CN115853163A - 一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构 - Google Patents
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Abstract
一种基于水平缝摩擦‑耗能的干式连接装配式剪力墙结构，包括上层预制剪力墙、下层预制剪力墙，上层预制剪力墙、下层预制剪力墙之间设置有水平接缝连接节点；水平接缝连接节点包括中部的接缝滑移区和两端的约束转动区；在罕遇地震作用下，墙体滑动至最大限位距离处，螺栓孔、高强螺栓与“鱼骨”式弧形孔可释放墙体端部产生的拉、压正应力，使得其具有足够的转动变形能力，整体结构构造方案将传统现浇或装配整体式剪力墙固结连接转变为基于应力释放的可滑动及转动的连接模式；具有抗震理念先进、施工速度快、现场无湿作业、成本低、震后可修复等特点。
Description
技术领域
本发明涉及建筑结构技术领域，具体为一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构。
背景技术
随着国家经济转型，产业结构的调整，我国传统房屋建造模式正在逐渐被工业化建造模式所取代。在此背景下，装配式剪力墙结构以其机械化程度高、建造质量高、施工方便、节能环保、有利于社会可持续发展等优点在装配式结构中得到广泛应用。
装配式剪力墙结构构件体系中各预制构件之间的连接接缝是关键技术，是保证结构整体性和抗震性能的关键因素。目前，我国装配式剪力墙建筑在工程实践中主要以实现“等同现浇”为设计原则，大多采用灌浆套筒和浆锚搭接连接，这类湿式连接体系虽然可以做到与现浇结构等效，但也继承了现浇结构在地震作用下墙体损伤耗能的特点，墙体损伤集中在墙身，震后对墙体修复难度较大。
专利申请CN109235701B公开了一种装配式剪力墙的隔震装置，通过启滑及限位控制装置的焊缝长度设置，灵活实现启滑控制，在小震作用下，启滑及限位控制装置的焊缝不发生破坏，结构依靠自身抗震；中大震作用下，启滑及限位控制装置的焊缝发生贯通破坏，上下剪力墙依靠滑动装置相对滑移，通过焊缝的破坏和墙体的小幅度滑移实现耗能的目的，通过启滑及限位控制装置，防止位移过大而造成的结构破坏。但是，剪力墙在竖向荷载及地震作用下因水平倾覆力矩和竖向压力，易发生压弯破坏，其根部截面处于拉力、压力、剪力共同作用的复杂受力状态(见附图2)，且具有端部正应力大、中部剪应力大的特点。该发明虽然通过滑动装置使上下剪力墙在一定范围内水平向相对滑移，提高剪力墙耗能能力及抗震性能，而对于罕遇地震时剪力墙复杂的受力状态，如何更好地释放剪应力及拉、压应力，实现不同方向多水准消能减震，未有深入的研究。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，使上层预制剪力墙在地震作用下具备滑动耗能能力和转动能力，将现浇剪力墙原有损伤耗能转化为接缝的中部滑移耗能和两端转动耗能，具有施工速度快、现场无湿作业、成本低、震后可修复等特点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，包括上层预制剪力墙1、下层预制剪力墙2，上层预制剪力墙1、下层预制剪力墙2之间设置有水平接缝连接节点；所述水平接缝连接节点包括中部的接缝滑移区3和两端的约束转动区4。
所述接缝滑移区3包括与上层预制剪力墙1相连接的上层钢板301、与下层预制剪力墙2相连接的下层钢板302和上层钢板301、下层钢板302之间的滑块303。
所述上层钢板301、下层钢板302和滑块303表面均涂附有摩擦涂层。
所述摩擦涂层采用聚四氟乙烯、二氧化钼或石墨烯材料。
所述约束转动区4包括上层预制剪力墙1相连接的上槽形钢401、与下层预制剪力墙2相连接的下槽形钢402，上槽形钢401、下槽形钢402互相咬合且通过连接组件进行连接。
所述连接组件包括设置在上槽形钢401两侧面的多个螺栓孔403、设置在下槽形钢402两侧面的多个的“鱼骨”式弧形孔404，螺栓孔403与“鱼骨”式弧形孔404之间通过高强螺栓405相适配连接。
所述滑块303的宽度小于上槽形钢401及下槽形钢402槽宽。
本发明的有益效果是：
1)本发明通过中部的接缝滑移区3的水平滑动和两端的约束转动区4的有限转动分别释放截面剪应力和拉压应力，耗散地震能量同时有足够的转动变形能力。
2)本发明通过延性耗能连接组件，诱导剪力墙结构产生预设的连接件破坏模式，使得塑性变形区集中发生在连接部位，墙体本身保持弹性状态或微小塑性变形，预制构件本身可继续使用，震后可对连接部位进行快速修复，使装配式剪力墙结构具有充分的消能减震能力和震后修复属性。
3)本发明的干式连接可通过灵活控制螺栓数量以及预紧力的大小实现启滑控制，根据不同地区的抗震设防烈度灵活设置不同长度的接触面(滑块303)及滑移区段(上层钢板301和下层钢板302)长度，去满足不同烈度区的减震效果及层间变形需求。
附图说明
图1为竖向压力及水平力作用下接缝处应力分布，图1(a)为竖向压力作用下接缝处应力分布；图1(b)为水平力作用下接缝处应力分布。
图2为本发明3D全览图。
图3为本发明3D正视图。
图4为本发明2D正视图。
图5为本发明2D俯视图。
图6为本发明2D侧视图。
其中，1-上层预制剪力墙；2-下层预制剪力墙；3-接缝滑移区；4-约束转动区；301-上层钢板；302-下层钢板；303-滑块；401-上槽形钢；402-下槽形钢；403-螺栓孔；404-弧形孔；405-高强螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明
如图1至图2所示，一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，包括上层预制剪力墙1、下层预制剪力墙2，上层预制剪力墙1、下层预制剪力墙2之间设置有水平接缝连接节点；所述水平接缝连接节点包括中部的接缝滑移区3和两端的约束转动区4。
所述接缝滑移区3包括与上层预制剪力墙1相连接的上层钢板301、与下层预制剪力墙2相连接的下层钢板302和上层钢板301、下层钢板302之间的滑块303。
所述上层钢板301、下层钢板302和滑块303表面均涂附有摩擦涂层。
所述摩擦涂层采用聚四氟乙烯、二氧化钼或柔性石墨。
所述约束转动区4包括上层预制剪力墙1相连接的上槽形钢401、与下层预制剪力墙2相连接的下槽形钢402，上槽形钢401、下槽形钢402互相咬合且通过连接组件进行连接。
所述连接组件包括设置在上槽形钢401两侧面的多个螺栓孔403、设置在下槽形钢402两侧面的多个的“鱼骨”式弧形孔404，螺栓孔403与“鱼骨”式弧形孔404之间通过高强螺栓405相适配连接。
本发明的工作原理为：
本发明上层预制剪力墙1及下层预制剪力墙2之间通过水平接缝连接节点中部的接缝滑移区3在地震剪力作用下可实现滑动耗能；水平接缝连接节点两端的约束转动区4，采用上槽形钢401下槽形钢402咬合，通过螺栓孔403、“鱼骨”式弧形孔404内设置高强螺栓405，将上层预制剪力墙1、下层预制剪力墙2进行连接，通过控制高强螺栓405的紧固力控制剪力墙的滑动及转动。整体结构构造方案可使上层预制剪力墙1在地震作用下具备滑动耗能能力和转动能力，将传统现浇或装配整体式剪力墙固结转变为基于应力释放的可滑动及转动的连接模式；该连接方式诱导结构产生预设的接缝滑移耗能和转动释放，从而有效减少上层预制剪力墙1结构的地震作用，将现浇剪力墙原有损伤耗能转化为接缝的中部滑移耗能和两端转动耗能，实现塑性损伤集中于可更换的螺栓连接件。该技术具有抗震理念先进、施工速度快、现场无湿作业、成本低、震后可修复等特点。
Claims (7)
1.一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，包括上层预制剪力墙(1)、下层预制剪力墙(2)，上层预制剪力墙(1)、下层预制剪力墙(2)之间设置有水平接缝连接节点；其特征在于：所述水平接缝连接节点包括中部的接缝滑移区(3)和两端的约束转动区(4)。
2.根据权利要求1所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述接缝滑移区(3)包括与上层预制剪力墙(1)相连接的上层钢板(301)、与下层预制剪力墙(2)相连接的下层钢板(302)和上层钢板(301)、下层钢板(302)之间的滑块(303)。
3.根据权利要求2所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述上层钢板(301)、下层钢板(302)和滑块(303)表面均涂附有摩擦涂层。
4.根据权利要求3所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述摩擦涂层采用聚四氟乙烯、二氧化钼或石墨烯材料。
5.根据权利要求1所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述约束转动区(4)包括上层预制剪力墙(1)相连接的上槽形钢(401)、与下层预制剪力墙(2)相连接的下槽形钢(402)，上槽形钢(401)、下槽形钢(402)互相咬合且通过连接组件进行连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述连接组件包括设置在上槽形钢(401)两侧面的多个螺栓孔(403)、设置在下槽形钢(402)两侧面的多个的“鱼骨”式弧形孔(404)，螺栓孔(403)与“鱼骨”式弧形孔(404)之间通过高强螺栓(405)相适配连接。
7.根据权利要求3所述的一种基于水平缝摩擦-耗能的干式连接装配式剪力墙结构，其特征在于：所述滑块(303)的宽度小于上槽形钢(401)及下槽形钢(402)槽宽。
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