CN217027617U

CN217027617U - 带可更换墙脚构件的frp混合配筋混凝土剪力墙

Info

Publication number: CN217027617U
Application number: CN202122250938.7U
Authority: CN
Inventors: 汪梦甫; 肖诗颖
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2021-09-16
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-07-22
Anticipated expiration: 2031-09-16

Abstract

一种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，包括剪力墙墙体、暗柱、上约束梁、下约束梁、可更换摩擦耗能器墙脚、底部加强钢板或内置钢桁架、FRP筋，该剪力墙在墙脚部位预留缺口，缺口处设置可更换的双钢板长孔螺栓板式摩擦耗能器，耗能器通过预埋钢板和高强螺栓实现与剪力墙之间的连接，剪力墙墙体底部增设加强钢板或内置钢桁架，墙体纵向受力筋采用具有强度梯度的FRP混合配筋形式。这种新型剪力墙结构体系损伤与耗能主要集中在可更换摩擦耗能器墙脚，内置钢板或钢桁架改善了墙体可更换区域的抗剪能力，FRP筋始终处于弹性阶段保证了墙体的自复位性能。这种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙具有承载、耗能、自复位性能均优的特点。

Description

带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙

技术领域

本实用新型涉及建筑工程领域，属于可恢复功能结构体系领域，具体涉及一种带可更换墙脚构件的可恢复功能FRP混合配筋混凝土剪力墙结构。

背景技术

剪力墙是钢筋混凝土高层建筑结构的核心抗震部件，其主要震害现象为：底部墙体剪压破坏或压溃破坏，墙体发生平面外失稳，边缘构件纵筋屈曲和断裂，剪力墙洞口连梁出现X形裂缝，地震后连梁无法修复，剪力墙边缘构件修复困难，无法消除剪力墙残余变形等。因此，摒弃传统剪力墙的设计概念，发展具有墙体损伤小、修复时间短、修复经济成本低的“震后可快速恢复功能防震剪力墙”十分必要。

完全GFRP筋或CFRP筋混凝土剪力墙都具有很好的自复位能力，但其延性与耗能能力较差，墙体延性取决于剪力墙墙脚区受压混凝土的延性。FRP混合配筋混凝土剪力墙的残余变形性能优良，但墙体破坏并不轻微，墙脚混凝土破坏甚至比普通混凝土剪力墙更要严重, 震后剪力墙可能难以实现功能的快速恢复。

国内外对带可更换墙脚混凝土剪力墙的研究较少，采用的可更换墙脚构件种类不多。目前关于带可更换墙脚混凝土剪力墙的试验研究结果表明，可更换墙脚只参与了承载与耗能过程，该类剪力墙可能会出现墙内纵筋屈服、可更换墙脚内侧混凝土压溃、可更换墙脚上部混凝土出现拉裂等破坏特征。不难从试验得到的构件滞回曲线中发现，现有带可更换墙脚混凝土剪力墙的震后整体残余位移偏大，因此期望剪力墙耗能与损伤集中在更换墙脚构件，震后仅需更换墙脚就能实现剪力墙的功能恢复并不现实。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其主要构造特征是：用可更换的双钢板长孔螺栓板式摩擦耗能器代替剪力墙墙脚易破坏的钢筋混凝土区域，摩擦耗能器通过预埋连接件实现与剪力墙之间的连接；在墙体底部区域增设加强钢板或在墙体内置钢桁架，防止预埋件附近局部应力集中而导致非更换部分破坏，同时弥补了结构因可更换区域削弱而减小的侧移刚度与抗剪能力；墙体纵向受力筋有三种形式可供选择，即：完全CFRP筋,墙身中部GFRP筋-墙身两侧CFRP筋，墙身中部钢筋-墙身中部两侧GFRP筋-墙身外侧CFRP筋。

本实用新型的技术方案为：一种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，包括剪力墙墙体、暗柱、上约束梁、下约束梁、墙脚摩擦耗能器、剪力墙纵向受力筋、剪力墙水平分布筋、墙身底部加强钢板或内置钢桁架，剪力墙纵向受力筋包括CFRP筋和GFRP筋，剪力墙暗柱底部设有可更换墙脚缺口，通过放置摩擦耗能器与下约束梁相连；

所述剪力墙墙身底部加强钢板置于墙身中部，高度应高于可更换区域高度，钢板水平向伸入暗柱中，钢板与暗柱箍筋相交处开设洞口让箍筋穿过；所述剪力墙墙身内置钢桁架置于墙身中部，钢桁架左右两侧竖杆与可更换墙脚上部预埋钢板焊接；所述剪力墙暗柱纵向受力筋下端均与可更换墙脚上部预埋钢板焊接，所述剪力墙暗柱及墙脚摩擦耗能器的厚度均与剪力墙墙体的厚度相等；

所述剪力墙纵向受力筋采用CFRP筋与GFRP筋混合配筋的形式，在暗柱部分设置CFRP 筋、墙肢设置GFRP筋，或在暗柱部分设置CFRP筋、墙肢两侧设置GFRP筋、墙肢中部设置钢筋，这种配筋方式有利于FRP筋高强抗拉性能的充分发挥；所述剪力墙墙体配置的FRP筋均伸入到上、下约束梁中进行锚固；所述剪力墙墙体水平分布筋采用钢筋或GFRP筋；

所述墙体在可更换墙脚缺口上下两处分别设有预埋钢板，通过高强螺栓与摩擦耗能器的上下支座钢板连接；所述摩擦耗能器包括四块滑动副钢板、两块滑动主钢板、两块连接板、上下支座钢板、四片摩擦片；滑动主钢板开有竖向长孔，滑动副钢板开有螺栓孔，滑动主钢板与滑动副钢板间通过高强螺栓连接；滑动主钢板与上支座钢板焊接；滑动副钢板与连接板通过高强螺栓连接；连接板与下支座钢板焊接；上下支座钢板分别与剪力墙内的预埋钢板通过高强螺栓连接；滑动主钢板与滑动副钢板间放置有摩擦片。

所述摩擦耗能器滑动主钢板所开设的竖向长孔在横向宽度大于螺栓直径，所预留的螺栓横向位移空间根据墙身设定的极限位移角确定，以便使剪力墙在受力变形时墙脚除了上下平动外还具有转动能力，以保证高强螺栓不会产生扭转从而导致螺栓松脱现象的发生。

这种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙利用高强筋材CFRP、GFRP提供自复位能力，利用摩擦耗能器耗能，墙体底部区域增设的加强钢板或在墙体内置的钢桁架既防止非更换部分破坏，同时弥补了结构因可更换区域削弱而减小的侧移刚度与抗剪能力。由于高强筋材在地震时始终处于弹性阶段，墙体整体残余性能好，剪力墙的损伤与耗能将集中于摩擦耗能器。

附图说明

图1为本实用新型带可更换墙脚构件的FRP混合配筋内置钢板混凝土剪力墙试件示意图。

图2为本实用新型带可更换墙脚构件的FRP混合配筋内置钢桁架混凝土剪力墙试件示意图。

图3为本实用新型带可更换墙脚构件的FRP混合配筋内置钢板混凝土剪力墙截面配筋示意图；

图4为本实用新型带可更换墙脚构件的FRP混合配筋内置钢桁架混凝土剪力墙截面配筋示意图。

图5为本实用新型可更换墙脚摩擦耗能器构造正立面示意图；图6为本实用新型可更换墙脚摩擦耗能器构造侧立面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明：

一种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，包括剪力墙墙体1、暗柱2、上约束梁3、下约束梁4、摩擦耗能器5、墙体底部加强钢板6或内置钢桁架12、墙肢中部钢筋7、墙肢两侧GFRP筋材8、暗柱纵向CFRP筋9、墙身水平分布筋10、暗柱箍筋11；

所述墙体在墙脚可更换部分的缺口上、下两处分别设有预埋钢板13、14，通过高强螺栓23、24与摩擦耗能器的上支座钢板18、下支座钢板22连接；

所述摩擦耗能器包括四块滑动副钢板19、两块滑动主钢板20、两块连接板21、上支座钢板18、下支座钢板22、四片摩擦片17组成；滑动主钢板20开有竖向长孔，滑动副钢板19开有螺栓孔，滑动主钢板20与滑动副钢板19间通过高强螺栓15连接；滑动主钢板20 与上支座钢板18焊接；滑动副钢板19与连接板21通过高强螺栓16连接；连接板21与下支座钢板22焊接；上支座钢板18、下支座钢板22分别与剪力墙内的预埋钢板13、14通过高强螺栓23、24连接；滑动主钢板20与滑动副钢板19间放置有摩擦片17。

第一步：预制墙身内置钢板6或钢桁架12；钢板6与暗柱箍筋11相交处开孔，使得箍筋11可以穿过钢板6；预制墙脚摩擦耗能器5。

第二步：绑扎下约束梁4的钢筋笼，在下约束梁4对应墙身的墙脚位置处放置预埋钢板14，预埋钢板14与下约束梁钢筋焊接，将可更换摩擦耗能器5用高强螺栓24固定在基础的预埋钢板14上，以确定与上支座相连接的预埋钢板13的位置。

第三步：绑扎墙身1及上约束梁3的钢筋骨架，包括暗柱纵向CFRP筋9、墙肢两侧GFRP筋8和墙肢中部钢筋7、墙身水平分布筋10，钢筋7与GFRP筋8伸入上下约束梁中相应的位置进行锚固，在墙身钢筋笼中插入内置加强钢板6或钢桁架12，将预埋钢板13与暗柱纵筋9焊接，钢桁架12左右两边的竖杆底部与预埋钢板13焊接，绑扎暗柱箍筋11，并使暗柱箍筋11穿过内置钢板6预留的孔洞中。

第四步：在墙身和上下约束梁处支模并浇筑混凝土，待现浇混凝土养护完毕，完成带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙试件的制作。

Claims

1.一种带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，包括剪力墙墙体、暗柱、上约束梁、下约束梁、墙脚摩擦耗能器、剪力墙纵向受力筋、剪力墙水平分布筋、墙身底部加强钢板或内置钢桁架，剪力墙纵向受力筋包括CFRP筋和GFRP筋，均伸入上、下约束梁锚固，剪力墙两侧设有暗柱，剪力墙暗柱底部设有可更换墙脚缺口，通过放置摩擦耗能器与下约束梁相连。

2.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙可更换墙角缺口处上下均设置有预埋钢板，用于连接摩擦耗能器，所述摩擦耗能器与预埋钢板均通过高强螺栓连接。

3.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙墙身底部加强钢板置于墙身中部位置，高度应高于可更换区域高度，钢板且伸入暗柱中，与暗柱箍筋相交处开设洞口让箍筋穿过。

4.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙墙身内置钢桁架置于墙身中部位置，钢桁架左右两侧竖杆与可更换墙脚预埋钢板焊接。

5.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙纵向受力筋采用两种混合配筋形式，在暗柱部分设置CFRP筋、墙肢设置GFRP筋，或在暗柱部分设置CFRP筋、墙肢两侧设置GFRP筋、墙肢中部设置钢筋。

6.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙墙身水平分布筋采用钢筋或GFRP筋。

7.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述墙脚摩擦耗能器包括四块滑动副钢板、两块滑动主钢板、两块连接板、上下支座钢板、四片摩擦片组成；所述滑动主钢板开有竖向长孔，滑动副钢板开有螺栓孔，滑动主钢板与滑动副钢板间通过高强螺栓连接；所述滑动主钢板与上支座钢板焊接；所述滑动副钢板与连接板通过高强螺栓连接；所述连接板与下支座钢板焊接；所述上下支座钢板分别与剪力墙内的预埋钢板通过高强螺栓连接；所述滑动主钢板与滑动副钢板间放置有摩擦片。

8.根据权利要求7所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述墙脚摩擦耗能器滑动主钢板所开设的竖向长孔在横向宽度大于螺栓直径，所预留的螺栓横向位移空间根据墙身设定的极限位移角确定，以便使剪力墙在受力变形时墙脚除了上下平动外还具有转动能力，以保证高强螺栓不会产生扭转从而导致螺栓松脱现象的发生。

9.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙纵向受力筋包括暗柱纵向受力筋和墙肢纵向受力筋，暗柱纵向受力筋下端与可更换墙脚预埋钢板焊接。

10.根据权利要求1所述的带可更换墙脚构件的FRP混合配筋混凝土剪力墙，其特征在于，所述剪力墙暗柱及墙脚摩擦耗能器的厚度均与剪力墙墙体的厚度相等。