CN117364973A - 一种自复位抗震正交胶合木剪力墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,包括正交胶合木剪力墙、消能阻尼器和吸能减振自恢复组件,相邻的两片正交胶合木剪力墙之间通过一组消能阻尼器可拆卸连接,正交胶合木剪力墙的底部与混凝土基础之间通过螺栓连接,每片正交胶合木剪力墙的两侧均竖直设置有一组吸能减振自恢复组件,吸能减振自恢复组件的一端与混凝土基础浇筑连接。本发明可提高剪力墙的地震抗性和自复位能力,消能阻尼器可吸收大量能量并提供抗剪性能,减轻地震引起的应力,增加结构稳定性;吸能减振自恢复系统能够实现地震能量消耗和减少损害,同时,提供自复位功能,减少维修需求,可为地震多发地区提供更可靠和安全的建筑结构,降低损害和维修成本。
Description
技术领域
本发明涉及抗震建筑的技术领域,特别是涉及一种自复位抗震正交胶合木剪力墙。
背景技术
木材因其低碳、绿色环保、可再生的特性受到了业内从业者越来越多的青睐。近些年国内外愈来愈多地把胶合木材作为建筑材料使用,目前主要是作为板或者墙,使用胶合木作为木结构建筑的剪力墙对于木结构的抗震起到了十分重要的作用。如何提高木结构剪力墙的自复位能力,在保证木结构剪力墙力学性能的前提下去提升减震耗能性能,已然成为研究木结构建筑抗震性能的重要研究方向。
目前存在的正交胶合木剪力墙虽然在耗能减震方面取得了较好的研究进展,但耗能形式比较单一,主要依赖弯曲和剪切来耗散能量,同时存在自复位机制可能难以控制,无法精确控制结构的自复位行为的问题。因而在保证剪力墙力学性能和耗能能力不减弱的情况下,同时增加耗能形式和提高自复位过程的可控性是非常值得去研究的。
发明内容
本发明的目的是提供一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,以解决上述现有技术存在的问题,使正交胶合木剪力墙的自复位过程可控。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供了一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,包括正交胶合木剪力墙、消能阻尼器和吸能减振自恢复组件,相邻的两片所述正交胶合木剪力墙之间通过一组所述消能阻尼器可拆卸连接,所述正交胶合木剪力墙的底部与混凝土基础之间通过螺栓连接,每片所述正交胶合木剪力墙的两侧均竖直设置有一组所述吸能减振自恢复组件,所述吸能减振自恢复组件的一端与所述混凝土基础浇筑连接。
优选的,所述消能阻尼器包括m形金属消能阻尼器,且所述m形金属消能阻尼器的材质包括软钢材质。
优选的,所述消能阻尼器的两端分别通过螺栓与所述正交胶合木剪力墙的侧壁连接。
优选的,一组所述消能阻尼器包括若干个等间距设置所述消能阻尼器,相邻的所述消能阻尼器的间距为0.2m-1m。
优选的,每片所述正交胶合木剪力墙的水平长度至少为3m。
优选的,所述吸能减振自恢复组件包括后张法夹具和超弹性双簧阻尼器,所述后张法夹具包括夹片锚具和后张预紧力筋,所述后张预紧力筋贯穿所述正交胶合木剪力墙上的预留孔,所述夹片锚具分别连接于所述后张预紧力筋外露的两端,所述后张预紧力筋上设置有至少一个超弹性双簧阻尼器。
优选的,所述超弹性双簧阻尼器包括拉伸弹簧、碟形弹簧、套筒和两个中心轴,所述套筒的两端板上分别设置有一插接孔,两个所述中心轴分别插接于一个所述插接孔中,一个所述中心轴的内端焊接有一限位挡板,所述套筒的端板与所述限位挡板的两侧空间内分别设置有所述拉伸弹簧和所述碟形弹簧,两个所述中心轴的外端均与对应的所述后张预紧力筋通过螺纹连接。
优选的,所述中心轴的材质为超弹性形状记忆合金。
优选的,所述碟形弹簧至少设置有两片,且所述碟形弹簧穿设于设置有所述限位挡板的中心轴上。
优选的,所述螺栓为超弹性形状记忆合金螺栓且每组设置有四个,四个所述超弹性形状记忆合金螺栓分别均布于所述后张法夹具的四周。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明提出的新型耗能型可自复位抗震正交胶合木剪力墙,可提高剪力墙的地震抗性和自复位能力,消能阻尼器可吸收大量能量并提供抗剪性能,减轻地震引起的应力,增加结构稳定性;吸能减振自恢复系统能够实现地震能量消耗和减少损害,同时,提供自复位功能,减少维修需求,可为地震多发地区提供更可靠和安全的建筑结构,降低损害和维修成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中自复位抗震正交胶合木剪力墙的结构示意图;
图2为本发明实施例中自复位抗震正交胶合木剪力墙的主视图;
图3为本发明实施例中自复位抗震正交胶合木剪力墙的俯视图;
图4为本发明实施例中自复位抗震正交胶合木剪力墙下端与混凝土基础的装配示意图;
图5为本发明实施例中m形金属消能阻尼器的结构示意图;
图6为本发明实施例中吸能减振自恢复组件的结构示意图;
图7为本发明实施例中超弹性双簧阻尼器的爆炸结构示意图;
图8为本发明实施例中超弹性双簧阻尼器受拉力的形变示意图;
图9为本发明实施例中超弹性双簧阻尼器受压力的形变示意图;
其中:1-正交胶合木剪力墙,2-m形金属消能阻尼器,3-超弹性形状记忆合金螺栓,4-后张预紧力筋,5-超弹性双簧阻尼器,6-螺栓,7-中心轴,8-限位挡板,9-套筒,10-拉伸弹簧,11-碟形弹簧,12-夹片锚具,13-混凝土基础。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅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付出创造性劳动的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。
本发明的目的是提供一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,以解决现有技术存在的问题,使正交胶合木剪力墙的自复位过程可控。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图9所示:本实施例提供了一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,包括正交胶合木剪力墙1、消能阻尼器和吸能减振自恢复组件,相邻的两片正交胶合木剪力墙1之间通过一组消能阻尼器可拆卸连接,正交胶合木剪力墙1的底部与混凝土基础13之间通过螺栓连接,每片正交胶合木剪力墙1的两侧均竖直设置有一组吸能减振自恢复组件,吸能减振自恢复组件的一端与混凝土基础13浇筑连接。
作为优选方案,本实施例中消能阻尼器包括m形金属消能阻尼器2,也可以是其他的金属消能阻尼器,且m形金属消能阻尼器2的材质包括软钢材质,利用软钢屈服后的累积塑性变形来达到耗散地震能量的效果,滞回曲线饱满、耗能能力强。
作为优选方案,本实施例中消能阻尼器的两端分别通过两个螺栓6与正交胶合木剪力墙1的侧壁连接,便于装配和连接牢固,避免消能阻尼器绕单个螺栓6发生转动。
作为优选方案,本实施例中一组消能阻尼器包括若干个等间距设置消能阻尼器,相邻的消能阻尼器的间距为0.2m-1m,优选0.5m间距,耗能效果佳。
作为优选方案,本实施例中每片正交胶合木剪力墙1的水平长度至少为3m,优选5m,即相邻的消能阻尼器组相距5m左右最佳,有效提高正交胶合木剪力墙1耗散地震能量的效果。
作为优选方案,本实施例中吸能减振自恢复组件包括后张法夹具和超弹性双簧阻尼器5,后张法夹具包括夹片锚具12和后张预紧力筋4,后张预紧力筋4贯穿正交胶合木剪力墙1上的预留孔,夹片锚具12分别连接于后张预紧力筋4外露的两端,后张预紧力筋4上设置有至少一个超弹性双簧阻尼器5。其中,每个后张预紧力筋4的下端都通过浇筑埋设于混凝土基础13中,上端穿过正交胶合木剪力墙1的预留孔道使用后张法夹具利用后张法张拉固定,可有效提供一定的预紧力。
作为优选方案,本实施例中超弹性双簧阻尼器5包括拉伸弹簧10、碟形弹簧11、套筒9和两个中心轴7,套筒9的两端板上分别设置有一插接孔,两个中心轴7分别插接于一个插接孔中,一个中心轴7的内端焊接有一限位挡板8,为拉伸弹簧10提供安装点,并限定碟形弹簧11的具体位置,套筒9的端板与限位挡板8的两侧空间内分别设置有拉伸弹簧10和碟形弹簧11,两个中心轴7的外端均与对应的后张预紧力筋4通过螺纹连接。其中,超弹性双簧阻尼器5将拉伸弹簧10和碟形弹簧11结合在一起,分别发挥各自优势,当超弹性形状记忆合金的中心轴7受拉向外运动时,碟形弹簧11受压产生形变并在此过程中储存部分地震能量,同时拉伸弹簧10受到拉力也会产生形变并在此过程中储存部分地震能量,不仅如此,超弹性双簧阻尼器5在受到压迫时同样可以通过弹簧的变形来吸收部分地震能量。两种弹簧的有机结合不仅提高了吸能减震能力,还充分利用了套筒9的内部空间,在后续弹簧恢复原状释放能量的过程中,也会贡献可观的自复位性能。
作为优选方案,本实施例中中心轴7的材质为超弹性形状记忆合金,可在轴向和径向形变时,提供抗拉伸和防倾覆的自恢复力。
作为优选方案,本实施例中碟形弹簧11至少设置有两片,且碟形弹簧11穿设于设置有限位挡板8的中心轴7上。本实施例中优选碟形弹簧11设置有17片,可提供较大的伸缩变量。
作为优选方案,本实施例中螺栓为超弹性形状记忆合金螺栓3且每组设置有四个,四个超弹性形状记忆合金螺栓3分别均布于后张法夹具的四周。其中,超弹性形状记忆合金螺栓3的上端与正交胶合木剪力墙1上的螺纹孔连接、下端通过使用细石混凝土浇筑在混凝土基础13中。
本实施例自复位抗震正交胶合木剪力墙的具体使用方法如下:
在地震发生时,正交胶合木剪力墙1受到的水平作用会使其发生水平倾倒,超弹性形状记忆合金螺栓3会受拉变形,同时使预存在吸能减振自恢复组件中的预应力也会被抵消,后张预紧力筋4受到拉力会带动超弹性双簧阻尼器5中的超弹性形状记忆合金中心轴7向外运动,进而挤压碟形弹簧11、拉伸弹簧10,两种弹簧的形变达到预定值后会停止变形,而后两个中心轴7和后张预紧力筋4都会被拉伸变形。当其中一片剪力墙发生偏转时,会使m形金属消能阻尼器2受到挤压并变形,然后带动相邻的正交胶合木剪力墙1发生与第一片正交胶合木剪力墙1相似的运动。随后,储存弹性势能的碟形弹簧11、拉伸弹簧10均会复位,同时超弹性形状记忆合金材质的螺栓3、中心轴7和后张预紧力筋4都会发生回缩,以上各部分共同作用带动正交胶合木剪力墙1向初始位置运动。如以上过程往复运动,结构会最终回到初始位置。
本实施例中多处使用了超弹性形状记忆合金,其应力-应变曲线在加载和卸载的过程中存在明显的迟滞现象,这一现象赋予了超弹性形状记忆合金高阻尼性,以及较高的吸能能力和很大的变形恢复范围,超弹性形状记忆合金的使用极大地增强了本实施例装置的吸能减震和自复位性能;两种弹簧的有机结合不仅增加了装置在受到压迫时通过弹簧的变形来吸能减震的能力,还在后续弹簧恢复原状释放能量的过程中也会为本发明贡献可观的自复位性能。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:包括正交胶合木剪力墙、消能阻尼器和吸能减振自恢复组件,相邻的两片所述正交胶合木剪力墙之间通过一组所述消能阻尼器可拆卸连接,所述正交胶合木剪力墙的底部与混凝土基础之间通过螺栓连接,每片所述正交胶合木剪力墙的两侧均竖直设置有一组所述吸能减振自恢复组件,所述吸能减振自恢复组件的一端与所述混凝土基础浇筑连接。
2.根据权利要求1所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述消能阻尼器包括m形金属消能阻尼器,且所述m形金属消能阻尼器的材质包括软钢材质。
3.根据权利要求1所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述消能阻尼器的两端分别通过螺栓与所述正交胶合木剪力墙的侧壁连接。
4.根据权利要求1所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:一组所述消能阻尼器包括若干个等间距设置所述消能阻尼器,相邻的所述消能阻尼器的间距为0.2m-1m。
5.根据权利要求1所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:每片所述正交胶合木剪力墙的水平长度至少为3m。
6.根据权利要求1所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述吸能减振自恢复组件包括后张法夹具和超弹性双簧阻尼器,所述后张法夹具包括夹片锚具和后张预紧力筋,所述后张预紧力筋贯穿所述正交胶合木剪力墙上的预留孔,所述夹片锚具分别连接于所述后张预紧力筋外露的两端,所述后张预紧力筋上设置有至少一个超弹性双簧阻尼器。
7.根据权利要求6所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述超弹性双簧阻尼器包括拉伸弹簧、碟形弹簧、套筒和两个中心轴,所述套筒的两端板上分别设置有一插接孔,两个所述中心轴分别插接于一个所述插接孔中,一个所述中心轴的内端焊接有一限位挡板,所述套筒的端板与所述限位挡板的两侧空间内分别设置有所述拉伸弹簧和所述碟形弹簧,两个所述中心轴的外端均与对应的所述后张预紧力筋通过螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述中心轴的材质为超弹性形状记忆合金。
9.根据权利要求7所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述碟形弹簧至少设置有两片,且所述碟形弹簧穿设于设置有所述限位挡板的中心轴上。
10.根据权利要求6所述的自复位抗震正交胶合木剪力墙,其特征在于:所述螺栓为超弹性形状记忆合金螺栓且每组设置有四个,四个所述超弹性形状记忆合金螺栓分别均布于所述后张法夹具的四周。
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PB01 | Publication | ||
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