CN117107960A - 一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，包括自复位剪力墙、耗能部件以及自适应楼板，其中耗能部件位于自复位剪力墙的脚部，自适应楼板位于相邻两片自复位剪力墙的顶部将自复位剪力墙在横向联系成整体。自复位剪力墙内部设置竖向预应力筋，通过预应力实现剪力墙在震后自复位；耗能部件通过金属摩擦将地震输入结构的能量进行耗散，保护主体结构；自适应楼板通过特殊的构造解决了相邻两片剪力墙发生竖向错动或水平运动引起的变形不协调问题，同时，还设置了剪叉伸缩结构和限位杆，确保自适应楼板在晃动时不因偏离预设位置而发生掉落，消除安全隐患。

Description

一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构

技术领域

本发明涉及一种工程减震结构，具体涉及一种可实现楼板变形协调的自复位剪力墙结构。

背景技术

传统的剪力墙结构多采用墙体与基础或楼板固接的连接方式，在遭受强震时，墙体将产生大量的裂缝和永久变形，不仅威胁人们的生命财产安全，而且地震后难以恢复，造成巨大的修复成本。

自复位剪力墙结构是一类新型的可恢复功能抗震结构体系，其墙体与基础或楼板之间断开，通过预应力筋实现墙体与基础或楼板的连接。地震时，墙体允许绕着其脚部发生一定程度的“摇摆”，利用摇摆效应减轻墙体的破坏；地震后，通过预应力提供的恢复力帮助其自行恢复到初始位置。该类结构通常不会出现明显的永久性损伤，且在震后不需要进行大规模的修复和更换，因此维护成本相对较低，是未来工程减震结构的重要发展方向。

自复位剪力墙结构在地震作用下发生摇摆时，墙体将从竖直状态转动到倾斜状态，使得相邻墙体之间的楼板将沿着竖直方向和水平方向同时发生错动，即楼板同时产生剪切变形（竖直方向）和轴向变形（水平方向）。由于该变形量远远超过钢筋和混凝土的弹性变形范围，因此楼板将不可避免由于变形不协调发生破坏。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，克服现有的自复位剪力墙结构内相邻剪力墙之间楼板的变形不协调问题。

技术方案：一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，包括自复位剪力墙、耗能部件以及自适应楼板；

所述自复位剪力墙通过其预应力筋及锚具与其底部的梁或楼板相连，并与所述梁或楼板之间连接所述耗能部件，所述耗能部件用于塑性耗散地震输入的能量；所述自复位剪力墙的顶部一侧或两侧设有用于连接所述自适应楼板的L型切角；

所述自适应楼板包括楼板主体、梳齿结构、橡胶铅芯隔震支座；所述楼板主体的两端分别通过所述梳齿结构与所述自复位剪力墙的L型切角的竖直面连接，并在所述楼板主体的两端底面与所述自复位剪力墙的L型切角的水平面之间设置所述橡胶铅芯隔震支座；其中，所述梳齿结构的一侧齿与所述自复位剪力墙的L型切角的竖直面固定连接，另一侧齿与所述楼板主体的端部侧面固定连接。

进一步的，所述自适应楼板还包括剪叉伸缩结构，所述剪叉伸缩结构的两端分别与相对的所述自复位剪力墙的侧面固定连接；所述剪叉伸缩结构还包括一根横杆和一根限位杆，所述横杆的两端分别与中间框架的一组对边的中点固定，所述横杆中央固定有定位板；所述限位杆竖直设置，一端与所述定位板固定连接，另一端***所述楼板主体的底面中央的盲孔内。

进一步的，所述自复位剪力墙包括墙体主体，所述墙体主体中部设有上下贯通的孔道，所述预应力筋穿过所述孔道后通过所述锚具将墙体主体与其底部的梁或楼板相连，所述耗能部件对称设置在所述墙体主体底部的拉压角部；所述墙体主体底部，位于所述预应力筋两侧还对称设有钢护套，所述钢护套。

进一步的，所述自复位剪力墙的侧面靠近顶部的位置设有T型卡槽，所述剪叉伸缩结构的端部设置T型紧固件，所述T型紧固件伸进所述T型卡槽并转动90度后与所述T型卡槽形成紧固连接。

进一步的，所述耗能部件包括匚型耗能板，所述匚型耗能板的顶面和底面分别设有通孔；所述墙体主体底部的拉压角部与其正对的所述梁或楼板内均分别设有预埋钢板和螺母套管，所述螺母套管的一端与所述预埋钢板焊接；所述匚型耗能板的顶面通过螺栓与所述墙体主体底部的拉压角部处预埋的螺母套管连接，并且两者之间设有上垫板；所述匚型耗能板的底面通过螺栓与所述梁或楼板处预埋的螺母套管连接，并且两者之间设有下垫板。

有益效果：本发明的结构中，自复位剪力墙内部设置竖向预应力筋，通过预应力实现剪力墙在震后自复位。耗能部件用于塑性耗散地震输入结构的能量，保护主体结构。自适应楼板通过特殊的构造解决了相邻两片剪力墙发生竖向错动或水平运动引起的变形不协调问题。具体的，对于剪切变形：自适应楼板与剪力墙通过橡胶铅芯隔震支座相连，当楼板发生上下错动时，自适应楼板的两端由于没有和墙体固接，而是搁置在橡胶铅芯隔震支座上，因而可随着墙体错动而自由升降，不产生剪切力。对于轴向变形：无论两片墙体在轴向是靠近或拉远，自适应楼板都可以通过梳形齿之间预留的缝隙加以灵活调节。同时，还设置了剪叉伸缩结构和限位杆，确保自适应楼板在晃动时不因偏离预设位置而发生掉落，消除安全隐患。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖视图；

图2为自复位剪力墙的结构示意图；

图3为钢护套的结构示意图；

图4为T型卡槽的结构示意图；

图5为匚型耗能板的结构示意图；

图6为钢板和螺母套管连接结构示意图；

图7为自适应楼板的结构示意图；

图8为T型紧固件的结构示意图；

图9为剪叉伸缩结构的结构示意图；

图10为限位杆的结构示意图；

图11为梳齿结构的结构示意图；

图12为橡胶铅芯隔震支座的结构示意图；

图13为楼板主体的结构示意图。

实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，包括自复位剪力墙、耗能部件、自适应楼板。

如图1、图2所示，自复位剪力墙由墙体主体1、预应力筋2、锚具3、钢护套4组成。其中，在墙体主体1的竖向中轴线附近开设有若干上下贯通的孔道，各预应力筋2分别穿过孔道后通过锚具3将墙体主体1与其底部的梁或楼板18相连。如图3所示的钢护套4设置在墙体主体1与底部的梁或楼板18之间，并对称分布在预应力筋2两侧。

如图1、图2所示，耗能部件对称设置在自复位剪力墙的墙体主体1底部的拉压角部。如图5所示，该耗能部件主体为匚型耗能板9，匚型耗能板9的顶面和底面分别设有螺栓通孔。自复位剪力墙的墙体主体1底部的左右两侧的两个拉压角部与其相对的梁或楼板18内均分别设有预埋钢板5和螺母套管6，螺母套管6的一端与预埋钢板5焊接，如图6所示。匚型耗能板9的顶面通过螺栓8与墙体主体1底部预埋的螺母套管6连接，并且两者之间设有上垫板10；匚型耗能板9的底面通过螺栓8与梁或楼板18处预埋的螺母套管6连接，并且两者之间设有下垫板7。

本实施例中，每面自复位剪力墙均设置四个耗能部件，每个耗能部件的顶面和底面分别设有成方形排列的四个螺栓通孔，上垫板10和下垫板7上对应位置分别设有通孔，通过螺栓8将匚型耗能板9的上下两面分别与垫板以及预埋的螺母套管6栓接。

如图1、图2所示，自复位剪力墙的墙体主体1的顶部一侧或两侧设有用于连接自适应楼板的L型切角，自复位剪力墙的侧面靠近顶部切角的位置设有如图4所示的T型卡槽11。如图7所示，自适应楼板包括楼板主体16、梳齿结构15、橡胶铅芯隔震支座17、剪叉伸缩结构13。楼板主体16的两端分别通过如图11所示的梳齿结构15与自复位剪力墙的L型切角的竖直面连接，并在楼板主体16的两端底面与自复位剪力墙的L型切角的水平面之间设置如图12所示的橡胶铅芯隔震支座17。其中，梳齿结构15的一侧齿与自复位剪力墙的L型切角的竖直面固定连接，另一侧齿与楼板主体16的端部侧面固定连接。本实施例中，楼板主体16的两端底面分别设置若干个橡胶铅芯隔震支座17，并在楼板主体16的两端底面与自复位剪力墙的L型切角的水平面之间空隙间填充柔性材料。

如图9所示，剪叉伸缩结构13除本体结构外，还包括一根横杆131和一根如图10所示的限位杆14，横杆131的两端分别与中间框架的一组对边的中点固定，横杆131中央固定有定位板132。剪叉伸缩结构13的两端分别设置有如图8所示的T型紧固件12，T型紧固件12伸进自复位剪力墙的侧面的T型卡槽11并转动90度后与T型卡槽11形成紧固连接，即使得剪叉伸缩结构13的一端与相对的自复位剪力墙的侧面固定连接。限位杆14竖直设置，一端与定位板132固定连接，另一端***如图13所示的楼板主体16的底面中央盲孔内，以此与楼板主体16的底面中央连接。剪叉伸缩结构13的长度和尺寸根据剪力墙间的距离有所变化。

本发明的自复位剪力墙结构在地震作用下发生摇摆时，墙体主体1将从竖直状态转动到倾斜状态，使得相邻墙体之间的楼板主体16将沿着竖直方向和水平方向同时发生错动，即楼板同时产生剪切变形（竖直方向）和轴向变形（水平方向）。由于该变形量远远超过钢筋和混凝土的弹性变形范围，因此楼板将不可避免由于变形不协调发生破坏。

为克服地震发生时现有相邻剪力墙之间楼板的变形不协调问题，本发明提出了一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构。

（1）自复位和耗能原理

地震时，自复位剪力墙绕着墙体主体1底部中点发生转动，以墙体主体1逆时针转动为例，即墙体主体1向左倒时，图1所示的两片墙体主体1向左倒，带动各片剪力墙的左下角的匚型耗能板9发生压缩变形，右下角的墙体主体1发生拉伸变形，通过耗能板的材料进入塑性耗散地震输入结构的能量，从而保护墙体主体1不发生破坏。墙体主体1底部左右两侧的钢护套4用于对墙体的摇摆部位进行加强，钢护套4形状与墙体主体1底部以及梁或楼板18连接处贴合。地震后，自复位剪力墙在预应力和自身重量的作用下，将顺时针转动、恢复原位，实现自复位。

（2）自适应楼板***的工作原理

以墙体主体1逆时针转动为例，当各片墙体主体1向左倒时，自适应楼板的楼板主体16左端同时发生向左和向上的位移，楼板主体16的右端同时发生向左和向下的位移，二者叠加的效果是楼板主体16将因同时产生剪切变形（竖直方向）和轴向变形（水平方向）而破坏。

对于剪切变形：楼板主体16与自复位剪力墙的墙体主体1的L型切角的水平面之间通过橡胶铅芯隔震支座17相连，当墙体主体1发生上下错动时，由于楼板主体16两端没有和墙体主体1固接，而是搁置在橡胶铅芯隔震支座17上，因而可随着墙体主体1错动而自由升降，不产生剪切力。

对于轴向变形：无论两片墙体主体1在轴向是靠近或拉远，自适应楼板都可以通过梳齿结构15的两侧梳齿之间预留的缝隙加以灵活调节。

同时，设置了剪叉伸缩结构13及限位杆14，将剪叉伸缩结构13中间处的定位板与限位杆14焊接，并将限位杆14上部***楼板主体16的底面中央盲孔内。无论剪叉伸缩结构13如何变形（轴向拉伸/压缩或上下错动），定位板132和限位杆14始终位于剪叉伸缩结构13长度的中点。因此，无论相邻的剪力墙如何运动，楼板主体16都将位于剪力墙的中央位置不发生偏移，起到防止地震时楼板发生平面内位移的作用。即该结构保证了楼板主体16在水平面内晃动时不偏离预设的位置，保持在两片墙体主体1的正中间，特别是保证当两片墙体主体1拉远时楼板主体16不发生掉落。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，其特征在于，包括自复位剪力墙、耗能部件以及自适应楼板；

所述自复位剪力墙通过其预应力筋（2）及锚具（3）与其底部的梁或楼板（18）相连，并与所述梁或楼板（18）之间连接所述耗能部件，所述耗能部件用于塑性耗散地震输入的能量；所述自复位剪力墙的顶部一侧或两侧设有用于连接所述自适应楼板的L型切角；

所述自适应楼板包括楼板主体（16）、梳齿结构（15）、橡胶铅芯隔震支座（17）；所述楼板主体（16）的两端分别通过所述梳齿结构（15）与所述自复位剪力墙的L型切角的竖直面连接，并在所述楼板主体（16）的两端底面与所述自复位剪力墙的L型切角的水平面之间设置所述橡胶铅芯隔震支座（17）；其中，所述梳齿结构（15）的一侧齿与所述自复位剪力墙的L型切角的竖直面固定连接，另一侧齿与所述楼板主体（16）的端部侧面固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，其特征在于，所述自适应楼板还包括剪叉伸缩结构（13），所述剪叉伸缩结构（13）的两端分别与相对的所述自复位剪力墙的侧面固定连接；所述剪叉伸缩结构（13）还包括一根横杆（131）和一根限位杆（14），所述横杆（131）的两端分别与中间框架的一组对边的中点固定，所述横杆（131）中央固定有定位板（132）；所述限位杆（14）竖直设置，一端与所述定位板（132）固定连接，另一端***所述楼板主体（16）的底面中央的盲孔内。

3.根据权利要求1或2所述的一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，其特征在于，所述自复位剪力墙包括墙体主体（1），所述墙体主体（1）中部设有上下贯通的孔道，所述预应力筋（2）穿过所述孔道后通过所述锚具（3）将墙体主体（1）与其底部的梁或楼板（18）相连，所述耗能部件对称设置在所述墙体主体（1）底部的拉压角部；所述墙体主体（1）底部，位于所述预应力筋（2）两侧还对称设有钢护套（4），所述钢护套（4）。

4.根据权利要求2所述的一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，其特征在于，所述自复位剪力墙的侧面靠近顶部的位置设有T型卡槽（11），所述剪叉伸缩结构（13）的端部设置T型紧固件（12），所述T型紧固件（12）伸进所述T型卡槽（11）并转动90度后与所述T型卡槽（11）形成紧固连接。

5.根据权利要求3所述的一种带自适应楼板的自复位剪力墙结构，其特征在于，所述耗能部件包括匚型耗能板（9），所述匚型耗能板（9）的顶面和底面分别设有通孔；所述墙体主体（1）底部的拉压角部与其正对的所述梁或楼板（18）内均分别设有预埋钢板（5）和螺母套管（6），所述螺母套管（6）的一端与所述预埋钢板（5）焊接；所述匚型耗能板（9）的顶面通过螺栓（8）与所述墙体主体（1）底部的拉压角部处预埋的螺母套管（6）连接，并且两者之间设有上垫板（10）；所述匚型耗能板（9）的底面通过螺栓（8）与所述梁或楼板（18）处预埋的螺母套管（6）连接，并且两者之间设有下垫板（7）。