带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙 |
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| 申请号 | CN202010081862.7 | 申请日 | 2020-02-06 | 公开(公告)号 | CN111173164B | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 深圳大学; | 发明人 | 管民生; 王梦森; 曾庆立; 杜宏彪; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪 力 墙，包括墙体，所述墙体底部的两端均开设有安装槽，所述安装槽内设置有限位复位装置和阻尼装置，所述安装槽包括上壁、下壁、以及连接所述上壁和所述下壁的槽底，所述限位复位装置包括 支撑 组件、限位组件和复位弹性件，所述限位组件与所述下壁连接，所述复位弹性件固定连接在所述限位组件上，所述支撑组件与所述上壁连接并与所述复位弹性件抵接。本发明通过设置有限位复位装置和阻尼装置提高了 剪刀 墙的抗震、抗倾覆和自复位及震后可更换能力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，包括墙体，其特征在于，所述墙体底部的两端均开设有安装槽，所述安装槽内设置有限位复位装置和阻尼装置，所述安装槽包括上壁、下壁、以及连接所述上壁和所述下壁的槽底，所述限位复位装置包括支撑组件、限位组件和复位弹性件，所述限位组件与所述下壁连接，所述复位弹性件固定连接在所述限位组件上，所述支撑组件与所述上壁连接并与所述复位弹性件抵接； |
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| 说明书全文 | 带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙技术领域[0001] 本发明涉及剪力墙领域，尤其涉及一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙。 背景技术[0002] 由于地震的不确定性和复杂性，建筑物往往遭受超越设防烈度的地震作用，发生严重破坏导致难以修复，严重影响了人们的正常生活；同时，修复带来的漫长的停工工期及修复的大量花费造成了社会巨大的经济损失；因此，为了实现建筑结构具备快速恢复社会生产和活动的建筑功能，具有恢复功能结构的剪力墙成为了新型抗震建筑结构体系。 [0003] 现有的剪力墙所包含的摇摆结构仅靠结构自重复位，往往难以控制结构摇摆时的摆动幅度，引起剪力墙的整体倾覆；除此之外，在遭遇大震时，摇摆结构消耗地震能量的能力不足，往往导致构件根部混凝土因为反复碰撞容易产生累积损伤，构件难以修复、难以更换。 [0004] 因此，有必要提供一种新的自复位及耗能摇摆式剪力墙来解决上述技术问题。 发明内容[0005] 本发明的主要目的是提供一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，旨在解决现有的自重摇摆式剪力墙抗倾覆、耗能能力、可修复能力不足的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提出的带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，包括墙体，所述墙体底部的两端均开设有安装槽，所述安装槽内设置有限位复位装置和阻尼装置，所述安装槽包括上壁、下壁、以及连接所述上壁和所述下壁的槽底，所述限位复位装置包括支撑组件、限位组件和复位弹性件，所述限位组件与所述下壁连接，所述复位弹性件固定连接在所述限位组件上，所述支撑组件与所述上壁连接并与所述复位弹性件抵接。 [0007] 优选地，所述支撑组件包括与所述上壁连接的上固定件和与所述上固定件连接的支撑板，所述支撑板包括竖板和横板，所述竖板与所述上壁连接，所述横板一端与所述竖板连接，另一端与所述复位弹性件抵接。 [0008] 优选地，所述复位弹性件包括第一复位弹簧和第二复位弹簧，所述限位组件包括与所述下壁连接的下固定件和与所述下固定件连接的限位板，所述限位板包括定位板、上安装板和下安装板，所述定位板与所述下固定件连接，所述上安装板和所述下安装板相对设置并分别与所述定位板连接，所述上安装板与第一复位弹簧固定连接，所述下安装板与第二复位弹簧固定连接，所述第一复位弹簧与所述第二复位弹簧均位于所述上安装板和所述下安装板之间，所述横板设置在所述第一复位弹簧与所述第二复位弹簧之间。 [0009] 优选地，所述上固定件包括上锚板和上连接板，所述下固定件包括下锚板和下连接板，所述上锚板与所述上壁固定连接，所述上连接板固定连接在所述上锚板上，所述竖板与所述上连接板固定连接，所述下锚板与所述下壁固定连接，所述下连接板固定连接在所述下锚板上，所述定位板与所述下连接板固定连接。 [0010] 优选地，所述上锚板以及所述下锚板均通过若干锚杆固定连接在墙体上，所述锚杆沿安装槽的深度方向均匀分布。 [0011] 优选地，所述上连接板包括上抵触板和上连接竖板，所述上抵触板与所述上锚板固定连接，所述上连接竖板与所述竖板固定连接，所述下连接板包括下抵触板和下连接竖板，所述下抵触板与所述下锚板固定连接，所述下连接竖板与所述定位板固定连接。 [0012] 优选地，所述阻尼装置包括上摩擦件、下摩擦件和限位螺栓，所述上摩擦件与所述下摩擦件通过限位螺栓连接，所述上摩擦件与所述上壁连接，所述下摩擦件与所述下壁连接。 [0013] 优选地，所述上摩擦件上开设有腰形孔，所述上壁上固定连接有装配板，所述上摩擦件通过定位螺栓固定连接在装配板上，所述螺栓位于腰形孔中。 [0014] 优选地，所述限位复位装置位于所述阻尼装置远离所述槽底的一侧。 [0015] 优选地，所述墙体底部设置有柔性材料垫层，所述柔性材料垫层位于两所述安装槽之间。 [0016] 本发明技术方案中，将墙体底部的两端的安装槽内均设置限位复位装置和阻尼装置，当墙体一端受到压缩力时，这时受到压缩力一端的限位复位装置和阻尼装置为墙体提供抵抗压缩力的伸展力，墙体另一端的限位复位装置和阻尼装置为墙体提供维持墙体原状态的收缩力，这样设置可以保证墙体受力平衡，同时限位复位装置用于实现墙体的限位以及复位能力，阻尼装置用于实现墙体消耗能量的能力，这样当遭遇地震时，墙体通过阻尼装置要消耗地震的能量，通过限位复位装置控制剪力墙摆动幅度并具备自复位的能力，这样的设置大大增加了墙体的抗倾覆及耗能能力。由于上述装置是采用螺栓连接的方式，震后损坏后可通过拆卸螺栓进行更换，提高了震后可修复能力。附图说明 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。 [0018] 图1为本发明实施例中带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙的结构示意图。 [0019] 图2为图1中A部分的放大图。 [0020] 图3为本发明实施例中限位复位装置的安装示意图。 [0021] 图4为图1中B部分的放大图。 [0022] 附图标号说明： [0023] [0024] [0025] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0027] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。 [0028] 另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。 [0029] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0030] 另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0031] 本发明提出一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，旨在解决现有的自重摇摆式剪力墙抗倾覆、耗能、可修复能力不足的问题。 [0032] 如图1至图3所示，为本发明公开的一种带可更换自复位及耗能装置摇摆式剪力墙，所述墙体1底部的两端均开设有安装槽2，所述安装槽2内设置有限位复位装置3和阻尼装置4，所述安装槽2包括上壁21、下壁22、以及连接所述上壁21和所述下壁22的槽底23，所述限位复位装置3包括支撑组件31、限位组件32和复位弹性件33，所述限位组件32与所述下壁22连接，所述复位弹性件33固定连接在所述限位组件32上，所述支撑组件31与所述上壁21连接并与所述复位弹性件33抵接。 [0033] 其中，将墙体1底部的两端的安装槽2内均设置限位复位装置3和阻尼装置4，当墙体1一端受到压缩力时，这时受到压缩力一端的限位复位装置3和阻尼装置4为墙体1提供抵抗压缩力的伸展力，墙体1另一端的限位复位装置3和阻尼装置4为墙体1提供维持墙体1原状态的收缩力，这样设置可以保证墙体1受力平衡，同时限位复位装置3用于实现墙体1的限位以及复位能力，阻尼装置4用于实现墙体1消耗能量的能力，这样当遭遇地震时，墙体1通过阻尼装置4要消耗地震的能量，通过限位复位装置3控制剪力墙摆动幅度并具备自复位的能力，这样的设置大大增加了墙体1的抗震能力。 [0034] 在具体实施例中，当遭遇地震时，若墙体1受到挤压安装槽2的压力时，压力先由墙体1传递给限位组件32，限位组件32再把压力传递给复位弹性件33，复位弹性件33在将压力传递到支撑组件31，而支撑组件31与墙体1连接固定，此时复位弹性件33便会提供一个抵抗压力的伸张力，以使墙体1保证原来的状态；若墙体1受到扩张安装槽2的拉力时，拉力先由墙体1传递给限位组件32，限位组件32再把拉力传递给复位弹性件33，复位弹性件33在将拉力传递到支撑组件31，而支撑组件31与墙体1连接固定，此时复位弹性件33便会提供一个抵抗拉力的收缩力，以使墙体1保证原来的状态，达到对墙体1限位的效果。通过设置复位弹性件33进而使得墙体1能控制摆动幅度并具备自复位的能力。 [0035] 进一步地，所述支撑组件31包括与所述上壁21连接的上固定件311和与所述上固定件311连接的支撑板312，所述支撑板312包括竖板3121和横板3122，所述竖板3121与所述上壁21连接，所述横板3122一端与所述竖板3121连接，另一端与所述复位弹性件33抵接。 [0036] 在具体实施中，支撑板312为竖板3121和横板3122连接而成的L形板，竖板3121与复位弹性件33的弹力伸缩方向平行设置，横板3122相对于弹性复位件的弹力伸缩方向垂直设置，这样设置时，弹性复位件工作时产生的力不会产生其他方向的分力，而是直接作用于支撑板312，这样能提高弹性复位件的工作时力的传递效率，进而加强墙体1控制摆动幅度以及自复位的能力。 [0037] 进一步地，所述复位弹性件33包括第一复位弹簧331和第二复位弹簧332，所述限位组件32包括与所述下壁22连接的下固定件321和与所述下固定件321连接的限位板322，所述限位板322包括定位板3221、上安装板3222和下安装板3223，所述定位板3221与所述下固定件321连接，所述上安装板3222和所述下安装板3223相对设置并分别与所述定位板3221连接，所述上安装板3222与第一复位弹簧331固定连接，所述下安装板3223与第二复位弹簧332固定连接，所述第一复位弹簧331与所述第二复位弹簧332均位于所述上安装板 3222和所述下安装板3223之间，所述横板3122设置在所述第一复位弹簧331与所述第二复位弹簧332之间。 [0038] 在一实施例中，将复位弹性件33分为第一复位弹簧331和第二复位弹簧332，并将限位板322设计为定位板3221上一侧分别间隔固定上安装板3222与下安装板3223，第一复位弹簧331与上安装板3222固定连接，第二复位弹簧332与下安装板3223固定连接，且第一复位弹簧331和第二复位弹簧332相对设置，在将横板3122设置在第一复位弹簧331与第二复位弹簧332之间，若遭遇地震时，当横板3122受力后向第二复位弹簧332移动并抵触第二复位弹簧332时，第二复位弹簧332开始产生抵抗横板3122将其压紧的伸张力，从而使得墙体1能维持原有的状态；当横板3122受力后向第一复位弹簧331移动并抵触第一复位弹簧331时，第一复位弹簧331开始产生抵抗横板3122将其压紧的伸张力，从而使得墙体1能维持原有的状态；这样设置时，当墙体1受到力时，只会第一复位弹簧331与第二复位弹簧332中其中之一工作，这样减少了分摊了复位弹簧的使用次数，从而延长复位弹弹性件的使用寿命。 [0039] 进一步地，所述上固定件311包括上锚板3111和上连接板3112，所述下固定件321包括下锚板3211和下连接板3212，所述上锚板3111与所述上壁21固定连接，所述上连接板3112固定连接在所述上锚板3111上，所述竖板3121与所述上连接板3112固定连接，所述下锚板3211与所述下壁22固定连接，所述下连接板3212固定连接在所述下锚板3211上，所述定位板3221板与所述下连接板3212固定连接。 [0040] 其中，通过上锚板3111将上连接板3112固定在墙体1上，然后通过上连接板3112将竖板3121固定；通过下锚板3211将下连接板3212固定在墙体1下，然后通过下连接板3212将定位板3221固定。在本实施例中，上连接板3112与竖板3121采用螺栓连接；下连接板3212与定位板3221也用螺栓连接，这样的方式拆卸简单，当地震后限位复位装置3和阻尼装置4的零部件受损后可以拆下下来进行更换处理。在其他实施例中，上连接板3112与竖板3121可以采用焊接；下连接板3212与定位板3221也可以采用焊接。 [0041] 进一步地，所述上锚板3111以及所述下锚板3211均通过若干锚杆6固定连接在墙体1上，所述锚杆6沿安装槽2的深度方向均匀分布。参照图2，深度方向为槽底23朝向阻尼装置4的方向。通过多根锚杆6固定锚板，使得锚板能有效的与墙体1贴合，从而保证锚板不会脱离墙体1导致限位复位装置3以及阻尼装置4不能正常工作。锚杆6作为墙体1的受拉构件，它一端与锚板固定连接，另一端深入墙体1中，整根锚杆6分为自由段和锚固段，自由段是指将锚杆6头处的拉力传至锚固段的区域，其功能是对锚杆6施加预应力；锚固段是指深入墙体1的区域，其功能是将锚固段与墙体1的粘结摩擦作用增大，增加锚固体的承压作用，将自由段的拉力传至墙体1深处。 [0042] 在一实施例中，所述上连接板3112包括上抵触板31121和上连接竖板31122，所述上抵触板31121与所述上锚板3111固定连接，所述上连接竖板31122与所述竖板3121固定连接，所述下连接板3212包括下抵触板32121和下连接竖板32122，所述下抵触板32121与所述下锚板3211固定连接，所述下连接竖板32122与所述定位板3221固定连接。 [0043] 在本实施例中，上抵触板31121与上锚板3111通过焊接固定，下抵触板32121与下锚板3211通过焊接固定；在又一实施例中，上抵触板31121与上锚板3111也可以通过膨胀螺栓固定，下抵触板32121与下锚板3211也可以通过膨胀螺栓固定；将上连接板3112设置成上抵触板31121和上连接竖板31122首尾连接的L型板，使得上抵触板31121固定到上锚板3111上时与上锚板3111的接触面积增大，采用焊接固定时，焊缝长度相应增加，使得上连接板3112与上锚板3111的固定更加牢固，同理，下连接板3212与下锚板3211接触面积变大，采用焊接时，固定更加牢固。 [0044] 进一步地，所述阻尼装置4包括上摩擦件41、下摩擦件42和限位螺栓43，所述上摩擦件41与所述下摩擦件42通过限位螺栓43连接，所述上摩擦件41与所述上壁21连接，所述下摩擦件42与所述下壁22连接。 [0045] 在本实施例中，阻尼装置4为摩擦型阻尼器，上摩擦件41与下摩擦件42均为长方形壳体，上摩擦件41与下摩擦件42采用不锈钢制作，在其他实施例中，上摩擦件41与下摩擦件42也可以采用圆柱形壳体，上摩擦件41可以采用铜，下摩擦件42可以采用钢材制作。其中，上摩擦件41套设在下摩擦件42上，且上摩擦件41与下摩擦件42上均开设有长条孔，限位螺栓43穿过长条孔并将上摩擦件41与下摩擦件42固定连接。需要注意的是：限位螺栓43的紧固力越大，阻尼装置4所产生的摩擦力越大，这样使得阻尼装置4实现的耗能效果越强，以此来降低地震对建筑物结构的影响。 [0046] 如图4所示，所述上摩擦件41上开设有腰形孔411，所述上壁21上固定连接有装配板5，所述上摩擦件41通过定位螺栓9固定连接在装配板5上，所述定位螺栓9位于腰形孔411中。 [0047] 其中，上摩擦件41上开设有腰形孔411，当上摩擦件41受力能随腰形孔411的轨迹发生移动时，使得墙体1在小震作用下可以自由摆动。 [0048] 如图2和图3所示，所述限位复位装置3位于所述阻尼装置4远离所述槽底23的一侧。其中，将限位复位装置3设置在远离槽底23的一端，阻尼装置4位于限位复位装置3和槽底23之间。当地震时，墙体1受到地震所产生的各种力的作用，此时限位复位装置3先产生作用对墙体1的摆动进行控制，当超出限位复位装置3的控制范围时，阻尼装置4便对地震的能力进行消耗，以此来降低地震对建筑物结构的影响。 [0049] 进一步地，所述墙体1底部设置有柔性材料垫层7，所述柔性材料垫层7位于两安装槽2之间。其中，柔性材料垫层7采用各种散材料,如砂、炉渣、碎石、灰土等加以压实而成，为墙体1受力后提供一个缓冲作用，通过设置柔性材料垫层7减缓墙体1中部根部混凝土的碰撞损伤。 [0050] 本发明施工时，先施工图基础梁8及预埋锚杆6、锚板；随后在基础梁8顶面施工柔性材料垫层7；接着完成墙体1及其内的预埋锚杆6、锚板的施工。再接着通过焊缝连接的方式将连接板装置固定在锚板上。接着安装阻尼装置4，其中阻尼装置4下部通过螺栓连接的方式固定在连接固定装置上；最后安装限位复位装置3，通过螺栓连接方式固定在连接固定装置。 |
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