CN210369423U - 一种装配式复合剪力墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种装配式复合剪力墙，包括第一预埋体、第二预埋体和墙体，其中，第一预埋体和第二预埋体均为U型结构，第二预埋体的开口端倒扣在第一预埋体的开口槽内，第二预埋体的顶板与墙体的基础端连接；其中，第一预埋体和第二预埋体连接处的一端铰接连接，另一端滑动连接；铰接连接处和滑动连接处均设置有压电堆，压电堆连接有控制器；第一预埋体、第二预埋体和墙体之间通过SMA形状记忆合金束连接；本实用新型中通过控制器调节在不同地震荷载作用下压电堆的所通电压，从而调节核心区域转动摩擦力、滑动摩擦力，达到整体结构对地震响应自适应目的，以实现中小地震作用下实时变摩擦抗剪；罕遇地震作用下，大量消耗地震能量。

Description

一种装配式复合剪力墙

技术领域

本实用新型涉及剪力墙结构消能减震技术领域，具体涉及一种装配式复合剪力墙。

背景技术

为满足现代社会建筑形式日益多样化的需求，建筑高度和跨度的不断增加，因此需要新型结构及相关设计理论的协同发展。装配式结构具有建造速度快、构件质量有保证、节省劳动力等优势。目前已将其广泛应用于商场、停车场、中低层住宅、酒店等，具体所采用的结构类型有装配式框架、剪力墙结构和预制预应力结构等。为适应我国经济发展新情况，装配式结构得到了快速发展，国家已制定相关政策文件、行业标准等，来推广装配式结构在我国的应用。

装配式剪力墙结构是通过工厂预制墙体，结合水平、竖向的构造连接从而快速形成具备剪力墙功能的一类墙体。目前，针对装配式剪力墙水平连接方法的研究，采用的典型方法为“套筒灌浆、锚浆搭接、挤压套筒”等，但这些连接方法仍很难使装配式剪力墙结构在水平连接处内力传递途径和约束情况与现浇式剪力墙结构的内力传递途径和约束情况完全相同。

发明内容

本实用新型提供的一种装配式复合剪力墙，解决了现有技术中存在的不足。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供的一种装配式复合剪力墙，包括第一预埋体、第二预埋体和墙体，其中，第一预埋体和第二预埋体均为U型结构，第二预埋体的开口端倒扣在第一预埋体的开口槽内，第二预埋体的顶板与墙体的基础端连接；

其中，第一预埋体和第二预埋体连接处的一端铰接连接，另一端滑动连接；

铰接连接处和滑动连接处均设置有压电堆；

第一预埋体、第二预埋体和墙体之间通过SMA形状记忆合金束连接,SMA形状记忆合金束和压电堆均连接有控制器。

优选地，第一预埋体的两侧壁上均开设有一个贯通的螺栓孔，两个螺栓孔同轴布置；

第一预埋体的两侧壁上均开设有贯通的弧形轨道，所述弧形轨道以螺栓孔的中心为圆心，两个弧形轨道位置相对应；

第二预埋体的每个侧壁上均开设有两个螺栓通孔，两个螺栓通孔分别为第一螺栓通孔和第二螺栓通孔，其中，两个第一螺栓通孔同轴布置；两个第二螺栓通孔同轴布置；

第一螺栓通孔与第一预埋体上的螺栓孔同轴布置，第二螺栓通孔与第一预埋体上的弧形轨道位置相对应。

优选地，置于同一侧的第一螺栓通孔和螺栓孔之间通过第一高强螺栓连接，第一高强螺栓置于第一预埋体外侧壁的一端上套装有两个第一垫片，两个第一垫片之间套装有第一压电堆；第一高强螺栓的两端均通过第一高强螺母压紧；该结构实现了第一预埋体和第二预埋体之间的铰接连接。

优选地，第二螺栓通孔和弧形轨道之间通过第二高强螺栓连接，第二高强螺栓贯穿两个弧形轨道和两个螺栓通孔，其两端分别转卡在两个弧形轨道中；第二高强螺栓的两端均套装有第二高强螺帽；第二高强螺栓上还套装有两个第二垫片，两个第二垫片之间套装有第二压电堆，其中，第二垫片和第二压电堆置于第二预埋体的开口槽内；该结构实现了第一预埋体和第二预埋体之间的滑动连接。

优选地，第二预埋体开口端靠近弧形轨道的一侧的端部设置有倒角。

优选地，第一预埋体的开口槽底部开设有两个第一通孔，第二预埋体的开口槽底部开设有两个第二通孔；墙体上沿其轴向方向开设有两个第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔之间同轴布置；

第一通孔、第二通孔和第三通孔之间通过安装软管连接，安装软管依次贯穿第一通孔、第二通孔和第三通孔；安装软管内安装有SMA形状记忆合金束，形状记忆合金束的两端均通过一对蝶形螺母紧固。

优选地，第一预埋体和第二预埋体均为槽钢。

优选地，铰接连接处和滑动连接处设置的压电堆的通电电压相等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种装配式复合剪力墙，第一预埋体与第二预埋体通过预设电压与压电堆，在开两个预埋体之间有转动摩擦力和滑动摩擦力，第一预埋体与第二预埋体有初始平衡摩擦力；SMA形状记忆合金束按设定应力进行预拉，和摩擦力共同作用，保证第一预埋体与第二预埋体之间的相对静止；

当地震发生时，墙体在外力驱使下，带动第一预埋体运动，墙体发生相对转动，控制器接收到两个预埋体的速度和位移的相对改变，输出反馈电压作用于压电堆，压电堆压力变化，改变两个预埋体的转动摩擦力和滑动摩擦力，通过第一预埋体和第二预埋体间的变摩擦运动耗能，消耗地震带给墙体结构的能量；本实用新型中通过控制器调节在不同地震荷载作用下压电堆的所通电压，从而调节核心区域转动摩擦力、滑动摩擦力，达到整体结构对地震响应自适应目的，以实现中小地震作用下实时变摩擦抗剪；罕遇地震作用下，大量消耗地震能量。

进一步的，铰接连接处和滑动连接处设置的压电堆的通电电压相等，使两个预埋体之间的摩擦接触面上的摩擦力处处相等。

附图说明

图1是本实用新型结构的主视图；

图2是本实用新型结构的俯视图；

图3是本实用新型结构的侧视图。

图4是第二预埋体的结构示意图；

图5是第一预埋体的结构示意图。

其中，1、第一预埋体 2、第二预埋体 3、墙体 4、第一高强螺栓 5、第一高强螺母6、第一垫片 7、第一压电堆 8、第二高强螺母 9、第二垫片 10、第二压电堆 11、第二高强螺栓 12、蝶形螺母 13、SMA形状记忆合金束 101、螺栓孔 102、弧形轨道 201、第一螺栓通孔202、第二螺栓通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1至图5所示,本实用新型提供的一种装配式复合剪力墙，包括

第一预埋体1、第二预埋体2和墙体3，其中，第一预埋体1和第二预埋体的结构相同，均为 U型结构，第二预埋体2的开口端置于第一预埋体1的开口槽内，第二预埋体2的顶板与墙体 3的基础端连接。

第一预埋体1的两侧壁上均开设有一个贯通的螺栓孔101，两个螺栓孔101同轴布置。

第一预埋体1的两侧壁上均开设有贯通的弧形轨道102，所述弧形轨道102以螺栓孔101 的中心为圆心，两个弧形轨道102位置相对应。

第二预埋体2的每个侧壁上均开设有两个螺栓通孔，两个螺栓通孔分别为第一螺栓通孔 201和第二螺栓通孔202，其中，两个第一螺栓通孔201同轴布置；两个第二螺栓通孔202同轴布置。

同时，第一螺栓通孔201与第一预埋体1上的螺栓孔101同轴布置，第二螺栓通孔202 与第一预埋体1上的弧形轨道102位置相对应。

置于同一侧的第一螺栓通孔201和螺栓孔101之间通过第一高强螺栓4连接，第一高强螺栓4置于第一预埋体1外侧壁的一端上套装有两个第一垫片6，两个第一垫片6之间套装有第一压电堆7，同时，第一高强螺栓4的两端均通过第一高强螺母5压紧。

该结构实现了第一预埋体1和第二预埋体2之间的铰接连接，并为变摩擦力提供变摩擦铰支座。

第二螺栓通孔201和弧形轨道102之间通过第二高强螺栓11连接，第二高强螺栓11贯穿两个弧形轨道102和两个螺栓通孔201，其两端分别转卡在两个弧形轨道102中；第二高强螺栓11的两端均套装有第二高强螺帽8；第二高强螺栓11上还套装有两个第二垫片9，两个第二垫片9之间套装有第二压电堆10，其中，第二垫片9和第二压电堆10置于第二预埋体2的开口槽内。

该结构实现了第一预埋体1和第二预埋体2之间的滑动连接，并为变摩擦力提供变摩擦滑动支座。

第二预埋体2开口端靠近弧形轨道的一侧的端部设置有倒角；便于第二预埋体2的回转。

第一预埋体1的开口槽底部开设有两个第一通孔，第二预埋体2的开口槽底部开设有两个第二通孔；墙体3上沿其轴向方向开设有两个第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔之间同轴布置。

第一通孔、第二通孔和第三通孔之间通过安装软管连接，安装软管依次贯穿第一通孔、第二通孔和第三通孔；安装软管内安装有经预设应力预拉过的SMA形状记忆合金束13，形状记忆合金束13的两端均通过一对蝶形螺母12紧固。

所述墙体3为配筋或无配筋的再生混凝土墙体，再生混凝土骨料为建筑混凝土废料。

第一垫片和第二垫片用于平均分散压电堆对预埋体的压力，稳定第一预埋体1与第二预埋体2间的摩擦力。

第一预埋体1和第二预埋体2均为槽钢。

所述的SMA形状记忆合金束13的化学成分为Ti-50.8at％Ni，相变温度：Mf为-42℃，Ms 为-38℃，Af为-13℃，As为-9℃。SMA形状记忆合金束13是马氏体相变的材料处于马氏体状态，并进行一定限度的变形后，经加热并超过马氏体相消失温度时，材料能完全恢复到变形前的形状和体积。SMA形状记忆合金束13延展性非常好，可恢复变形可达8％～10％。SMA形状记忆合金束13的应力与应变之间形成滞回曲线使它具有很强的能量储存和能量传输能力，并具有良好的抗疲劳性能。震后SMA形状记忆合金束13通电，利用其形状记忆效应使整体结构自动恢复原状。

所述压电堆材质是压电陶瓷叠合材料，元件电压由基于51单片机的可变输出电压系统调节。其中两个压电堆在工作时通大小相同的电压，产生等大压力，使铰支座两侧产生大小方向相同摩擦力。

本实用新型中通过基于51单片机的可变输出电压系统调节在不同受力情况下调整压电堆的所通电压，从而调节两个预埋体之间的转动摩擦力，两个预埋体之间的滑动摩擦力，达到整体结构对地震响应的目的。

震后对SMA形状记忆合金束13通电，依靠SMA形状记忆合金束13的记忆效果使装配式复合剪力墙结构恢复至预设位置，实现中小地震作用下实时变摩擦抗剪；罕遇地震作用下，大量消耗地震能量。震后无人工干预，结构可自动恢复原状。

本实用新型的工作原理为：

第一预埋体1与第二预埋体2通过预设电压与压电堆，在开两个预埋体之间有转动摩擦力和滑动摩擦力，第一预埋体1与第二预埋体2有初始平衡摩擦力；SMA形状记忆合金束13按设定应力进行预拉，和摩擦力共同作用，保证第一预埋体1与第二预埋体2之间的相对静止。

当地震发生时，墙体3在外力驱使下，带动现浇为一体的第一预埋体2运动，第二高强螺栓11开始沿预设轨道滑动，墙体3绕第二高强螺栓11发生相对转动，基于51单片机的可变输出电压系统接收到两个预埋体的速度和位移的相对改变，输出反馈电压作用于压电堆，压电堆压力变化，改变两个预埋体的转动摩擦力和滑动摩擦力，通过第一预埋体1和第二预埋体2 间的变摩擦运动耗能，消耗地震带给墙体结构的能量。

Claims (8)

1.一种装配式复合剪力墙，其特征在于，包括第一预埋体(1)、第二预埋体(2)和墙体(3)，其中，第一预埋体(1)和第二预埋体(2)均为U型结构，第二预埋体(2)的开口端倒扣在第一预埋体(1)的开口槽内，第二预埋体(2)的顶板与墙体(3)的基础端连接；

其中，第一预埋体(1)和第二预埋体(2)连接处的一端铰接连接，另一端滑动连接；

铰接连接处和滑动连接处均设置有压电堆；

第一预埋体(1)、第二预埋体(2)和墙体(3)之间通过SMA形状记忆合金束(13)连接，SMA形状记忆合金束(13)和压电堆均连接有控制器。

2.根据权利要求1所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，第一预埋体(1)的两侧壁上均开设有一个贯通的螺栓孔(101)，两个螺栓孔(101)同轴布置；

第一预埋体(1)的两侧壁上均开设有贯通的弧形轨道(102)，所述弧形轨道(102)以螺栓孔(101)的中心为圆心，两个弧形轨道(102)位置相对应；

第二预埋体(2)的每个侧壁上均开设有两个螺栓通孔，两个螺栓通孔分别为第一螺栓通孔(201)和第二螺栓通孔(202)，其中，两个第一螺栓通孔(201)同轴布置；两个第二螺栓通孔(202)同轴布置；

第一螺栓通孔(201)与第一预埋体(1)上的螺栓孔(101)同轴布置，第二螺栓通孔(202)与第一预埋体(1)上的弧形轨道(102)位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，置于同一侧的第一螺栓通孔(201)和螺栓孔(101)之间通过第一高强螺栓(4)连接，第一高强螺栓(4)置于第一预埋体(1)外侧壁的一端上套装有两个第一垫片(6)，两个第一垫片(6)之间套装有第一压电堆(7)；第一高强螺栓(4)的两端均通过第一高强螺母(5)压紧；该结构实现了第一预埋体(1)和第二预埋体(2)之间的铰接连接。

4.根据权利要求2所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，第二螺栓通孔(201)和弧形轨道(102)之间通过第二高强螺栓(11)连接，第二高强螺栓(11)贯穿两个弧形轨道(102)和两个螺栓通孔(201)，其两端分别转卡在两个弧形轨道(102)中；第二高强螺栓(11)的两端均套装有第二高强螺帽(8)；第二高强螺栓(11)上还套装有两个第二垫片(9)，两个第二垫片(9)之间套装有第二压电堆(10)，其中，第二垫片(9)和第二压电堆(10)置于第二预埋体(2)的开口槽内；该结构实现了第一预埋体(1)和第二预埋体(2)之间的滑动连接。

5.根据权利要求2所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，第二预埋体(2)开口端靠近弧形轨道的一侧的端部设置有倒角。

6.根据权利要求1所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，第一预埋体(1)的开口槽底部开设有两个第一通孔，第二预埋体(2)的开口槽底部开设有两个第二通孔；墙体(3)上沿其轴向方向开设有两个第三通孔，第一通孔、第二通孔和第三通孔之间同轴布置；

第一通孔、第二通孔和第三通孔之间通过安装软管连接，安装软管依次贯穿第一通孔、第二通孔和第三通孔；安装软管内安装有SMA形状记忆合金束(13)，形状记忆合金束(13)的两端均通过一对蝶形螺母(12)紧固。

7.根据权利要求1所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，第一预埋体(1)和第二预埋体(2)均为槽钢。

8.根据权利要求1所述的一种装配式复合剪力墙，其特征在于，铰接连接处和滑动连接处设置的压电堆的通电电压相等。

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