CN114541851A - 一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，由预制墙体、预制连梁、PVC套筒、连梁阻尼器、预应力筋、基础组成。连梁阻尼器由外套筒、碟簧组、耗能软钢、碟簧挡板、约束筋、约束片、内套筒组成。无论连梁阻尼器在拉力或压力下，均能够产生足够的复位力，回到初始长度，并且在拉压变形中充分耗能。在风或地震作用下，本发明所提出的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙的墙体会发生刚体转动，连梁阻尼器会在拉伸和压缩中耗能，减小振动响应，在风或地震作用结束后，带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙会回到初始位置，残余变形较小，无需修复或快速修复后即可使用。

Description

一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙
技术领域
本发明属于可恢复功能结构领域，具体涉及一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙。
背景技术
地震是一种危害人类生命财产安全的自然灾害，地震导致的房屋倒塌不仅直接威胁人类的生命安全，更是深深地影响了当地人民灾后的生活，间接导致巨大的经济损失。传统的抗震设计理念以保护生命为首要目标，通过延性设计避免结构在地震作用下发生脆性破坏甚至倒塌，从而为逃生提供足够的时间，已有的消能减震和隔震技术可以有效降低地震响应，减少结构破坏，这方式确实降低了地震造成的危害，但是不能减少灾后重建的时间。
可恢复功能结构通过耗能机制、可更换机制、自复位机制和摇摆机制可以解决震后快速恢复的问题。联肢剪力墙作为结构中重要的抗侧力构件存在地震作用后残余变形较大，连梁修复困难的问题。而当前的研究主要集中在耗能连梁的研究，虽然能够增加结构的耗能，并实现连梁可更换，但是不能解决结构残余变形较大的问题。同时，为了工程实际中能够提高生产效率，采用工厂预制，现场拼装的方式能够大大降低生产成本。因此，研发一种具备自复位和耗能能力的预制双肢剪力墙对于实际工程具有重大意义。
发明内容
为了解决传统双肢剪力墙残余变形较大的问题，本发明的目的在于提出一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙。该装置在预制双肢剪力墙的关键部位设置连梁阻尼器，在增加耗能的同时，保证整体结构的自复位性能。同时，通过施工现场简单的螺栓连接即可拼装，便于施工及震后更换。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，包括一对竖向安装在基础上的预制墙体以及多个横向安装在一对预制墙体上的预制连梁，所述一对预制墙体之间设置多个连梁阻尼器。
优选地，所述连梁阻尼器由外套筒、碟簧组、耗能软钢、碟簧挡板、约束筋、约束片、内套筒组成，所述外套筒设有中心轴，所述中心轴末端设有紧固件，所述内套筒的挡板、碟簧挡板、碟簧组穿在中心轴上，拧动紧固件为碟簧组施加预压力。
在拉伸连梁阻尼器时，外套筒的中心轴带动碟簧挡板压缩碟簧组，在压缩连梁阻尼器时，外套筒通过推动碟簧挡板压缩碟簧组，使得无论拉伸还是压缩，碟簧组都会被进一步压缩，产生更大的复位力；在卸去外荷载时，碟簧组的复位力能够使得已经发生塑性变形的耗能软钢变形回到初始长度，使得阻尼器整体回到初始长度。
优选地，所述内套筒、外套筒采用强度等级为Q345或在Q345以上的钢材制得，厚度至少是耗能软钢的2倍，使得在使用过程中的变形较小，能够处于弹性状态。
优选地，所述连梁阻尼器与预制连梁采用螺栓连接。
所述内套筒与外套筒之间的距离为设计变形的最大值，确保碟簧组不会因为变形过大而发生损坏。
优选地，所述耗能软钢采用屈服强度小于等于235MPa的钢材，两端与套筒相连的部分截面积相对中段较大，保证在受力过程中，保持在弹性状态。
优选地，所述约束筋采用HRB400钢筋，通过焊接与所述外套筒连接，意在约束外套筒，防止耗能软钢在受力后产生较大的屈曲变形，因此可以根据连梁阻尼器的长度设置多个。
优选地，所述预制墙体中间设有孔洞预先设置PVC套筒，在预制结构拼装时将预应力筋从PVC套筒内穿过并张拉至设计张拉应力；所述预制连梁为钢管混凝土连梁，中间预留孔洞放置PVC套筒，在拼装时，把预应力筋穿过PVC套筒，水平向张拉预应力筋。
优选地，所述预制墙体的截面为T形截面、L形截面或I形截面，所述预制墙体的数量根据实际需求设置一层或多层。
优选地，所述预制墙体为钢筋混凝土墙体，在预制墙体靠近预制连梁的部分，预留圆孔，其内设钢环，后续拼装时与连梁阻尼器采用螺栓连接。
优选地，所述基础上预设孔洞，插入所述PVC套筒，便于后续张拉预应力筋；所述基础可根据工程实际情况选择具有较大刚度的地梁或其他部件，其刚度至少是预制墙体的3倍。
为了使预制双肢剪力墙同时具备自复位能力和耗能能力，本发明提出一种安装便利、具有自复位和耗能能力的预制双肢剪力墙。在传统的双肢剪力墙的基础上加以改进，采用预制混凝土墙片和连梁，构件之间彼此断开，用预应力筋连接，使得墙体具有较好的自复位性能，减少墙体本身的损伤。同时，增加连梁阻尼器，为整体结构增加耗能能力，耗能部件和主体结构采用螺栓连接的方式，可在震后实现快速更换。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)采用预应力筋连接预制墙片，连接简单，并可实现墙体自复位；
(2)在连梁端部设置连梁阻尼器，在增加结构耗能的同时，减小残余变形；
(3)连梁阻尼器采用预压碟簧提供复位力，耗能软钢帮助耗能，经过合理的设计，能够实现较好的自复位耗能效果；
(4)内外套筒的间隙为设计最大变形量，防止连梁阻尼器变形过大，导致损坏；
(5)耗能钢板外侧，设有约束板，控制耗能钢板与外套筒之间间隙均匀，使得耗能板能够充分耗能。
附图说明
图1为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙正立面图；
图2为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙的连梁阻尼器的正立面图；
图3为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器外套筒的正立面图；
图4为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器内套筒的正立面图；
图5为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器内套筒中挡板的左视图；
图6为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器碟簧组及碟簧挡板的正视图；
图7为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器碟簧挡板的左视图；
图8为本发明带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙中连梁阻尼器耗能软钢的俯视图。
图中标号：1为预制墙体、2为预制连梁、3为PVC套筒、4为连梁阻尼器、5为预应力筋、6为基础、7为外套筒、8为碟簧组、9为耗能软钢、10为碟簧挡板、11为约束筋、12为约束板、13为内套筒。
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。
如图1所示，本发明的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙的实施例，其主要包括预制墙体1、预制连梁2、PVC套筒3、连梁阻尼器4、预应力筋5和基础6。
预制墙体1的截面形状可选为T形截面，高度为层高，可为3m～5m，预制连梁2外侧为钢管，在内浇筑混凝土。在现场施工时，采用吊装的方式，将预制墙体1、预制连梁2吊装到适当位置，将预应力筋5从PVC套筒3内穿过，并施加预应力。将如图2所示的连梁阻尼器4采用螺栓连接的方式连接在预制连梁2和预制墙体1上面。
如图2，连梁阻尼器4由内套筒13、外套筒7、碟簧组8、耗能软钢9、碟簧挡板10、约束筋11组成。在制作时，先制作外套筒7的中心轴，将内套筒13上的挡板、碟簧挡板10、碟簧组8穿在中心轴上，采用拧动中心轴两端的零件为碟簧组施加预压力，通过把其余内套筒13、外套筒7上的钢板、以及耗能软钢9焊接的方式，拼装组成连梁阻尼器4。在拉伸连梁阻尼器4时，外套筒7的中心轴带动碟簧挡板10压缩碟簧组8，在压缩连梁阻尼器4时，外套筒7通过推动碟簧挡板10压缩碟簧组8，使得无论拉伸还是压缩，碟簧组8都会被进一步压缩，产生更大的复位力。在卸去外荷载时，碟簧组8的复位力能够使得已经发生塑性变形的耗能软钢9变形回到初始长度，使得阻尼器整体回到初始长度。
带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙在外界水平荷载的作用下，预制墙体1会发生刚体转动，其中水平向和竖直向的预应力筋5都能够帮助结构回到初始位置。多个连梁阻尼器4在拉伸和压缩的过程中通过碟簧组8实现自复位，通过耗能软钢9消耗结构能量，同时实现预制双肢剪力墙的自复位和耗能性能。由于外套筒7和内套筒13的间隙设计为设计变形的最大值，当外力过大，超出连梁阻尼器4的设计位移时，内套筒13和外套筒7将提供较大的刚度，防止碟簧组8发生过大变形。
本发明在传统的双肢剪力墙的基础上加以改进，采用预制混凝土墙片和连梁，构件之间彼此断开，用预应力筋连接，使得墙体具有较好的自复位性能，减少墙体本身的损伤。同时，增加连梁阻尼器，为整体结构增加耗能能力，耗能部件和主体结构采用螺栓连接的方式，可在震后实现快速更换。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，包括一对竖向安装在基础(6)上的预制墙体(1)以及多个横向安装在一对预制墙体(1)上的预制连梁(2)，所述一对预制墙体(1)之间设置多个连梁阻尼器(4)。
2.根据权利要求1所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述连梁阻尼器(4)由外套筒(7)、碟簧组(8)、耗能软钢(9)、碟簧挡板(10)、约束筋(11)、约束片(12)、内套筒(13)组成，所述外套筒(7)设有中心轴，所述中心轴末端设有紧固件，所述内套筒(13)的挡板、碟簧挡板(10)、碟簧组(8)穿在中心轴上，拧动紧固件为碟簧组(8)施加预压力。
3.根据权利要求2所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述内套筒(13)、外套筒(7)采用强度等级为Q345或在Q345以上等级的钢材制得，厚度至少是耗能软钢的2倍。
4.根据权利要求2所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述连梁阻尼器(4)与预制连梁(2)采用螺栓连接。
5.根据权利要求2所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述耗能软钢(9)采用屈服强度小于等于235MPa的钢材，两端与套筒相连的部分截面积相对中段较大，保证在受力过程中，保持在弹性状态。
6.根据权利要求2所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述约束筋(11)采用HRB400钢筋，通过焊接与所述外套筒(7)连接。
7.根据权利要求2所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述预制墙体(1)中间设有孔洞预先设置PVC套筒(3)，在预制结构拼装时将预应力筋(5)从PVC套筒内穿过并张拉至设计张拉应力；所述预制连梁(2)为钢管混凝土连梁，中间预留孔洞放置PVC套筒(3)，在拼装时，把预应力筋(5)穿过PVC套筒(3)，水平向张拉预应力筋(5)。
8.根据权利要求1所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述预制墙体(1)的截面为T形截面、L形截面或I形截面，所述预制墙体(1)的数量根据实际需求设置一层或多层。
9.根据权利要求1所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述预制墙体(1)为钢筋混凝土墙体，在预制墙体(1)靠近预制连梁(2)的部分，预留圆孔，其内设钢环，后续拼装时与连梁阻尼器(4)采用螺栓连接。
10.根据权利要求7所述的带有连梁阻尼器的预制双肢剪力墙，其特征在于，所述基础(6)上预设孔洞，插入所述PVC套筒(3)，便于后续张拉预应力筋(5)。
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