一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，由鋼梁、鋼柱、木剪力墻、后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋和摩擦型阻尼器組成，后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋貫穿鋼梁縱向，并穿過鋼柱上端，在鋼柱外側(cè)用錨具固定；摩擦型阻尼器位于木剪力墻上部，與木剪力墻頂梁板采用螺栓連接。在小震下，鋼框架和木剪力墻共同作用，使結(jié)構(gòu)具有較高的抗側(cè)剛度；在中震或大震下，摩擦型阻尼器所受剪力大于其滑移剪力，阻尼器中的摩擦面開始滑移耗能，能大幅度降低木剪力墻的損傷。后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋始終處于彈性受拉狀態(tài)，震后梁柱節(jié)點(diǎn)在預(yù)應(yīng)力筋的作用下回到初始狀態(tài)，鋼梁和鋼柱基本沒有損傷，結(jié)構(gòu)殘余變形很小，摩擦型阻尼器在地震作用下不發(fā)生破壞，震后無需更換。
【專利說明】
一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及建筑工程領(lǐng)域，特別是涉及一種用于減小工程結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害的具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻。
【背景技術(shù)】
[0002]地震具有突發(fā)性和不可預(yù)測性，且發(fā)生頻度較高，給人類社會(huì)造成了巨大的損失。我國是陸地地震多發(fā)國家之一，尤其是近年來頻繁發(fā)生的大地震，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成了嚴(yán)重白勺震害。
[0003]鋼木混合結(jié)構(gòu)具有綠色環(huán)保、預(yù)制裝配比率高等優(yōu)點(diǎn)，鋼框架結(jié)構(gòu)效率高，木剪力墻重量輕且抗側(cè)剛度大，將木剪力墻填充于鋼框架中可形成結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異的鋼木混合抗震墻體系。且鋼木混合抗震墻的延性較高，具有良好的抗震性能，相對(duì)于傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)，有著低碳節(jié)能，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，因此具有很大的發(fā)展?jié)摿?。我國現(xiàn)行的抗震規(guī)范對(duì)抗震設(shè)防目標(biāo)和設(shè)計(jì)方法分別為三水準(zhǔn)設(shè)防和兩階段設(shè)計(jì)方法，傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)體系通過建筑材料的延性和結(jié)構(gòu)變形來抵抗地震作用，耗散地震能量，保證主體結(jié)構(gòu)的安全，震后結(jié)構(gòu)雖未發(fā)生倒塌，但往往使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件有很大的殘余變形，大大增加了震后結(jié)構(gòu)的維修難度，同時(shí)也加大了修復(fù)費(fèi)用。具有自復(fù)位功能的建筑結(jié)構(gòu)以傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，以預(yù)應(yīng)力為手段，可以有效地減少建筑結(jié)構(gòu)震后殘余變形，它不僅能夠在地震發(fā)生時(shí)充分耗能，保障結(jié)構(gòu)的安全可靠，保護(hù)人們的生命安全，同時(shí)也有助于震后結(jié)構(gòu)快速修復(fù)，使結(jié)構(gòu)能夠盡快地恢復(fù)正常使用，是結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的一個(gè)新方向，在近年來也逐步被應(yīng)用于工程中。
[0004]然而鋼木混合抗震墻在抗震設(shè)計(jì)中的可恢復(fù)功能特性未被很好地設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，地震作用后，鋼框架和木剪力墻仍有較大的殘余變形，修復(fù)困難。
[0005]針對(duì)現(xiàn)有鋼木混合抗震墻存在的問題，本實(shí)用新型提出具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻的裝置和技術(shù)，有效減輕鋼木混合抗震墻的震后損傷，大大降低鋼木混合抗震墻震后修復(fù)難度，提高鋼木混合抗震墻的修復(fù)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種減小工程結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害的具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，減小工程結(jié)構(gòu)地震災(zāi)害，以解決現(xiàn)有鋼木混合抗震墻結(jié)構(gòu)在大震下不易修復(fù)或修復(fù)成本較高的問題，本實(shí)用新型不但可以通過木剪力墻上部阻尼器在地震作用下充分耗能減震，而且能利用預(yù)應(yīng)力筋的特性，消除了結(jié)構(gòu)在地震作用下的殘余變形，大幅降低了鋼木混合抗震墻在震后的修復(fù)費(fèi)用和難度，實(shí)現(xiàn)了鋼木混合抗震墻的自復(fù)位功能。
[0007]本實(shí)用新型所要解決的問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]本實(shí)用新型提出的一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，包括鋼梁1、后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2、錨具4、摩擦型阻尼器5、木剪力墻6和鋼柱7，其中:
[0009]所述鋼梁I與鋼柱7均采用H型鋼，由一個(gè)鋼梁(I)與兩個(gè)鋼柱(7)連接組成第一框架結(jié)構(gòu)，所述第一框架結(jié)構(gòu)為鋼框架，所述后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2貫穿鋼梁I縱向，并穿過位于鋼梁I兩側(cè)的鋼柱7上端，在鋼柱7上端的外側(cè)通過錨具4固定;木剪力墻6位于所述第一框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述木剪力墻6由頂梁板61、邊骨柱62、中間墻骨柱63和覆面板64組成，頂梁板61、邊骨柱62和中間墻骨柱63連接組成第二框架結(jié)構(gòu)，所述第二框架結(jié)構(gòu)為木框架，覆面板64覆蓋于第二框架結(jié)構(gòu)上，所述頂梁板61和邊骨柱62均由雙層規(guī)格材組成，所述中間墻骨柱63由單層規(guī)格材組成，所述頂梁板61兩端通過兩個(gè)邊骨柱62支撐，且頂梁板61與邊骨柱62采用釘子連接，所述頂梁板61底部通過若干個(gè)中間墻骨柱63支撐，所述中間墻骨柱63與頂梁板61采用釘子連接;所述摩擦型阻尼器5—邊與頂梁板61頂部相連，另一邊與鋼梁I的下翼緣相連，鋼梁I的梁腹板與鋼柱7的柱腹板在同一豎向平面內(nèi)對(duì)齊，鋼梁I的梁腹板與焊于鋼柱7內(nèi)側(cè)的節(jié)點(diǎn)板31采用螺栓連接;在小震下，第一框架結(jié)構(gòu)和木剪力墻共同作用，使鋼木混合抗震墻具有較高的抗側(cè)剛度;在中震或大震下，摩擦型阻尼器所受的剪力大于其滑移剪力，摩擦型阻尼器中的無石棉有機(jī)摩擦材料開始滑移耗能，能大幅度降低木剪力墻的損傷;后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋始終處于彈性受拉狀態(tài)，震后梁柱節(jié)點(diǎn)在預(yù)應(yīng)力筋的作用下回到初始狀態(tài)，鋼梁和鋼柱基本沒有損傷，結(jié)構(gòu)殘余變形很小。
[0010]本實(shí)用新型中，所述鋼柱7與鋼梁I的上翼緣和下翼緣連接處設(shè)置有第一加勁肋32和第二加勁肋33。
[0011]本實(shí)用新型中，所述摩擦型阻尼器5由第三角鋼91、第四角鋼92、鋼板12以及無石棉有機(jī)摩擦材料13，鋼板12垂直布置于頂梁板61和鋼梁I下翼緣之間，鋼板12兩側(cè)與頂梁板61連接處設(shè)置有第三角鋼91和第四角鋼92，第三角鋼91或第四角鋼92在與頂梁板61以及鋼板12連接處預(yù)留螺栓孔，連接方式為螺栓連接，第三角鋼91 一邊、鋼板12和第三角鋼92—邊通過第一螺栓10連接，第三角鋼91另一邊和第四角鋼92另一邊分別與頂梁板61通過第二螺栓11連接，對(duì)第一螺栓10施加預(yù)緊力，鋼板12內(nèi)在與第三角鋼91和第四角鋼92連接處預(yù)留有長孔14，使摩擦型阻尼器5在地震作用下可以充分摩擦耗能，無石棉有機(jī)摩擦材料13分別粘于第三角鋼91及第四角鋼92上。
[0012]本實(shí)用新型中，所述的覆面板64為OSB板或膠合板中的一種。
[0013]本實(shí)用新型中，所述的頂梁板61、邊骨柱62和中間墻骨柱63均采用云杉-冷杉-松SPF規(guī)格材。
[0014]本實(shí)用新型中，所述后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2為預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絲束、精乳螺紋鋼、FRP或GFRP筋中任一種。
[0015]本實(shí)用新型中，所述的錨具4選用夾片式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具中任一種。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017](I)本實(shí)用新型減震效果好，抗震性能優(yōu)越。在小震下，鋼框架和木剪力墻共同抵抗剪力，使結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)剛度;在中震或大震下，摩擦型阻尼器具有較好的變形和耗能能力，充分發(fā)揮了耗能減震的作用。這種工作機(jī)制使結(jié)構(gòu)在地震作用下具有良好的耗能能力，顯著減小了結(jié)構(gòu)的損傷。
[0018](2)本實(shí)用新型具有自復(fù)位功能，使得結(jié)構(gòu)在震后易修復(fù)且大幅度降低了修復(fù)費(fèi)用。在中震或大震下，摩擦型阻尼器充分地變形和耗能，由于變形集中于摩擦型阻尼器中，有效地控制了木剪力墻的變形，大幅度降低了木剪力墻的損傷，貫穿鋼梁縱向的后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋始終處于彈性受拉狀態(tài)，在預(yù)應(yīng)力筋的作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)回到初始狀態(tài)，鋼梁和鋼柱基本沒有損傷，結(jié)構(gòu)殘余變形很小，摩擦型阻尼器在地震作用下不發(fā)生破壞，震后無需更換，震后可恢復(fù)。
[0019](3)本實(shí)用新型構(gòu)造簡單，易于施工且施工速度快、工期短，符合建筑工業(yè)化的發(fā)展趨勢，且有很高的性價(jià)比優(yōu)勢，在實(shí)際的工程應(yīng)用中具有巨大的前景。
【附圖說明】
[0020]圖1顯示為本實(shí)用新型的具有自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2顯示為圖1的A處局部放大圖；
[0022]圖3顯示為圖2中1-1處的摩擦型阻尼器及其與鋼梁、木剪力墻連接方式的剖面示意圖；
[0023]圖4顯示為摩擦型阻尼器的角鋼內(nèi)側(cè)粘無石棉有機(jī)摩擦材料的示意圖；
[0024]圖5顯示為摩擦型阻尼器中鋼板構(gòu)造形式；
[0025]圖6顯示為圖1中B處梁柱節(jié)點(diǎn)局部放大圖；
[0026]圖7顯示為圖1中C處柱腳局部放大圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào):I為鋼梁、2為后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、3為梁柱節(jié)點(diǎn)、32為第一加勁肋、33為第二加勁肋、4為錨具、5為摩擦型阻尼器、6為木剪力墻、61為頂梁板、62為邊骨柱、63為中間墻骨柱、64為覆面板、7為鋼柱、8為柱腳、81為第一角鋼、82為第二角鋼、83為柱腳底板、84為第三螺栓、91為第三角鋼、92為第四角鋼、10為第一螺栓、11為第二螺栓、12為鋼板、13為無石棉有機(jī)摩擦材料、14為長孔。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0029]實(shí)施例1:如圖1所示，本實(shí)用新型的具有自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，包括鋼梁
1、后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2、梁柱節(jié)點(diǎn)3、錨具4、摩擦型阻尼器5、木剪力墻6、鋼柱7和柱腳8，所述的木剪力墻6包括由雙層規(guī)格材組成的頂梁板61、由雙層規(guī)格材組成的邊骨柱62、由單層規(guī)格材組成的中間墻骨柱63以及覆面板64。所述鋼柱7與鋼梁I連接方式為鉸接，所述的鋼柱7的翼緣在后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2通過處設(shè)有預(yù)留孔道，后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋2貫穿鋼梁I縱向，并穿過鋼柱7上端，在鋼柱7外側(cè)用錨具4固定，所述的鋼柱7通過柱腳8與基礎(chǔ)連接，柱腳8采用半剛接的連接方式。
[0030]如圖2所示，木剪力墻的頂梁板61與摩擦型阻尼器5連接處預(yù)留螺栓孔，摩擦型阻尼器5的第三角鋼91、第四角鋼92在與頂梁板61連接處預(yù)留螺栓孔，頂梁板61與摩擦型阻尼器5中的第三角鋼91、第四角鋼92通過第二螺栓11連接。
[0031]如圖3所示，第三角鋼91、第四角鋼92在連接處預(yù)留螺栓孔，鋼板12預(yù)留長孔，三者通過第一螺栓10連接，摩擦型阻尼器5的鋼板12和鋼梁I的連接方式采用焊接，焊于鋼梁I的下翼緣，焊接形式為雙面角焊。
[0032]如圖4所示，第三角鋼91和第四角鋼92上粘有無石棉有機(jī)摩擦材料13，以保證摩擦型阻尼器5在地震作用下充分耗能，此種摩擦型材料具有功能性強(qiáng)、環(huán)保、材料及配方簡單和價(jià)格低等優(yōu)勢。
[0033]如圖5所示，鋼板12預(yù)留長孔14，這一設(shè)計(jì)是為了給摩擦阻尼器5提供充分摩擦的空間，以達(dá)到地震作用下充分耗能減震的目的。
[0034]如圖6所示，梁柱節(jié)點(diǎn)板31與鋼柱7的翼緣焊接，梁柱節(jié)點(diǎn)板31在與鋼梁I連接處預(yù)留螺栓孔，與鋼梁I采用螺栓連接。鋼柱7在與鋼梁I翼緣對(duì)應(yīng)位置設(shè)有第一加勁肋32、第二加勁肋33，防止鋼柱7翼緣變形。
[0035]如圖7所示，柱腳8采用半剛接的連接方式，鋼柱7底部兩翼緣外側(cè)與第一角鋼81、第二角鋼82連接處分別預(yù)留螺栓孔，與第一角鋼81和第二角鋼82通過第三螺栓84連接，柱腳底板83在與第一角鋼81和第二角鋼82連接處預(yù)留螺栓孔，與第一角鋼81和第二角鋼82通過螺栓85連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，包括鋼梁(I)、后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(2)、錨具(4)、摩擦型阻尼器(5)、木剪力墻(6)和鋼柱(7)，其特征在于: 所述鋼梁(I)與鋼柱(7)均采用H型鋼，由一個(gè)鋼梁(I)與兩個(gè)鋼柱(7)連接組成第一框架結(jié)構(gòu)，所述第一框架結(jié)構(gòu)為鋼框架，所述后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(2)貫穿鋼梁(I)縱向，并穿過位于鋼梁(I)兩側(cè)的鋼柱(7)上端，在鋼柱(7)上端的外側(cè)通過錨具(4)固定;木剪力墻(6)位于所述第一框架結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述木剪力墻(6)由頂梁板(61)、邊骨柱(62)、中間墻骨柱(63)和覆面板(64)組成，頂梁板(61)、邊骨柱(62)和中間墻骨柱(63)連接組成第二框架結(jié)構(gòu)，所述第二框架結(jié)構(gòu)為木框架，覆面板(64)覆蓋于第二框架結(jié)構(gòu)上，所述頂梁板(61)和邊骨柱(62)均由雙層規(guī)格材組成，所述中間墻骨柱(63)由單層規(guī)格材組成，所述頂梁板(61)兩端通過兩個(gè)邊骨柱(62)支撐，且頂梁板(61)與邊骨柱(62)采用釘子連接，所述頂梁板(61)底部通過若干個(gè)中間墻骨柱(63)支撐，所述中間墻骨柱(63)與頂梁板(61)采用釘子連接;所述摩擦型阻尼器(5)—邊與頂梁板(61)頂部相連，另一邊與鋼梁(I)的下翼緣相連，摩擦型阻尼器(5)上設(shè)有無石棉有機(jī)摩擦材料，鋼梁(I)的梁腹板與鋼柱(7)的柱腹板在同一豎向平面內(nèi)對(duì)齊，鋼梁(I)的梁腹板與焊于鋼柱(7)內(nèi)側(cè)的節(jié)點(diǎn)板(31)采用螺栓連接;在小震下，第一框架結(jié)構(gòu)和木剪力墻共同作用，使鋼木混合抗震墻具有較高的抗側(cè)剛度;在中震或大震下，摩擦型阻尼器所受的剪力大于其滑移剪力，摩擦型阻尼器中的無石棉有機(jī)摩擦材料開始滑移耗能，能大幅度降低木剪力墻的損傷；后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋始終處于彈性受拉狀態(tài)，震后梁柱節(jié)點(diǎn)在預(yù)應(yīng)力筋的作用下回到初始狀態(tài)，鋼梁和鋼柱基本沒有損傷，結(jié)構(gòu)殘余變形很小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于所述鋼柱(7)與鋼梁(I)的上翼緣和下翼緣連接處設(shè)置有第一加勁肋(32)和第二加勁肋(33)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于所述摩擦型阻尼器(5)由第三角鋼(91)、第四角鋼(92)、鋼板(12)以及無石棉有機(jī)摩擦材料(13)組成，鋼板(12)垂直布置于頂梁板(61)和鋼梁(I)下翼緣之間，鋼板(12)兩側(cè)與頂梁板(61)連接處設(shè)置有第三角鋼(91)和第四角鋼(92)，第三角鋼(91)或第四角鋼(92)在與頂梁板(61)以及鋼板(12)連接處預(yù)留螺栓孔，連接方式為螺栓連接，第三角鋼(91) 一邊、鋼板(12)和第三角鋼(92)—邊通過第一螺栓(10)連接，第三角鋼(91)另一邊和第四角鋼(92)另一邊分別與頂梁板(61)通過第二螺栓(11)連接，對(duì)第一螺栓(10)施加預(yù)緊力，鋼板(12)內(nèi)在與第三角鋼(91)和第四角鋼(92)連接處預(yù)留有長孔(14)，使摩擦型阻尼器(5)在地震作用下充分摩擦耗能，無石棉有機(jī)摩擦材料(13)分別粘于第三角鋼(91)及第四角鋼(92)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于:所述的覆面板(64 )為OSB板或膠合板中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于:所述的頂梁板(61)、邊骨柱(62)和中間墻骨柱(63)均采用云杉-冷杉-松規(guī)格材。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于:所述后張無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋(2)為預(yù)應(yīng)力鋼絞線、預(yù)應(yīng)力鋼絲束、精乳螺紋鋼、FRP或GFRP筋中任一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有震后自復(fù)位功能的鋼木混合抗震墻，其特征在于:所述的錨具(4)選用夾片式錨具、支承式錨具、錐塞式錨具或螺母錨具中任一種。
【文檔編號(hào)】E04B2/56GK205577143SQ201620325176
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年4月19日
【發(fā)明人】李征, 何敏娟, 王希珺
【申請(qǐng)人】同濟(jì)大學(xué)