-框架结构，常采用角部预埋钢构件或设置弹性橡胶垫方式，保护摇摆墙角部，此方法仅能缓解摇摆墙角部受压损伤，且构造措施成本较高。只有提出切实可行且能有效避免摇摆墙角部受压损伤的摇摆墙及摇摆墙-框架结构，才能进一步扩大摇摆墙-框架结构体系的实际工程应用。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构，解决背景技术中提出的至少一个技术问题。

（二）技术方案

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构；

第一方面：

一种摇摆墙，所述包括：

摇摆墙主体，所述摇摆墙主体的端面设置有第一圆弧件；

基础单元，所述基础单元与所述摇摆墙主体连接，且所述基础单元的端面设置有第二圆弧件；

所述第一圆弧件和所述第二圆弧件中的任意一个为圆弧凸起，则另外一个为圆弧凹槽；其中所述第一圆弧件和所述第二圆弧件通过圆弧凸起和圆弧凹槽形成能够契合的转动。

优先的，所述所述第一圆弧件和所述第二圆弧件均为小于二分之一的圆弧；

优先的，所述圆弧凹槽的直径大于所述圆弧凸起的直径。

优先的，所述基础单元为建筑基础，所述建筑基础的上端面设置有第二圆弧件，所述摇摆墙主体的下端面设置有第一圆弧件。

优先的，所述基础单元包括底梁和顶梁，所述摇摆墙主体位于所述底梁和所述顶梁之间，所述顶梁的下端面和所述底梁的上端面设置有第二圆弧件；所述摇摆墙主体的上下端面均设置有第一圆弧件。

第二方面，本发明还提供一种摇摆墙-框架结构，包括上述任一所述的摇摆墙和框架结构，所述摇摆墙与所述框架结构连接。

优先的，所述摇摆墙位于所述框架结构的外部；所述摇摆墙与所述框架在各楼层通过刚性连杆连接。

优先的，所述摇摆墙位于所述框架结构的内部；所述摇摆墙主体左右两侧内部设置有预应力钢绞线；所述底梁、所述顶梁和所述摇摆墙主体的连接处均设置有耗能部件。

优选的，所述摇摆墙的基础单元为建筑基础，所述建筑基础的上端面设置有第二圆弧件，所述摇摆墙主体的下端面设置有第一圆弧件。

优先的，所述摇摆墙的基础单元包括底梁和顶梁，所述摇摆墙主体位于所述底梁和所述顶梁之间，所述顶梁的下端面和所述底梁的上端面设置有第二圆弧件；所述摇摆墙主体的上下端面均设置有第一圆弧件；

其中，所述底梁和所述顶梁分别与所述框架结构内部固定连接。

（三）有益效果

本发明提供了一种摇摆墙以及摇摆墙-框架结构，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供的摇摆墙即能够用于外设摇摆墙-框架结构，也可以用于内嵌摇摆墙-框架结构，采用本发明的改进措施后，对于外设摇摆墙-框架结构，墙体自重可通过较大的接触面传递至下部基础。铰接位置不再位于墙体中部，摇摆变形过程中，墙体自重将产生较大的恢复力矩，有利于结构抗震。

对于内嵌摇摆墙-框架结构，采用本发明的改进措施后，较传统摇摆墙角部在摇摆变形过程中的线接触转变为面接触，应力集中问题得到解决。该构造措施能够较好的保护摇摆墙不发生损坏，仅耗能部件在地震中进入塑性损伤阶段，保证了结构实现震后可恢复功能能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例的外设摇摆墙-框架结构的整体结构示意图；

图2是本发明实施例的外设摇摆墙-框架结构的摇摆墙结构示意图；

图3是本发明实施例的内设摇摆墙-框架结构的整体结构示意图；

图4是本发明实施例的内设摇摆墙-框架结构的摇摆墙结构示意图。

具体实施方法

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

根据背景的技术描述，现有避免摇摆墙角部受压损伤方法主要有以下技术缺点或问题：

（a）无论采用外设或者内嵌的摇摆墙，二者均需复杂的局部构造措施，避免或者缓解角部受压损伤。

（b）对于外设摇摆墙-框架结构，由于铰接位置需要独立承担摇摆墙自重，极大的限制了此类结构的建筑高度。随着高度增加，构造成本随之提高，且铰接位置旋转更加困难。

（c）对于内嵌摇摆墙-框架结构，当采用角部预埋钢构件加强方式时，虽然可以在一定程度上避免角部受压损伤，但仍存在应力集中问题，接触位置受力较大，对摇摆墙下部支撑结构要求较高。当采用弹性橡胶垫方式时，橡胶垫存在耐久性问题，不满足建筑使用年限要求。

为解决上述问题，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明：

本发明实施例提供的一种摇摆墙，如图1-图4所示，其可以适用于外设摇摆墙-框架结构，也可以用于内嵌摇摆墙-框架结构；包括摇摆墙和框架结构10，所述摇摆墙与所述框架结构10连接。

其中，适用于外设摇摆墙-框架结构时，所述摇摆墙位于所述框架结构10的外部。通过刚性连杆7进行连接；

其中，适用于内嵌摇摆墙-框架结构时，所述摇摆墙位于所述框架结构10的内部。

具体的，本发明实施例提供的一种摇摆墙，如图1-图4所示，所述包括摇摆墙主体1和基础单元2，所述基础单元2与所述摇摆墙主体1连接，即基础单元2为摇摆墙主体1的基座。而，为了避免或者缓解角部受压损伤，本发明实施例在所述摇摆墙主体1的端面设置有第一圆弧件3，且所述基础单元2的端面设置有第二圆弧件4；所述第一圆弧件3和所述第二圆弧件4中的任意一个为圆弧凸起，则另外一个为圆弧凹槽，即当第一圆弧件3为圆弧凹槽，则第二圆弧件4为圆弧凸起；当第一圆弧件3为圆弧凸起，则第二圆弧件4为圆弧凹槽。其中所述第一圆弧件3和所述第二圆弧件4形成的圆弧凸起和圆弧凹槽可以契合转动，也就是所述基础单元2与所述摇摆墙主体1是通过圆弧凸起和圆弧凹槽的契合进行连接。摇摆墙主体1的端面在两侧都设置有第一圆弧件3，对应的所述基础单元2的端面也设置有两个第二圆弧件4。在向左水平荷载作用下，左侧的圆弧凸起在圆弧凹槽内发生转动变形，而右侧的圆弧凸起从圆弧凹槽中抬起脱开，承受向右水平荷载作用时，位移模式与之相反。

其中，图1-图4中，每个图中均存在三个状态，从右至左，分别为向右侧水平荷载作用，不受力，以及向左水平荷载作用。

一实施例中，为了便于所述基础单元2与所述摇摆墙主体1连接，所述第一圆弧件3和所述第二圆弧件4均为小于二分之一的圆弧。

一实施例中，所述圆弧凹槽的直径大于所述圆弧凸起的直径。如此，一方面能够确保圆弧凸起在圆弧凹槽内发生转动变形，为圆弧凸起的转动提供相应的空间。另一方面，圆弧凸起与圆弧凹槽具有足够的接触面，确保一定的支撑力。保证二者能够协同旋转变形。当没有外荷载作用时，墙体自重由墙体底部的平直段与圆弧段共同承担。

一实施例中，如图1和图2所示，所述基础单元2为建筑基础，所述建筑基础的上端面设置有第二圆弧件4，所述摇摆墙主体1的下端面设置有第一圆弧件3。此种实施例，即针对外设摇摆墙-框架结构，摇摆墙主体1位于所述框架结构10的外部。

一实施例中，如图3和图4所示，所述基础单元2包括底梁5和顶梁6，所述摇摆墙主体1位于所述底梁5和所述顶梁6之间，所述顶梁6的下端面和所述底梁5的上端面设置有第二圆弧件4；所述摇摆墙主体1的上下端面均设置有第一圆弧件3。此种实施例，即针对内嵌摇摆墙-框架结构，所述底梁5和所述顶梁6固定在框架结构10上。

进一步的，摇摆墙主体1设置有预应力钢绞线8，实现自复位功能。

进一步的，对于两种摇摆墙-框架结构，在圆弧与凹槽接触位置，需要采用加强处理，如加密钢筋布置、提高混凝土强度或接触面预埋圆弧形钢板等。

一实施例中，所述底梁5和所述摇摆墙主体1的连接处，以及所述顶梁6和所述摇摆墙主体1的连接处均设置有耗能部件9。耗能部件9可以设置于变形较大的带摇摆墙主体1的角部，用于耗散地震输入的能量。耗能部件9可为角钢、屈曲约束耗能件等，该部件可在地震后快速更换进而恢复建筑使用功能。

本发明上述实施例，提供的摇摆墙简单可靠，且能避免摇摆墙角部受压损伤。在摇摆墙两侧分别设置可自由旋转的铰接构造，铰接构造主要包括圆弧凸起及与之配合的圆弧凹槽。对于外设摇摆墙-框架结构，通过优化摇摆墙底部铰接点位置，增加其自复位能力。对于内嵌摇摆墙-框架结构，对摇摆墙的顶部和底部均使用本发明提出的改进方法，避免四个角部受压应力集中，确保摇摆墙仅发生刚体位移。

本发明上述实施例，可以适用于体积大，重量大的外设摇摆墙-框架结构，也可以用于内嵌摇摆墙-框架结构。对于外设摇摆墙-框架结构，采用本发明实施例的摇摆墙-框架结构，墙体自重可通过较大的接触面传递至下部基础。铰接位置不再位于墙体中部，摇摆变形过程中，墙体自重将产生较大的恢复力矩，有利于结构抗震。

对于内嵌摇摆墙-框架结构，采用本发明实施例的摇摆墙-框架结构，较传统摇摆墙角部在摇摆变形过程中的线接触转变为面接触，应力集中问题得到解决。能够较好的保护摇摆墙不发生损坏，仅耗能部件在地震中进入塑性损伤阶段，保证了结构实现震后可恢复功能能力。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种摇摆墙，其特征在于，包括：

摇摆墙主体（1），所述摇摆墙主体（1）的端面设置有第一圆弧件（3）；

基础单元（2），所述基础单元（2）与所述摇摆墙主体（1）连接，且所述基础单元（2）的端面设置有第二圆弧件（4）；

所述第一圆弧件（3）和所述第二圆弧件（4）中的任意一个为圆弧凸起，则另外一个为圆弧凹槽；其中所述第一圆弧件（3）和所述第二圆弧件（4）通过圆弧凸起和圆弧凹槽形成能够契合的转动；摇摆墙主体（1）的端面在两侧都设置有第一圆弧件（3），对应的所述基础单元（2）的端面也设置有两个第二圆弧件（4）；

所述第一圆弧件（3）和所述第二圆弧件（4）均为小于二分之一的圆弧；

所述圆弧凹槽的直径大于所述圆弧凸起的直径。

2.根据权利要求1所述摇摆墙，其特征在于：所述基础单元（2）为建筑基础，所述建筑基础的上端面设置有第二圆弧件（4），所述摇摆墙主体（1）的下端面设置有第一圆弧件（3）。

3.根据权利要求1所述摇摆墙，其特征在于：所述基础单元（2）包括底梁（5）和顶梁（6），所述摇摆墙主体（1）位于所述底梁（5）和所述顶梁（6）之间，所述顶梁（6）的下端面和所述底梁（5）的上端面设置有第二圆弧件（4）；所述摇摆墙主体（1）的上下端面均设置有第一圆弧件（3）。

4.一种摇摆墙-框架结构，其特征在于，所述摇摆墙-框架结构包括权利要求1-3任意所述的摇摆墙和框架结构（10），所述摇摆墙与所述框架结构（10）连接。

5.根据权利要求4所述摇摆墙-框架结构，其特征在于：所述摇摆墙位于所述框架结构（10）的外部；所述摇摆墙与所述框架在各楼层通过刚性连杆（7）连接。

6.根据权利要求5所述摇摆墙-框架结构，其特征在于：所述摇摆墙位于所述框架结构（10）的内部；所述摇摆墙主体（1）左右两侧内部设置有预应力钢绞线（8）；底梁（5）、顶梁（6）和所述摇摆墙主体（1）的连接处均设置有耗能部件（9）。

7.根据权利要求6所述摇摆墙-框架结构，其特征在于：所述摇摆墙的基础单元（2）为建筑基础，所述建筑基础的上端面设置有第二圆弧件（4），所述摇摆墙主体（1）的下端面设置有第一圆弧件（3）。

8.根据权利要求7所述摇摆墙-框架结构，其特征在于：所述摇摆墙的基础单元（2）包括底梁（5）和顶梁（6），所述摇摆墙主体（1）位于所述底梁（5）和所述顶梁（6）之间，所述顶梁（6）的下端面和所述底梁（5）的上端面设置有第二圆弧件（4）；所述摇摆墙主体（1）的上下端面均设置有第一圆弧件（3）；

其中，所述底梁（5）和所述顶梁（6）分别与所述框架结构（10）内部固定连接。

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