分段自复位摇摆墙的制作方法

[0001]
本发明涉及一种分段自复位摇摆墙。


背景技术：

[0002]
框架-摇摆墙结构体系是由一个或几个抗侧刚度大、底部跟基础铰接且有一定转动能力、侧边与主体结构连接的摇摆墙和主体框架组成。传统的框架结构在地震中常常出现薄弱层，产生层损伤机制；通过对框架结构附加抗侧刚度较大的摇摆墙来抑制薄弱层的产生，并限制框架的层间位移，使之趋于均匀，这有利于塑性铰在整个框架中均匀分散地发展，尤其是在梁端的发展。
[0003]
但是现有的摇摆墙设计还存在如下缺点：摇摆墙通常采用整段墙体的设计，其受力类似一个竖向放置的简支梁，其墙体的内力较大，往往容易率先发生破坏、导致墙体的有效性丧失，从而失去了摇摆墙抗震耗能的作用；由于摇摆墙自身墙段抗侧刚度较大，设置摇摆墙后可使结构各层层间位移趋于均匀，但这也会导致在使用摇摆墙对既有框架结构进行加固时，原框架结构顶部楼层的层间位移变大，造成顶部楼层破坏严重的情况；由于整段摇摆墙增大了整体结构的抗侧刚度，造成地震中整体结构基底剪力提高、整体结构的地震反应增大；此外，由于摇摆墙墙体的特殊性，墙体往往需要提前预制，沿结构全高布置的整片墙体在预制及安装过程中会因墙体尺寸过大造成运输及吊装上的困难。


技术实现要素：

[0004]
本发明提出一种分段自复位摇摆墙。
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本发明解决技术问题所采用的方案是，一种分段自复位摇摆墙，包括设置在基础上的摇摆墙本体，所述摇摆墙本体由至少两层摇摆墙基体由下至上依次连接而成，所述摇摆墙基体上沿纵向预埋有若干预留孔道，基座上开设有与预留孔道相配合的通孔，预留孔道内穿设有预应力筋，预应力筋上下两端均安装有锚具，上侧的锚具抵靠摇摆墙本体上侧面，下侧的锚具抵靠基础下侧面，所述摇摆墙基体下端内部预埋有竖置的预埋钢棒，预埋钢棒下端由摇摆墙基体伸出，除最顶层的摇摆墙基体外，其余摇摆墙基体的上侧面及基础上侧面上均预埋有能与预埋钢棒插接的预埋钢帽。
[0006]
进一步的，最下层的摇摆墙基体前后两侧与基础经耗能件连接，所述耗能件包括竖置在摇摆墙基体下端外侧中部的若干根耗能钢棒，耗能钢棒上下端分别经锚固件与摇摆墙基体侧面、基础相连接。
[0007]
进一步的，所述摇摆墙基体下端的两个角部处设置有切角部，所述切角部处填充有高延性弹性材料。
[0008]
进一步的，最下层的摇摆墙基体与基础之间设置有垫层，相邻的摇摆墙基体之间设置有垫层。
[0009]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，分段式设计，单体尺寸小运输及吊装方便，能减小整体结构的地震反应，有效降低结构的基底剪力，有效地减小地震
中摇摆墙墙体的内力，避免墙体受力较大处提前发生破坏丧失墙体的有效性，使结构各层层间位移趋于均匀化分布，降低结构顶部楼层因布置整段摇摆墙增加的层间位移，避免结构顶部楼层破坏较严重的情况出现。
附图说明
[0010]
下面结合附图对本发明专利进一步说明。
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图1为分段自复位摇摆墙的结构示意图。
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图中：1-基础；2-摇摆墙基体；3-预留孔道；4-预应力筋；5-锚具；6-预埋钢棒；7-预埋钢帽；8-耗能钢棒；9-锚固件；10-切角部；11-垫层。
具体实施方式
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下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
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如图1所示，一种分段自复位摇摆墙，包括设置在基础1上的摇摆墙本体，所述摇摆墙本体由多层摇摆墙基体2由下至上依次连接而成，所述摇摆墙基体上沿纵向预埋有若干预留孔道3，基座上开设有与预留孔道相配合的通孔，预留孔道内穿设有预应力筋4，预应力筋上下两端均安装有锚具5，上侧的锚具抵靠摇摆墙本体上侧面，下侧的锚具抵靠基础下侧面，所述摇摆墙基体下端内部预埋有竖置的预埋钢棒6，已选定预埋钢棒设置在摇摆墙基体下端中部 ，预埋钢棒下端由摇摆墙基体伸出，除最顶层的摇摆墙基体外，其余摇摆墙基体的上侧面及基础上侧面上均预埋有能与预埋钢棒插接的预埋钢帽7，相邻的摇摆墙基体之间、最下层的摇摆墙基体与基础之间均形成摇摆面；
[0015]
分段式设计使得摇摆墙本体由下至上形成多处摇摆节点，墙体在摇摆的过程中通过摇摆节点集中产生变形，减小了墙体的塑性变形，有效减少了墙体的内力，避免墙体中部纵向钢筋由于内力过大提前屈服导致墙体发生破坏；
[0016]
在本实施例中，为了进一步增加墙体的耗能，最下层的摇摆墙基体前后两侧与基础经耗能件连接，所述耗能件包括竖置在摇摆墙基体下端外侧中部的若干根耗能钢棒8，耗能钢棒上下端分别经锚固件9与摇摆墙基体侧面、基础相连接，随着底部摇摆面的张开与闭合产生变形进行耗能，从而消耗一定的地震能量，保护结构主体，同时该耗能件设置在墙体底部表面，将墙体的变形及耗能集中设置在预期的位置，减少了其它部位产生破坏的风险，降低了其它部位发生破坏的不确定性，从而减少生命财产的损失，并且在震后易于及时更换，提高震后的建筑结构恢复效率。
[0017]
在本实施例中，所述摇摆墙基体下端的两个角部处设置有切角部10，所述切角部处填充有高延性弹性材料，如橡胶材料，避免墙角混凝土在墙体摇摆的过程中提前破坏，高延性弹性材料与墙体之间的连接安装可通过高强度粘结材料进行粘结连接。
[0018]
在本实施例中，最下层的摇摆墙基体与基础之间设置有垫层11，相邻的摇摆墙基体之间设置有垫层。
[0019]
施工步骤如下：
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步骤1：预制摇摆墙基体，对摇摆墙基体下端两侧进行切角处理，随后在切角处填充高延性弹性材料，将填充的高延性弹性材料与摇摆墙基体连接，高延性弹性材料与摇摆墙基体采用粘接或其它为本领域技术人员所公知的连接方式；
[0021]
步骤2：将摇摆墙基体运输至施工地吊装；
[0022]
步骤3：吊装摇摆墙基体，将上下之间的摇摆墙基体及基础竖向拼装在一起；
[0023]
步骤4：在预留孔道内穿设预应力筋，在预应力筋上下两端安装锚具，上侧的锚具抵靠摇摆墙本体上侧面，下侧的锚具抵靠基础下侧面；
[0024]
步骤5：将最下层的摇摆墙基体前后两侧与基础经耗能件连接。
[0025]
在步骤3中，先在基础上放置摇摆墙基体的部位铺设一层垫层，然后每吊装一个摇摆墙基体后，在该摇摆墙基体上表面铺设垫层。
[0026]
本设计利用预应力筋使结构在地震中具有较好的自复位能力，减少残余位移。预应力筋采用无粘结后张拉的设计，在摇摆墙基体中预埋预应力筋孔道，在基础及摇摆墙基体的墙顶预设预应力筋锚具，预应力筋穿过在墙体中预埋的孔道，分别锚固在墙体顶部及基础，其中在墙顶的锚固，这样的设计，可以保证摇摆墙本体在发生摇摆时，在各摇摆面张开间隙的过程中，预应力筋内应力提升，给摇摆墙本体提供较好的回复力。
[0027]
本设计中相邻摇摆面之间摇摆节点的采用预埋钢棒与预埋钢帽的抗剪设计，保证墙体在发生摇摆的过程中依然保证钢棒插在钢杯中，以此达到抗剪的效果，预埋钢棒与预埋钢帽设置在摇摆墙基体的中部，形成摇摆节点，减小摇摆墙墙体的内力，减轻设计需求，同时降低墙体在大震中因纵筋屈服导致墙体破坏的风险；钢棒插入钢帽的尺寸及钢帽的口径根据摇摆墙最大摇摆设计值进行设计，保证墙体在发生最大的摇摆时钢棒仍能与钢帽相结合，达到抗剪的效果，在保证墙体在面内和面外均具有较好的抗剪能力，同时保证墙体在竖向发生稳定的摇摆。
[0028]
设计可以运用于新建的普通建筑结构提升结构的抗震能力，也可以用于既有建筑结构的抗震加固。使用中，将设计的摇摆墙墙体与框架结构各层通过水平连接节点进行连接，将摇摆墙底部与基础连接，在地震中通过摇摆墙来控制框架结构的层间变形，来提升原框架结构的抗震能力。
[0029]
本分段自复位摇摆墙能减小整体结构的地震反应，有效降低结构的基底剪力。对摇摆墙设置预应力筋可以提升墙体的自复位能力，但也增大了结构的抗侧刚度，造成地震中结构基底剪力提高。对摇摆墙进行分段的处理办法，削弱了墙体的整体性，避免了因附加整段摇摆墙导致整体结构刚度提高过多的情况，能有效降低附加摇摆墙后整体结构基底剪力的上升幅度。
[0030]
本分段自复位摇摆墙能有效地减小地震中摇摆墙墙体的内力。通过在墙体中部加设一个及以上摇摆面，使得整段墙体分为两片及多片墙段，即摇摆墙基体，能有效减小墙体的内力和最大弯矩与最大剪力，降低摇摆墙的强度与刚度需求，避免墙体受力较大处提前发生破坏、丧失墙体的有效性，有利于在地震中实现摇摆墙无损伤，从而延长摇摆墙的使用寿命。
[0031]
本分段自复位摇摆墙可以有效降低结构顶部楼层的层间位移。对框架结构附加整段摇摆墙虽然能让整体结构各楼层的层间变形分布更加均匀，但也会导致结构顶部楼层层间位移突然变大，这对结构顶部楼层并不利，尤其是对于采用摇摆墙加固的既有结构，因为既有结构各楼层的配筋等设计情况已确定、顶部楼层的梁柱截面尺寸及配筋往往较下部楼层小，当顶部楼层层间位移加大时，可能导致顶部楼层梁柱出铰情况加重，如果塑性铰较多地出现在柱端，还可能在顶部楼层形成新的薄弱层，不利于结构抗震。对摇摆墙进行分段处
理后，能够降低上部墙段所在楼层的层间位移，可避免顶部楼层出铰严重的情况发生。
[0032]
本设计对摇摆墙墙体进行分段，能有效减小预制摇摆墙在运输和吊装施工上的困难。由于摇摆墙墙体的特殊性，墙体往往需要提前预制，将摇摆墙与预制装配式技术结合将会有很大的应用前景，通过将墙体分段，可以避免墙体在预制及安装过程中因墙体尺寸过大造成运输及吊装上的困难。
[0033]
本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸的固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
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在本专利的描述中，需要理解的是，术语
“ꢀ
纵向”、
“ꢀ
横向”、
“ꢀ
上”、
“ꢀ
下”、
“ꢀ
前”、
“ꢀ
后”、
“ꢀ
左”、
“ꢀ
右”、
“ꢀ
竖直”、
“ꢀ
水平”、
“ꢀ
顶”、
“ꢀ
底”、
“ꢀ
内”、
“ꢀ
外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
[0035]
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。