WO2020019947A1 - 剪力墙竖向阻尼承载连接件及其安装方法 - Google Patents

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张春巍
孙丽
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张春巍
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Abstract

一种剪力墙竖向阻尼承载连接件,包括上连接筒箱、下连接筒箱、承载区和耗能区,承载区为高强钢管混凝土束(4),耗能区包括若干个交互式阻尼器(2),上连接筒箱和下连接筒箱与剪力墙尺寸相匹配,对应位置设有螺栓孔,与承载区临界端板面上设有浇筑孔,承载区位于连接结构的中部,耗能区位于承载区的两侧。还提供该剪力墙竖向阻尼承载连接件的安装方法。该连接件采用分区设计思路,结构简单,承载能力强,耗能效果好。

Description

剪力墙竖向阻尼承载连接件及其安装方法 技术领域
本发明涉及一种剪力墙竖向阻尼承载连接件,具体地说,涉及一种有利耗能兼具高承载能力、耗能能力和震后可自复位能力的剪力墙间的竖向连接结构。
背景技术
装配式结构体系已成为未来建筑发展的方向,可靠的连接、损伤后易修复功能是保证装配式建筑安全的关键技术。2017年10月6月中国地震局发布了《国家地震科技创新工程》提出“韧性城乡”科技计划,强调建筑的可恢复功能设计。
目前,工业化建筑抗大震、超大震、密震以及震后功能自恢复能力尚不足,严重制约着其在高烈度和密震区高层及超高层建筑中的推广和应用。现浇及传统装配式结构震后若产生严重倾斜,不具备原位恢复能力,只能粉碎性拆除,难以循环使用。当现浇高层建筑不能满足安全要求(如超使用年限)须拆除时,多为粉碎性工程爆破,亦难以循环使用。在建的装配整体式剪力墙通常未设置耗能部件,很少能够详细研究剪力墙竖向连接处承载能力和耗能能力的优化问题,在强震、密震作用下,墙身产生的损坏往往不可修复。可装配、易拆卸结构的结构构件拆除后易循环使用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中剪力墙竖向阻尼承载连接件不能满足钢板混凝土剪力墙之间竖向连接的耗能和承载双优化的问题,提出了钢板混凝土剪力墙的一种包含竖向承载耗能型阻尼器的竖向连接件。
本发明是采用以下的技术方案实现的:
一种剪力墙竖向阻尼承载连接件包括上连接筒箱、下连接筒箱、承载区和耗能区,所述承载区为混凝土束,所述耗能区包括若干个交互式阻尼器,所述上连接筒箱和下连接筒箱与剪力墙尺寸相匹配,对应位置设有螺栓孔,与承载区临界端板面上设有浇筑孔。
所述承载区位于连接结构的中部,耗能区位于承载区的两侧。
所述承载区为高强钢管混凝土束,承载区钢材为高强钢,混凝土为高强混凝土、纤维混凝土或膨胀混凝土中的一种。
所述交互式阻尼器为若干个片状阻尼器串联而成。阻尼器为片状加工制作、若干片组合成一个阻尼器,工厂内实现片状形式预制加工,片数根据实际需要合为一组,交错叠合组成一个阻尼器,片状阻尼器数量根据实际工程应用进行调定制作。
所述片状阻尼器数量一般为4-6个。
所述片状阻尼器包括上连接片,下连接片和若干个中阻尼片组成,上连接片和下连接片上设有螺栓孔。
所述中阻尼片为z型。
所述交互式阻尼器由软钢或一定强度的耗能材料制成。
所述片状阻尼器通过记忆合金螺栓连接到剪力墙竖向连接结构上。
所述耗能区阻尼器之间设有橡胶隔片。橡胶隔片将耗能区阻尼器隔开,在地震作用下,一方面可以对耗能区阻尼器进行挤压保护,另一方面可通过自身变形来耗散能量,对有效控制多种工况作用下的结构反应有利。
所述剪力墙竖向阻尼承载连接件与剪力墙之间通过高强螺栓连接。剪力墙连接结构与上下两片剪力墙之间的连接,通过剪力墙竖向阻尼承载连接件上下两侧的钢板连接筒箱实现。分别将上下两片双钢板混凝土剪力墙嵌合到各自的钢板连接筒箱,实现与剪力墙构件竖向全螺栓可靠连接,可使剪力墙具备装配及拆卸功能。
所述承载区为高强钢管混凝土束。连接筒箱为钢板筒箱,钢板筒箱和承载区钢管筒是一个整体,混凝土可通过预留的浇筑孔洞口浇筑,与钢管筒形成高强钢管混凝土束。高强钢管混凝土束能够实现高承载能力,保证剪力墙的承载力;钢板筒箱和承载区的钢材为高强钢,具备高强度,弹性区间大的特点。
所述交互式阻尼器由软钢或具有一定强度的耗能材料制成。交互式阻尼器材质为低屈服点的软钢或不锈钢,有较好的延性及较强的变形能力,滞回耗能性能优良,受外界环境影响小。屈服强度可以为100MP到200MP。
所述片状阻尼器通过记忆合金螺栓连接到剪力墙竖向阻尼承载连接件上。阻尼器装配好后即能与剪力墙连接结构主体用高强螺栓进行组装,耗能 区连接螺栓采用SMA螺栓能够有效地控制阻尼器的位移,具有一定的自复位能力。在强烈地震作用下,如果某一个耗能区的阻尼器发生去屈服损坏,可以在震后进行损伤更换。
所述剪力墙竖向阻尼承载连接件主要运用于高烈度地震地区,高层、超高层建筑钢板剪力墙的连接。
剪力墙竖向阻尼承载连接件安装方法,包括以下步骤:
(1)承载区与上下连接筒箱连接:承载区与上下连接筒箱的临界端板焊接连接;
(2)耗能区连接:将片状阻尼器间错反向串联,相邻阻尼器之间通过记忆合金螺栓串联固定;
(3)浇筑混凝土:通过预留浇筑孔浇筑混凝土;
(4)连接剪力墙:将预制的剪力墙竖向阻尼承载连接件通过高强螺栓与上下两片剪力墙连接固定。
本发明的有益效果是:
(1)本发明采用分区设计思路,基于耗能减震技术在剪力墙结构中的应用,同时结合预制装配式建筑构件制作和施工特点,将竖向承载耗能型连接部件分为耗能区与承载区,根据各区主要的功能对其进行深入构造形式设计,同时考虑耗能和承载相协调,满足钢板混凝土剪力墙之间竖向连接的耗能能力和承载能力双优化的问题。
(2)本发明剪力墙竖向阻尼承载连接件能够显著增加剪力墙结构的耗能能力,中间承载区采用高强钢管混凝土束以保证钢板混凝土剪力墙竖向传力的可靠性,使结构在大震作用下具备高承载力和高弹性变形能力,连接构件中的耗能区阻尼器能够有效的增加墙体的耗能能力。
(3)本发明剪力墙竖向阻尼承载连接件能够实现快速装配和拆卸功能,震后可实现快速更换耗能区元件,恢复功能;也可以更换损毁的剪力墙构件,延长建筑的使用寿命。
附图说明
图1是承载耗能型阻尼器的结构示意图。
图2是承载耗能型阻尼器在剪力墙上的位置示意图。
图3是钢板连接筒箱的结构示意图。
图4是耗能区阻尼器结构示意图;
图5是耗能区阻尼器单片叠合搭接示意图。
图6是耗能区阻尼器单片平面示意图。
图7是承载区钢管混凝土束筒结构示意图。
图中:1、钢板连接筒箱;2、交互式阻尼器;3、橡胶隔片;4、高强钢管混凝土束;5、高强螺栓;6、SMA螺栓;
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-7所示,本发明所述的一种剪力墙竖向阻尼承载连接件,包括上连接筒箱、下连接筒箱、承载区和耗能区,所述承载区为高强钢管混凝土束4,所述耗能区包括6个交互式阻尼器2,位于承载区两侧,每侧各3个。所述钢板连接筒箱1与剪力墙尺寸相匹配,对应位置设有螺栓孔,上连接筒箱下表面与承载区临界端板面上设有浇筑孔。
剪力墙连接结构与剪力墙之间通过高强螺栓5全螺栓连接。分别将上下两片双钢板混凝土剪力墙嵌合到各自的钢板筒箱,实现与剪力墙构件竖向全螺栓可靠连接。
交互式阻尼器为4个片状阻尼器串联交错叠合而成。片状阻尼器包括上连接片,下连接片和若干个中阻尼片组成,中阻尼片4个,形状为z型。交互式阻尼器由软钢或不锈钢材质制成。上连接片和下连接片上设有螺栓孔。片状阻尼器通过记忆合金SMA螺栓连接到竖向连接结构上。所述阻尼器之间设有橡胶隔片3,作为隔开耗能区阻尼器的保护装置。
该竖向连接件应用于装配剪力墙的竖向连接时可使该新型结构体系抗震性能优于同等现浇结构体系,其震后倾斜在更换耗能区元件可依托承载区提供的韧性恢复力纠偏回正,提高装配结构体系的耗能、承载及自恢复能力。
实施例2
本发明所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件安装方法,包括以下步骤:
(1)承载区与上下连接筒箱连接:预先在上连接钢板筒箱与钢板剪力墙连接处、与耗能区阻尼器连接处和与承载区相连的临界端板上混凝土浇筑处打孔,再将承载区与上下连接筒箱的临界端板焊接连接;
(2)耗能区连接:将片状阻尼器交错叠合搭接,再与已焊接牢固的连接件主体拼装,拼装时每个阻尼器沿连接构件水平面上的短边方向推入耗能区与主体构件螺栓口对整后,两侧分别用若干用SMA螺栓6进行串联连接,在耗能区阻尼器之间填入橡胶隔片。
(3)浇筑混凝土:通过浇筑孔浇筑混凝土;
(4)连接剪力墙:将预制的剪力墙竖向阻尼承载连接件通过高强螺栓与上下两片剪力墙连接固定。
当然,上述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等,均应归属于本发明的专利涵盖范围内。

Claims (10)

  1. 一种剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于,包括上连接筒箱、下连接筒箱、承载区和耗能区,所述承载区为混凝土束,所述耗能区包括若干个交互式阻尼器(2),所述上连接筒箱和下连接筒箱与剪力墙尺寸相匹配,对应位置设有螺栓孔,与承载区临界端板面上设有浇筑孔。
  2. 根据权利要求1所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述承载区位于连接结构的中部,耗能区位于承载区的两侧。
  3. 根据权利要求1所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述承载区为高强钢管混凝土束(4),承载区钢材为高强钢,混凝土为高强混凝土、纤维混凝土或膨胀混凝土中的一种。
  4. 根据权利要求1所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述交互式阻尼器(2)为若干个片状阻尼器串联而成。
  5. 根据权利要求4所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述片状阻尼器包括上连接片,下连接片和若干个中阻尼片组成,上连接片和下连接片上设有螺栓孔。
  6. 根据权利要求5所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述中阻尼片为z型。
  7. 根据权利要求4所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述交互式阻尼器(2)由软钢或低屈服强度的耗能材料制成。
  8. 根据权利要求4所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述片状阻尼器通过记忆合金螺栓连接到剪力墙竖向连接结构上。
  9. 根据权利要求4所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件,其特征在于:所述耗能区交互式阻尼器(2)之间设有橡胶隔片(3)。
  10. 一种如权利要求4-9所述的剪力墙竖向阻尼承载连接件的安装方法,其特征在于,包括以下步骤:
    (1)承载区与上下连接筒箱连接:承载区与上下连接筒箱的临界端板焊接连接;
    (2)耗能区连接:将片状阻尼器间错反向串联,相邻阻尼器之间通过记忆合金螺栓串联固定;
    (3)浇筑混凝土:通过预留浇筑孔浇筑混凝土;
    (4)连接剪力墙:将预制的剪力墙竖向阻尼承载连接件通过高强螺栓(5)与上下两片剪力墙连接固定。
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