本實(shí)用新型屬于涉及土木工程抗震結(jié)構(gòu)體系領(lǐng)域，具體涉及一種裝配式自復(fù)位搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)：

地震是一種破壞性極強(qiáng)的突發(fā)性自然災(zāi)害，對(duì)人類(lèi)社會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。在土木工程領(lǐng)域，為了應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害，各種技術(shù)層出不窮，如采用阻尼器的耗能減震技術(shù)、采用隔震支座的隔震技術(shù)、采用吸振器的調(diào)諧減震等。近年來(lái)，“可恢復(fù)功能”結(jié)構(gòu)逐漸成為學(xué)術(shù)屆和工程屆關(guān)注的熱點(diǎn)之一，這其中“自復(fù)位結(jié)構(gòu)”和“搖擺結(jié)構(gòu)”已有了一定的研究和實(shí)踐。

一般的搖擺結(jié)構(gòu)及自復(fù)位結(jié)構(gòu)是指放松結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間約束或構(gòu)件間約束，使結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)或構(gòu)件間接觸面處僅有受壓能力而無(wú)受拉能力，則結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生搖擺，通過(guò)自重或預(yù)應(yīng)力使結(jié)構(gòu)復(fù)位。這為設(shè)計(jì)具有恢復(fù)功能的結(jié)構(gòu)提供了一種新思路，基于這種思路人們先后開(kāi)發(fā)了一些搖擺及自復(fù)位的結(jié)構(gòu)體系：可自復(fù)位的球入式帶翼?yè)u擺隔震墩柱(CN 104278620 A)，自復(fù)位梁-格柵式摩擦墻結(jié)構(gòu)體系(CN 203583708 U)、帶可更換連梁的自復(fù)位剪力墻(CN 203626080 U)、鋼筋混凝土搖擺墻、搖擺墻組件及其制作方法(CN 101851965 B)、一種套筒式連接的鋼筋混凝土搖擺墻組件(CN 104631616 A)、一種可恢復(fù)功能的疊合板式剪力墻(CN 203640084 U)等。這些體系多是利用混凝土材料設(shè)計(jì)的搖擺墻和構(gòu)件，且多無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)制拼裝功能。

近年來(lái)，在國(guó)家的推動(dòng)下，建筑工業(yè)化成為行業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，各類(lèi)裝配式的結(jié)構(gòu)體系日新月異，如一種全預(yù)制框架鋼支撐結(jié)構(gòu)(CN 203334474 U)、一種裝配式組合鋼板剪力墻(CN 204983239 U)、裝配式雙層鋼板內(nèi)填混凝土組合剪力墻結(jié)構(gòu)體系(CN 204983269 U)等，但這些都不具備自復(fù)位的耗能功能。隨著工業(yè)化研究的推進(jìn)，也有人將自復(fù)位概念引入預(yù)制剪力墻中，如預(yù)制裝配式自復(fù)位剪力墻結(jié)構(gòu)(CN 204876196 U)，該實(shí)用新型主要借助了上、下片墻體之間的變形，利用彈簧和阻尼器形成了耗能和自復(fù)位功能，但沒(méi)有使墻體充分?jǐn)[動(dòng)起來(lái)，未形成搖擺墻的減震形式。

鋼板剪力墻具有很好的抗側(cè)力能力，關(guān)于它的研究工作一直從未停止，且已在實(shí)際工程中有較多的應(yīng)用。由于主要材料為鋼材，這類(lèi)構(gòu)件具有較高的工業(yè)化潛力。因此，本實(shí)用新型旨在設(shè)計(jì)一種裝配式自復(fù)位搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系，將建筑工業(yè)化、搖擺結(jié)構(gòu)、自復(fù)位和耗能減震的理念融為一體。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種裝配式自復(fù)位搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種裝配式自復(fù)位搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系，包括結(jié)構(gòu)柱和結(jié)構(gòu)梁，所述結(jié)構(gòu)柱和所述結(jié)構(gòu)梁構(gòu)成主結(jié)構(gòu)，所述主結(jié)構(gòu)與鋼板墻邊框通過(guò)耗能元件連接，自復(fù)位拉索沿著所述鋼板墻的鋼柱設(shè)置，上端在所述鋼板墻的鋼柱頂部張拉，下端澆筑于現(xiàn)澆基礎(chǔ)內(nèi)，所述鋼板墻通過(guò)搖擺節(jié)點(diǎn)與所述現(xiàn)澆基礎(chǔ)連接。

進(jìn)一步的，所述鋼板墻由鋼柱、鋼梁、帶肋鋼板、水平鋼板節(jié)點(diǎn)、豎向鋼板節(jié)點(diǎn)、梁柱節(jié)點(diǎn)、柱柱節(jié)點(diǎn)、固定螺栓組成，所述鋼柱、所述鋼梁為H型截面或工字型截面，也可以是其它適用的鋼構(gòu)件截面型式；鋼柱根據(jù)構(gòu)件裝配的需要，每一層半或兩層半一段；鋼梁兩端在根部與鋼柱通過(guò)端板法蘭連接；帶肋鋼板為一片或兩片，通過(guò)水平鋼板節(jié)點(diǎn)與鋼梁下翼緣連接，通過(guò)豎向鋼板節(jié)點(diǎn)與鋼柱內(nèi)側(cè)翼緣連接；當(dāng)兩片帶肋鋼板拼裝時(shí)，采用固定螺栓固定，需要時(shí)可在兩片鋼板間填充預(yù)制混凝土板或其它填充物；所述平鋼板節(jié)點(diǎn)、所述豎向鋼板節(jié)點(diǎn)、所述梁柱節(jié)點(diǎn)和所述柱柱節(jié)點(diǎn)均為螺栓連接形式，因此鋼板墻可以實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝。

進(jìn)一步的，所述搖擺節(jié)點(diǎn)由上部斜撐、下部斜撐、上部加勁短梁、下部加勁短梁和鋼錨栓組成；所述上部斜撐下端與所述上部加勁短梁焊接連接，上部斜撐上端在通過(guò)端板法蘭與所述鋼板墻底部連接；所述下部斜撐上端與所述下部加勁短梁焊接連接，下端埋至所述現(xiàn)澆基礎(chǔ)；上部加勁短梁的下表面放置于下部加勁短梁的上表面，兩者的縱向兩端部均加工成弧形；所述鋼錨栓上半部分通過(guò)螺母與所述上部加勁短梁固接，下半部分插入所述下部加勁短梁的套筒內(nèi)，且與套筒有一定間隙，使得兩短梁可以發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼錨栓同時(shí)提供了一定的抗剪能力；搖擺節(jié)點(diǎn)還可以采用其它具備轉(zhuǎn)動(dòng)能力的連接方式，如板鉸。

進(jìn)一步的，所述耗能元件通過(guò)螺栓連接的形式，一端與主結(jié)構(gòu)相連，另一端與所述鋼板墻的鋼柱連接，采用軟鋼的耗能連接或者采用粘彈性或摩擦的耗能連接形式；所述自復(fù)位拉索采用張拉預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)鋼絞線或采用形狀記憶合金或者其它具有自復(fù)位能力的金屬索材。

進(jìn)一步的，所述自復(fù)位拉索布置于搖擺的所述鋼支撐的兩端或中部。

優(yōu)選的，為提高其預(yù)制拼裝的能力，可采用多個(gè)鋼板墻單元拼接的方式，可在工廠內(nèi)通過(guò)焊接形式將鋼柱、鋼梁和帶肋鋼板拼接成一個(gè)小的鋼板墻單元，也可在施工現(xiàn)場(chǎng)用螺栓連接將鋼柱、鋼梁和帶肋鋼板拼接成鋼板墻單元，再通過(guò)螺栓連接將多個(gè)鋼板墻單元拼接成一個(gè)整體鋼板墻。

進(jìn)一步的，采用帶肋鋼板作為基本抗側(cè)元件，限制了鋼板屈曲，相比混凝土墻，有一定抗側(cè)剛度、施工方便、安裝靈活

本實(shí)用新型的有益效果:

本實(shí)用新型在地震時(shí)通過(guò)搖擺鋼板墻和主結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)變形，利用耗能元件耗散能量；震后，結(jié)構(gòu)通過(guò)自復(fù)位拉索恢復(fù)到原先狀態(tài)，能夠保持使用功能；體系拼接部位均采用螺栓連接，能夠?qū)崿F(xiàn)在工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拼裝，縮短了現(xiàn)場(chǎng)工期；該結(jié)構(gòu)體系具有抗震能力強(qiáng)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工質(zhì)量高、工期短等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的立面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的單層鋼板墻構(gòu)造示意圖；

圖3（a）是本實(shí)用新型的無(wú)填充物鋼板墻剖面構(gòu)造示意圖；

圖3（b）是本實(shí)用新型的含填充物鋼板墻剖面構(gòu)造示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的搖擺節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的搖擺節(jié)點(diǎn)另一種構(gòu)造示意圖；

圖6（a）是本實(shí)用新型中耗能元件采用粘彈性時(shí)的構(gòu)造示意；

圖6（b）是本實(shí)用新型中耗能元件采用摩擦耗能時(shí)的構(gòu)造示意； 圖7（a）是本實(shí)用新型用于既有建筑加固時(shí)外附搖擺鋼支撐布置位置平面示意圖；

圖7（b）是本實(shí)用新型用于既有建筑加固時(shí)內(nèi)嵌搖擺鋼支撐布置位置平面示意圖；

圖7（c）是本實(shí)用新型用于既有建筑加固時(shí)搖擺鋼支撐布置位置立面示意圖；

圖8是本實(shí)用新型的另一種預(yù)制拼裝形式。

圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1、結(jié)構(gòu)柱，2、結(jié)構(gòu)梁，3、鋼板墻，4、耗能元件，5、自復(fù)位拉索，6、現(xiàn)澆基礎(chǔ)，7、搖擺節(jié)點(diǎn)，31、鋼柱，32、鋼梁，33、帶肋鋼板，34、水平鋼板節(jié)點(diǎn)，豎35、向鋼板節(jié)點(diǎn)，36、梁柱節(jié)點(diǎn)，37、柱柱節(jié)點(diǎn)，38、固定螺栓，71、上部斜撐，72、下部斜撐，73、上部加勁短梁，74、下部加勁短梁，75、鋼錨栓。

具體實(shí)施方式

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。

參照?qǐng)D1-6所示，一種裝配式自復(fù)位搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系，包括結(jié)構(gòu)柱1和結(jié)構(gòu)梁2，所述結(jié)構(gòu)柱1和所述結(jié)構(gòu)梁2構(gòu)成主結(jié)構(gòu)，所述主結(jié)構(gòu)與鋼板墻3通過(guò)耗能元件4連接，自復(fù)位拉索5沿著所述鋼板墻3的鋼柱31設(shè)置，上端在所述鋼板墻3的鋼柱31頂部張拉，下端澆筑于現(xiàn)澆基礎(chǔ)6內(nèi)，所述鋼板墻3通過(guò)搖擺節(jié)點(diǎn)7與所述現(xiàn)澆基礎(chǔ)6連接；

所述鋼板墻3包括鋼柱31、鋼梁32和帶肋鋼板33，所述鋼柱31、所述鋼梁32為H型截面或工字型截面，所述鋼柱31和鋼梁32作為帶肋鋼板33邊框，截面小于普通鋼結(jié)構(gòu)梁柱。

進(jìn)一步的，所述鋼板墻3還包括水平鋼板節(jié)點(diǎn)34、豎向鋼板節(jié)點(diǎn)35、梁柱節(jié)點(diǎn)36、柱柱節(jié)點(diǎn)37和固定螺栓38，所述平鋼板節(jié)點(diǎn)34、所述豎向鋼板節(jié)點(diǎn)35、所述梁柱節(jié)點(diǎn)36和所述柱柱節(jié)點(diǎn)37均為螺栓連接形式。

進(jìn)一步的，所述搖擺節(jié)點(diǎn)7由上部斜撐71、下部斜撐72、上部加勁短梁73、下部加勁短梁74和鋼錨栓75組成；所述上部斜撐71下端與所述上部加勁短梁73焊接連接，上部斜撐71上端在通過(guò)端板法蘭與所述鋼板墻3底部連接；所述下部斜撐72上端與所述下部加勁短梁74焊接連接，下端埋至所述現(xiàn)澆基礎(chǔ)6；所述鋼錨栓75上半部分通過(guò)螺母與所述上部加勁短梁73固接，下半部分插入所述下部加勁短梁74的套筒內(nèi)；搖擺節(jié)點(diǎn)7采用節(jié)點(diǎn)或板鉸。

進(jìn)一步的，所述耗能元件4通過(guò)螺栓連接的形式，一端與主結(jié)構(gòu)相連，另一端與所述鋼板墻3的鋼柱31連接，采用軟鋼的耗能連接或者采用粘彈性或摩擦的耗能連接形式；所述自復(fù)位拉索5采用張拉預(yù)應(yīng)力的高強(qiáng)鋼絞線或采用形狀記憶合金。

進(jìn)一步的，所述自復(fù)位拉索5布置于搖擺的所述鋼支撐39的兩端或中部。

本實(shí)用新型的原理：

將搖擺鋼板墻與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成框架搖擺鋼板墻結(jié)構(gòu)體系，將鋼板墻底部從固接變成了鉸接，結(jié)構(gòu)體系基本周期延長(zhǎng)，鋼板墻承載力需求減小。預(yù)制帶肋鋼板嵌在邊框鋼梁、鋼柱內(nèi)，利用其肋和預(yù)制填充板抑制鋼板屈曲，形成了具有較大剛度鋼板剪力墻體系，從而保證了鋼板墻內(nèi)部變形較小、整體搖擺。當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生變形，搖擺鋼板墻與主結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生相對(duì)位移，耗能元件耗散地震能量，鋼板墻底部由于設(shè)置為鉸接，鋼板墻并不發(fā)生破壞；地震發(fā)生后，由于自復(fù)位拉索的存在，結(jié)構(gòu)具有較高的恢復(fù)原先位置的能力。與此同時(shí)，大部分拼接節(jié)點(diǎn)采用螺栓連接，使搖擺結(jié)構(gòu)具有了預(yù)制拼裝的特性。

本實(shí)用新型的實(shí)施步驟：

（1）根據(jù)設(shè)計(jì)和施工要求，在工廠加工鋼板墻3中的鋼柱31、鋼梁32和帶肋鋼板33；加工搖擺節(jié)點(diǎn)7中的上部斜撐71、下部斜撐72、上部加勁短梁73和下部加勁短梁74，其中上部斜撐71和上部加勁短梁73焊接連接，下部斜撐72和下部加勁短梁74焊接連接。

（2）在結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)澆筑現(xiàn)澆基礎(chǔ)6，其中下部斜撐72下半部分澆筑在現(xiàn)澆基礎(chǔ)6內(nèi)，且自復(fù)位拉索5的下端及其錨具也澆筑于現(xiàn)澆基礎(chǔ)6內(nèi)。

（3）在現(xiàn)場(chǎng)利用柱柱節(jié)點(diǎn)37拼接鋼柱31，利用梁柱節(jié)點(diǎn)36將鋼梁32與鋼柱31連接，逐步形成鋼板墻3的外框；隨后，將兩片帶肋鋼板33通過(guò)固定螺栓38連接在一起，并利用水平鋼板節(jié)點(diǎn)34、豎向鋼板節(jié)點(diǎn)35將帶肋鋼板33與鋼板墻的外框連接起來(lái)；鋼板墻3通過(guò)螺栓連接與搖擺節(jié)點(diǎn)7的上部支撐71固接，將鋼錨栓75通過(guò)螺母固接于上部加勁短梁73。

（4）吊裝鋼板墻3和搖擺節(jié)點(diǎn)7，定位安裝，將鋼錨栓75插入下部加勁短梁74的套筒內(nèi)，在主結(jié)構(gòu)與鋼支撐3之間安裝簡(jiǎn)單的臨時(shí)支架。

（5）隨后將自復(fù)位拉索5穿過(guò)預(yù)留孔洞至鋼板墻3頂部，并在此張拉并錨固拉索；將耗能元件4通過(guò)螺栓連接安裝于鋼板墻3和主結(jié)構(gòu)之間。

（6）結(jié)構(gòu)安裝完成后，撤去主結(jié)構(gòu)與鋼板墻3之間的臨時(shí)支架。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，如采用附圖7的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)既有建筑的抗震加固，采用附圖8的方式通過(guò)多個(gè)鋼板墻單元拼接的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)制裝配，這些也應(yīng)該視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本實(shí)用新型實(shí)施的效果和專(zhuān)利的實(shí)用性。