一種抗震墻體及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種抗震墻體及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國是陸地地震多發(fā)國家之一，特別是近年來，大地震頻繁發(fā)生，地震造成的建筑物震害也越來越嚴(yán)重，減少結(jié)構(gòu)破壞帶來的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是結(jié)構(gòu)工程技術(shù)人員由來的責(zé)任和義務(wù)。地震災(zāi)害的頻繁發(fā)生和人們對生命財產(chǎn)保障需求的提高，對建筑抗震水平提出了更高的要求。在高層以及超高層建筑中通常設(shè)置一些附加構(gòu)件，比如防屈曲支撐，來增加結(jié)構(gòu)剛度和總體阻尼，起到消耗地震能量、提高抗震安全性的目的。為防止鋼支撐受壓時局部和整體失穩(wěn)，增強(qiáng)低周疲勞性能，部分學(xué)者采用添加外部約束的方法。通常采用鋼管混凝土或鋼筋混凝土作為外部約束，稱為防屈曲支撐，日本學(xué)者改進(jìn)了現(xiàn)有防屈曲支撐構(gòu)造，在外部約束及鋼芯之間設(shè)置無粘結(jié)材料，并采用低屈服剛度，高延性材料作為核心鋼支撐，作為一種位移型阻尼器廣泛應(yīng)用于工程抗震中。防屈曲支撐通常由核心受力單元、外部約束單元組成。在大地震作用下，核心受力鋼材進(jìn)入屈服后的塑性工作狀態(tài)時，相對于彈性工作階段來說，增大結(jié)構(gòu)剛度的效果并不明顯，限制了耗能能力的進(jìn)一步發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種抗震性好的抗震墻體，以及提供一種前述抗震墻體的施工方法。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括由梁和柱構(gòu)成的方形框架，在方形框架的兩個相對的角部連接有防屈曲支撐，防屈曲支撐包括核心受力單元、外部約束單元和隔離層單元，核心受力單元的兩端分別與兩個角部的頂點(diǎn)連接，其特征在于:所述防屈曲支撐的每端與方形框架上與其相鄰的角部設(shè)有剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)均包括第一彈簧、第二彈簧、固定在相應(yīng)角部的柱上的用于限制第一彈簧位移的第一剛度調(diào)節(jié)板和固定在相應(yīng)角部的梁上的用于限制第二彈簧位移的第二剛度調(diào)節(jié)板，第一彈簧和第二彈簧上鄰近外部約束單元的一端固定在核心受力單元上，第一彈簧和第二彈簧另一端自由，第一彈簧和第二彈簧的伸縮方向在核心受力單元的軸向上，當(dāng)防屈曲支撐處于自由狀態(tài)時，第一剛度調(diào)節(jié)板與第一彈簧的自由端之間具有間隙，第二剛度調(diào)節(jié)板與第二彈簧的自由端之間具有間隙。
[0005]為了提高墻體剛度增強(qiáng)的均衡性和穩(wěn)定性，所述的核心受力單元為截面為十字形的型鋼，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的第一彈簧和第二彈簧分別設(shè)置在核心受力單元的兩個相對的角中。
[0006]為了便于安裝彈簧，所述的第一彈簧通過第一彈簧固定板和第一螺栓固定在核心受力單元上，第一彈簧固定板是截面為L形的板體，第一彈簧的一端固定在第一彈簧固定板的一個面上，第一彈簧固定板的另一面通過第一螺栓固定在核心受力單元的翼緣板上，第二彈簧采用與第一彈簧相同的方式固定到核心受力單元上。
[0007]為了實現(xiàn)逐步剛度增強(qiáng)，所述的第一彈簧和第二彈簧均采用內(nèi)外雙層彈簧，當(dāng)防屈曲支撐處于自由狀態(tài)時，兩層彈簧之間有間隙，兩層彈簧的自由端到相應(yīng)剛度增強(qiáng)板的間隙不等。
[0008]本發(fā)明抗震墻體的施工方法，包括如下步驟:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撐；(2 )并將第一彈簧和第二彈簧固定到防屈支撐的核心受力單元上；(3)將核心受力單元的兩端固定到方形框架兩個角部的頂點(diǎn)上；(4 )在柱上安裝第一剛度調(diào)節(jié)板，在梁上安裝第二剛度調(diào)節(jié)板。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:
(I)在中小型地震發(fā)生時，主要以現(xiàn)有的防屈曲支撐受力為主，發(fā)揮主要的耗能作用；在大型地震發(fā)生時，發(fā)揮剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的作用，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
[0010](2)本發(fā)明利用防屈曲支撐核心受力單元與主體結(jié)構(gòu)的相對變形差，發(fā)揮并聯(lián)彈簧剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用?？筛鶕?jù)不同水準(zhǔn)地震作用下的減震需求，合理設(shè)計并聯(lián)彈簧系統(tǒng)中的彈簧與剛度調(diào)節(jié)板之間縫隙的寬度，使剛度調(diào)節(jié)系統(tǒng)按照不同的受力階段的要求發(fā)揮剛度調(diào)節(jié)、限位功能。
[0011](3)發(fā)明構(gòu)造簡單、施工難度小、具有很高的性價比優(yōu)勢，適合在工程中廣泛推廣。
[0012]( 4 )本發(fā)明施工方法易于操作，施工速度快，工期短。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1的A局部放大圖；
圖3是件2及剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖3的B局部放大圖；
圖5是圖3的右視放大圖；
圖中:1、梁，2、防屈曲支撐，3、柱，4、第一彈簧，5、第一剛度調(diào)節(jié)板，6、第一連接件，7、第二連接件，8、第二剛度調(diào)節(jié)板，9、第二彈簧，I O、外部約束單元，I 1、核心受力單元，I 2、第一彈簧固定板，I 3、第二彈簧固定板，I 4、第一螺栓，I 5、第二螺栓。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示的一種抗震墻體，它包括由梁I和柱3構(gòu)成的方形框架，在方形框架的兩個相對的角部連接有防屈曲支撐2，防屈曲支撐2包括核心受力單元I 1、外部約束單元I O和隔離層單元，核心受力單元I 1、外部約束單元I O和隔離層單元之間采用現(xiàn)有的連接方式連接，核心受力單元I I的兩端露置在外部約束單元I Q外，核心受力單元11的兩端分別與方形框架的兩個角部的頂點(diǎn)連接。
[0015]在上述現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，本具體實施例作了如下改進(jìn):
防屈曲支撐2的每端與方形框架上與其相鄰的角部設(shè)有剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)均包括第一彈簧4、第二彈簧9、固定在相應(yīng)角部的柱3上的用于限制第一彈簧4位移的第一剛度調(diào)節(jié)板5和固定在相應(yīng)角部的梁I上的用于限制第二彈簧9位移的第二剛度調(diào)節(jié)板8，第一剛度調(diào)節(jié)板5通過第一連接件6固定在柱3上，第二剛度調(diào)節(jié)板8通過第二連接件7固定在柱3上，第一彈簧4和第二彈簧9上鄰近外部約束單元I O的一端固定在核心受力單元I I上，第一彈簧4和第二彈簧9另一端自由，第一彈簧4和第二彈簧9的伸縮方向在核心受力單元11的軸向上，當(dāng)防屈曲支撐2處于自由狀態(tài)時(即無地震發(fā)生時)，第一剛度調(diào)節(jié)板5與第一彈簧4的自由端之間具有間隙，第二剛度調(diào)節(jié)板8與第二彈簧9的自由端之間具有間隙。
[0016]如圖3和圖4所示，核心受力單元I I采用截面為十字形的型鋼，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的第一彈簧4和第二彈簧9分別設(shè)置在核心受力單元I I的兩個相對的角中，第一彈簧4通過第一彈簧固定板I 2和第一螺栓I 4固定在核心受力單元I I上，第一彈簧固定板I 2是截面為L形的板體，第一彈簧4的一端固定在第一彈簧固定板I 2的一個面上，第一彈簧固定板I 2的另一面通過第一螺栓I 4固定在核心受力單元I I的翼緣板上。第二彈簧9通過第二彈簧固定板I 3和第二螺栓I 5固定在核心受力單元I I上，第一彈簧固定板I 2是截面為L形的板體，第二彈簧9的一端固定在第二彈簧固定板I 3的一個面上，第二彈簧固定板I 3的另一面通過第二螺栓I 5固定在核心受力單元I I的翼緣板上。
[0017]上述抗震墻體的施工方法，包括如下步驟:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撐2 ；( 2)將第一彈簧4和第二彈簧9固定到防屈支撐2的核心受力單元I I上；(3 )將核心受力單元I I的兩端固定到方形框架兩個角部的頂點(diǎn)上；(4 )在柱3上安裝第一剛度調(diào)節(jié)板5，在梁I上安裝第二剛度調(diào)節(jié)板8。
[0018]本發(fā)明工作原理為:
水平地震作用于墻體時，在防屈曲支撐2中產(chǎn)生交替變化的拉力和壓力，首先防屈曲支撐2的核心受力單元I I發(fā)揮主要受力功能，并可進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，但塑性狀態(tài)下防屈曲支撐2整體剛度的效率降低；其次，隨著地震作用強(qiáng)度的提高，墻體的方形框架進(jìn)入塑性工作狀態(tài)后，變形變化明顯增大，使得防屈曲支撐2與方形框架間的相對變形差值進(jìn)一步變大，使得彈簧與相應(yīng)的剛度調(diào)節(jié)板之間的間隙變小，直到彈簧被剛度調(diào)節(jié)板限位，使得剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)發(fā)揮作用，對核心受力單元I I兩端與方形框架的接點(diǎn)處進(jìn)行保護(hù)，以增強(qiáng)整體墻體的剛度。
[0019]在本專利中，可根據(jù)對墻體不同的抗震等級要求，對彈簧數(shù)量、彈簧長度以及與剛度調(diào)節(jié)板之間的間隙寬度的進(jìn)行計算，根據(jù)計算數(shù)值進(jìn)行施工，以使墻體符合設(shè)計要求。
【主權(quán)項】
1.一種抗震墻體，包括由梁和柱構(gòu)成的方形框架，在方形框架的兩個相對的角部連接有防屈曲支撐，防屈曲支撐包括核心受力單元、外部約束單元和隔離層單元，核心受力單元的兩端分別與兩個角部的頂點(diǎn)連接，其特征在于:所述防屈曲支撐的每端與方形框架上與其相鄰的角部設(shè)有剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)均包括第一彈簧、第二彈簧、固定在相應(yīng)角部的柱上的用于限制第一彈簧位移的第一剛度調(diào)節(jié)板和固定在相應(yīng)角部的梁上的用于限制第二彈簧位移的第二剛度調(diào)節(jié)板，第一彈簧和第二彈簧上鄰近外部約束單元的一端固定在核心受力單元上，第一彈簧和第二彈簧另一端自由，第一彈簧和第二彈簧的伸縮方向在核心受力單元的軸向上，當(dāng)防屈曲支撐處于自由狀態(tài)時，第一剛度調(diào)節(jié)板與第一彈簧的自由端之間具有間隙，第二剛度調(diào)節(jié)板與第二彈簧的自由端之間具有間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗震墻體，其特征在于:所述的核心受力單元為截面為十字形的型鋼，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的第一彈簧和第二彈簧分別設(shè)置在核心受力單元的兩個相對的角中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的抗震墻體，其特征在于:所述的第一彈簧通過第一彈簧固定板和第一螺栓固定在核心受力單元上，第一彈簧固定板是截面為L形的板體，第一彈簧的一端固定在第一彈簧固定板的一個面上，第一彈簧固定板的另一面通過第一螺栓固定在核心受力單元的翼緣板上，第二彈簧采用與第一彈簧相同的方式固定到核心受力單元上。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的抗震墻體，其特征在于:所述的第一彈簧和第二彈簧均采用內(nèi)外雙層彈簧，當(dāng)防屈曲支撐處于自由狀態(tài)時，兩層彈簧之間有間隙，兩層彈簧的自由端到相應(yīng)剛度增強(qiáng)板的間隙不等。5.一種如權(quán)利要求1、2或3所述的抗震墻體的施工方法，其特征在于:包括如下步驟:(I)搭建方形框架，制作防屈曲支撐；(2 )并將第一彈簧和第二彈簧固定到防屈支撐的核心受力單元上；(3 )將核心受力單元的兩端固定到方形框架兩個角部的頂點(diǎn)上；(4)在柱上安裝第一剛度調(diào)節(jié)板，在梁上安裝第二剛度調(diào)節(jié)板。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗震墻體及其施工方法，本發(fā)明防屈曲支撐的每端與方形框架上與其相鄰的角部設(shè)有剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，每個剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)均包括第一彈簧、第二彈簧、固定在相應(yīng)角部的柱上的用于限制第一彈簧位移的第一剛度調(diào)節(jié)板和固定在相應(yīng)角部的梁上的用于限制第二彈簧位移的第二剛度調(diào)節(jié)板。本發(fā)明抗震墻體的施工方法，包括如下步驟：（1）搭建方形框架，制作防屈曲支撐；（２）連接方形框架和防屈曲支撐。本發(fā)明在中小型地震發(fā)生時，主要以現(xiàn)有的防屈曲支撐受力為主，發(fā)揮主要的耗能作用；在大型地震發(fā)生時，發(fā)揮剛度增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的作用，增大結(jié)構(gòu)剛度，減小結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。
【IPC分類】E04B1/98, E04G21/14, E04B2/56
【公開號】CN104929277
【申請?zhí)枴緾N201510397630
【發(fā)明人】劉春陽, 王玉鐲, 杜修力
【申請人】山東建筑大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月9日